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線路板廢水回用反滲透系統工藝

發布時間:2022-4-13 11:17:23  中國污水處理工程網

  線路板生產工藝主要包括開料、磨板、線路、蝕劑、顯影、脫膜、化學沉銅、鍍金、圓形電鍍等工序。各生產工序排放廢水中除含有Cu、Ni、Sn等重金屬離子外,還含有EDTA、酒石酸鈉等絡合劑。同時還含有顯影液、除油劑、膨脹劑等高濃度有機廢水及廢液。另外,在生產過程中還使用了大量專利商品試劑,使得線路板生產廢水所含的有機物往往多達上百種。

  1、實際應用案例

  某線路板公司為滿足廣東省電鍍行業廢水循環利用率達60%以上的要求,計劃對一般清洗廢水進行回用處理,不能回用的廢水導入廢水處理站經處理后達標排放。廢水回用水處理系統主工藝流程見圖1。

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  由于線路板廢水回用的特殊性,為防止有機物污染,在原水投加大量的臭氧,造成投資運行成本大幅上升。反滲透膜技術因其污染速度快而不能單獨適應處理這類污水。在眾多已經實施的成功案例中,大部分都采用嚴格的預處理與反滲透膜技術相結合。本項目根據數月中試結果發現通過對反滲透進行優化設計,完全可以降低污染速率,保證廢水回用系統反滲透膜的脫鹽率、流量在設計范圍內。

  1.1 設計合理的膜通量

  反滲透水通量設計過高,反滲透膜負荷過重,發生污染的可能性會大大增加,造成產水量下降,清洗反滲透膜的頻率增多,維護反滲透膜正常運行的費用增加。而反滲透水通量設計過低,則導致在進水不變的情況下,膜數量越多,分配到每只膜的進水減少,相應的濃水量降低,較低的反滲透濃水不足以將水中的污染物帶出反滲透膜,從而在反滲透膜濃水側結垢,影響反滲透膜的使用壽命。

  根據以往工程經驗和中試數據,在以線路板廢水作為水源時,潛在污染物越高,水通量設計就越要保守,選擇設計通量為20L/m2.h時,可降低反滲透膜污染速度,同時又能保證較低的投資成本。

  1.2 設計合理的反滲透膜排列方式

  增加反滲透膜給水側的切向流速是降低反滲透污染的有效方法之一,在其他條件(產水量、回收率、膜通量)不變的情況下,切向流速的大小取決于排列方式。常規的水處理系統膜排列結構為多段排列,而在廢水回用時應采用濃水循環單段排列。采取濃水循環單段排列的方式,其目的是通過增大濃水流量,加大反滲透膜表面的切向流速,減緩污染物富集。采用多段排列設計時,一段反滲透濃水為二段反滲透進水,在含鹽量增加的同時,進水壓力降低、水量減少,污染的速度將大大加快。

  采用濃水循環單段排列設計,雖然原水與濃水混合后,反滲透進水總含鹽量上升,但由于增大了進水流量,每支反滲透膜的污染和負荷均等,降低系統壓差,增加物理性的沖刷效率,減少反滲透膜的污染和清洗次數,延長了反滲透膜的使用壽命。

  1.3 設計合理的回收率

  回收率是指產水量和進水流量的比值,是反滲透設計和運行的重要參數,回收率的確定與原水水質密切相關。一般盡可能設計高的回收率,這樣可以降低供給水的量,減少預處理的成本。但是應該以反滲透內不會因鹽類等雜質的過飽和發生沉淀為它的極限值,否則會對反滲透有如下影響:

  (1)在壓力一定時,回收率提高,反滲透膜表面的濃差極化現象也更加嚴重,有效壓力則相對減小,這導致產水量下降,脫鹽率降低。

  (2)當難溶鹽類在膜元件內不斷被濃縮且超過其溶解度極限時,它們就會在反滲透膜表面上發生結垢現象。為滿足相關要求,線路板生產企業總是期望獲得更多的回收率,但是高回收率卻會導致極高的運行風險。根據工程經驗,當回收率在60%~70%時,系統更安全。許多線路板廢水回用項目回收率>80%時,污染和清洗頻率大幅增加,反滲透膜使用壽命大幅減少。如果要提高回收率,建議設計獨立的濃水回收系統,并采取離子交換、頻繁倒極電滲析等工藝與反滲透工藝相結合。

  1.4 選擇抗污染能力強的反滲透膜

  1.4.1 選擇進水流道寬的反滲透膜

  在眾多抗污染的機理中,反滲透膜元件給水流道的寬度已經是公認的膜元件抗污染性能的最重要指標,也是用戶在選擇產品時需要考慮的重點。進水流道越寬,系統對進水水質的要求和預處理設備不正常工況的要求相對來說就越寬松。較寬的進水流道,可以更有效地進行膜清洗,即使在高污染條件下,系統仍可維持較低的壓降。但是進水隔網厚度增加時,由于進入膜元件給水的流量不變,導致給水在流道內流動的速度降低,加強了膜表面的濃差極化現象,進而使污染物更易在膜表面吸附。因此,進水隔網的厚度存在一個最優范圍,且隨膜元件不同的應用領域而不同,在線路板廢水回用中應選用流道寬度為34mil的反滲透膜元件。

  1.4.2 采用膜表面光滑的反滲透膜

  美國耶魯大學的最新研究證明:膜表面越粗糙,膜越容易被污染。原子顯微鏡圖像顯示污染顆粒會先積累附著于粗糙的膜表面的波谷中,導致波谷被堵塞,進而造成嚴重的膜通量下降。

  選用膜表面光滑的反滲透膜,如陶氏公司的BW30FR系列反滲透膜,能顯著地減少或延緩顆粒及微生物污染的發生,降低系統運行壓力,延長膜元件的使用壽命。

  2、結論

  本項目通過1個月的調試以及一年的穩定運行,測得進入廢水回用系統的平均水質與設計水質基本相符,當進水CODcr為180mg/L、電導率為2800μs/cm,Cu2+為50mg/L時,出水水質和回用率滿足業主要求。系統的運行相對穩定,反滲透清洗頻率控制在2月清洗一次。說明通過對反滲透系統的優化設計,反滲透膜的污染速度下降,可以達到理想的處理效果。(來源:深圳市新銳思環?萍加邢薰)

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