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有色冶炼工业废水膜法深度处理试验研究

文档作者：刘峰彪杨晓松陈谦文档来源：北京矿冶研究总院,		点击数：	更新时间： 2020年12月03日
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《〕年第期有色合屁连矿都含
有色冶炼工业废水膜法深度处理试验研究
刘峰彪, 杨晓松, 陈谦
北京矿冶研究总院, 北京心料
摘要选取种类型的纳滤膜和反渗透膜进行了韶关冶炼厂工业废水深度处理可行性试验, 重点比较了各种膜
在不同压力下的分离效果和产水通量。试验结果表明, 采用纳滤膜或反渗透膜对韶冶工业废水深度处理是完全可行的,
且采用纳滤膜比反渗透膜更具有优势。试验结果为后续现场工业试验提供了科学依据。
关健词冶炼废水深度处理纳滤膜反渗透膜可行性
中圈分类号文献标识码文章编号一姗仪抖一
韶关冶炼厂以下简称韶冶位于广东省韶关
市南郊处, 是我国世纪年代初引进英
国密闭鼓风炉炼锌专利技术建成的大型铅
锌冶炼厂, 目前年产铅、锌万
韶冶地处北江上游, 紧靠北江江边北江是珠
江源头之一, 因此韶冶废水的处理和污染物的控
制, 一直备受环保部门和社会关注。企业对此一直
高度重视, 为进一步减少废水排放, 提高工业用水
的重复利用率, 进行了清洁生产审核, 实行了工业
用水分质调配、分质供水和废水的分质处理, 大大
减少了进人韶冶废水处理站的水量。尽管处理站出
水能达标排放, 但由于出水中含钙量高、含盐量高
等问题不能直接回用, 需对废水进行膜深度处理,
以实现企业的工业废水“ 零排放” 目标。
膜技术作为一种卓越的高效液体分离技术, 是
一种无污染、以压力或电力驱动的高效、节能、无
相变新技术, 既能对废水进行有效的净化, 又能回
收一些有用物质, 包括微滤、超滤、电渗析、纳
滤、反渗透等。自世纪年代商品滤膜进人产
业化使用以来, 引起各必威体育官方网站
高度重视, 已在水处理
如城市给水、生活污水、工业用水、海水淡化、废
水处理分离等领域得到了迅速发展和广泛应用, 其
中反渗透、纳滤在海水淡化、纯水制备、硬水软
化、废水处理上的应用优势日益突出, 应用前景更
显广阔。
本项目是国内首次对有色冶炼废水的膜法处理
系统研究, 通过膜法深度处理可行性试验研究, 为
后续扩大试验和工程实施奠定了基础。
试验方法
试验水样
取韶治二系统废水处理站物化工艺处理后出
水, 用硫酸调至原值为后作
为试验原水水样, 水质全分析结果见表。深度处
理出水达到国家《工业循环冷却水处理设计规范》
中的《循环冷却水的水质标准》一
要求, 主要指标接近或超过目前的北江水水质
为叭左右, 了一约叭。
表试验水样水质叭, 除外
,
项目
水质
毋
侧闷臼沉拓脸巧石
水中阴离子用瑞士万通离子色
谱仪分析阳离子用美国热电全谱直读光谱仪
分析高浓度硫酸盐用络合滴定法分析洛
液电导率采用电导率仪进行测定。
试验装
试验装置为平板式膜试验装置, 主要包括动力
设施、膜块装置及附属设备三部分。其中动力设施
由柱塞泵、高低压阀门以及稳压系统组成膜块装
置由膜片、导流板和夹紧装置三部分组成附属设
备指各种料液槽、取样阀、压力、流量、水质显示
仪表和进水预处理设备等。
试验装置在浓缩分离过程中最大耐压可达
一。单槽试验的有效膜面积为耐, 试
国家“ 十一五” 科技支撑计划重点项目
加一
刘峰彪一, 男, 山西平遥人, 高级工程师, 硕士, 主要从事水处理方面的研究及工程设计工作。
有色奎属选矿部含年第期
验过程中采用串联方式累加。每次试验时在原料液
储槽添加体积约的试验废水, 由高压柱塞泵进
行增压后, 经缓冲罐稳压后进人