王業(yè)青 黃玲

摘要：鎳氫電池生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量堿性含鎳廢水。該廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后，可利用中水系統(tǒng)對(duì)此水進(jìn)行回收利用。中水回收系統(tǒng)主要工藝為預(yù)處理、雙膜處理和蒸發(fā)濃縮。經(jīng)中水系統(tǒng)處理后，中水能達(dá)到超純水原水的使用要求。該系統(tǒng)實(shí)施后，回收了80，000t/a重金屬?gòu)U水，同時(shí)減少了重金屬鎳和有機(jī)物向水體環(huán)境排放，起到了很好的環(huán)境效益。

關(guān)鍵詞：中水回用;雙膜法;電池工業(yè)

隨著我國(guó)的工業(yè)高速發(fā)展，居民生活水平日益提高，導(dǎo)致對(duì)水資源需求日益增高，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量廢水排放帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題[1]。筆者所處江蘇無錫地區(qū)位于太湖流域，屬于嚴(yán)重的水質(zhì)型缺水城市。為此各企業(yè)、居民以及政府等應(yīng)該采取有效對(duì)策節(jié)約或者回收水資源。本文探討電池生產(chǎn)企業(yè)的中水回用技術(shù)及其使用工程案例在水資源回收上的有效應(yīng)用。

一、項(xiàng)目概況

無錫某電池生產(chǎn)企業(yè)主要生產(chǎn)鎳氫充電電池等產(chǎn)品，使用含有鎳等重金屬以及氫氧化鉀等作為原材料，使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量堿性含鎳廢水。該廢水經(jīng)過污水處理系統(tǒng)處理后排放。廢水處理主要工藝包括混凝沉淀、砂濾、中和、生化處理、二沉和砂濾處理。廢水經(jīng)過處理后達(dá)到《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB30484-2013）水質(zhì)要求。為減少污染物排放，同時(shí)提高資源利用率，企業(yè)建設(shè)中水回用系統(tǒng)對(duì)該廢水100%進(jìn)行回收使用。本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)水量為80，000t/a，出水水質(zhì)需要滿足純水生產(chǎn)系統(tǒng)使用，主要用途為超純水的生產(chǎn)，項(xiàng)目投資合計(jì)為2350萬元，建設(shè)周期為9個(gè)月。具體的設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)要求見下表1：

二、工藝流程

通過分析該項(xiàng)目的進(jìn)水水質(zhì)及工程要求，主要為進(jìn)水水質(zhì)COD較低、電導(dǎo)率高;出水水質(zhì)要求高;同時(shí)要求回用率為100%。結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)和工程論證，核心工藝為雙膜法結(jié)合蒸發(fā)濃縮法。由于廢水中含有有機(jī)物、懸浮物等，進(jìn)入雙膜前需要進(jìn)行初步處理包括氣浮、過濾以及微濾等以保護(hù)后續(xù)雙膜。雙膜工藝主要為超濾膜加反滲透膜處理，其中超濾膜進(jìn)一步處理水中的有機(jī)物、微生物以及膠體等[2]，反滲透膜處理水中的鹽分以達(dá)到出水水質(zhì)要求，但是反滲透膜會(huì)產(chǎn)生30%左右的高含鹽濃縮水排放。為實(shí)現(xiàn)100%回收中水，需要對(duì)濃水進(jìn)行回收蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，蒸發(fā)冷凝水可以達(dá)到回收水質(zhì)要求。具體工藝見圖1。

三、構(gòu)筑物

（一）預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)主要包括氣浮系統(tǒng)、炭濾系統(tǒng)和微濾系統(tǒng)。其中為提高氣浮效率，加入一定量的PAC和PAM進(jìn)行混凝反應(yīng)，該系統(tǒng)尺寸為1000×3000×1000mm，氣浮系統(tǒng)為溶氣回流系統(tǒng)，尺寸為Φ2000×2500mm。炭濾設(shè)計(jì)流速為10m/s，尺寸為Φ2000×1950mm。為進(jìn)一步提高預(yù)處理效果設(shè)置微濾系統(tǒng)包括100um、10um過濾組合。

（二）雙膜系統(tǒng)

雙膜系統(tǒng)主要包括超濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)。其中超濾系統(tǒng)采取2用1備架構(gòu)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理量為15t/h，采用纖維式超濾膜。滲透膜采用卷繞膜結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)處理量為15t/h，采用兩級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，回收率約為70%。

（三）蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)

蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)主要包括為蒸發(fā)裝置和濃縮結(jié)晶裝置，將反滲透的濃水進(jìn)行蒸發(fā)冷凝為純水，水中雜質(zhì)濃縮結(jié)晶為鹽分。其中蒸發(fā)裝置設(shè)計(jì)處理量為96m3/d，結(jié)晶濃縮設(shè)計(jì)處理量為5m3/d。

（四）附屬系統(tǒng)

氣浮系統(tǒng)需要投加混凝劑、助凝劑，膜系統(tǒng)和蒸發(fā)系統(tǒng)需要投加藥劑進(jìn)行定期清洗，因此為保障系統(tǒng)正常運(yùn)行需配套加藥系統(tǒng)。加藥系統(tǒng)配置藥劑桶、攪拌機(jī)和加藥機(jī)，加藥機(jī)采用一用一備模式。同時(shí)需要配套相應(yīng)的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

四、調(diào)試與運(yùn)行

該項(xiàng)目包含土建和設(shè)備安裝合計(jì)為9個(gè)月，調(diào)試運(yùn)行期為6個(gè)月。在調(diào)試期間，主要遇到的問題包括：（1）各設(shè)備聯(lián)動(dòng)及邏輯關(guān)系的確定，如各液位預(yù)警及設(shè)備聯(lián)動(dòng)設(shè)置、膜運(yùn)行依據(jù)水質(zhì)水量運(yùn)行參數(shù)設(shè)定等。（2）原水水質(zhì)的影響，當(dāng)原水水質(zhì)中電導(dǎo)率超過設(shè)計(jì)值會(huì)嚴(yán)重影響中水回用系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及中水回收效果，通過對(duì)生產(chǎn)中高濃度廢液進(jìn)行回收有效的解決了此方面問題。（3）需嚴(yán)格控制進(jìn)入蒸發(fā)濃縮結(jié)晶裝置的廢水的含鹽量，當(dāng)鹽分過高時(shí)會(huì)造成管道嚴(yán)重堵塞，過低時(shí)會(huì)造成運(yùn)行費(fèi)用過高且大量污泥或濃縮液產(chǎn)生。經(jīng)技術(shù)人員不斷摸索和實(shí)踐論證，最終解決了中水回用各方面的問題。

穩(wěn)定運(yùn)行后，出水水質(zhì)均能滿足設(shè)計(jì)要求，出水水量達(dá)到設(shè)計(jì)要求80，000t/a。由于中水水質(zhì)中有機(jī)物、懸浮物等均低于監(jiān)測(cè)下限值，同時(shí)純水回用系統(tǒng)主要控制指標(biāo)為電導(dǎo)率，管理出水水質(zhì)以電導(dǎo)率作為主要控制指標(biāo)。運(yùn)行1年期間的中水水質(zhì)情況見表2：

依據(jù)出水水質(zhì)，中水回收系統(tǒng)的出水電導(dǎo)率在10-100uS/cm之間，滿足超純水進(jìn)水要求達(dá)到設(shè)計(jì)初衷。

通過該系統(tǒng)建設(shè)，每年減少了80，000t/a自來水使用，減少了8kg/a重金屬鎳和4t/a的有機(jī)污染物向自然水體的排放，起到了很好的環(huán)境效益。

五、結(jié)語(yǔ)

通過此中水回收系統(tǒng)建設(shè)，起到了節(jié)約水資源、減少污染物排放的環(huán)境效果。結(jié)合該工程案例，為使中水系統(tǒng)達(dá)到規(guī)劃目標(biāo)，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建設(shè)調(diào)試和實(shí)際運(yùn)行過程應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）明確中水系統(tǒng)源水水質(zhì)情況，以及出水的水質(zhì)要求，以便確定合理中水回收方案，水質(zhì)設(shè)計(jì)過程中需要考慮極端狀態(tài)，設(shè)計(jì)過程中需要考慮一定冗余。2）工藝流程應(yīng)結(jié)合工程需求，進(jìn)行性價(jià)比比較，確定工藝流程。通常，如需要高回收率時(shí)需要有蒸發(fā)系統(tǒng)。3）對(duì)于高回收率系統(tǒng)，濃縮液中鹽分濃度很高，需要考慮管道結(jié)垢、堵塞等發(fā)生。因此需要定期清洗維護(hù)，防止系統(tǒng)故障。4）對(duì)于濃縮液或者濃縮污泥[3]應(yīng)妥善考慮出向，防止二次污染的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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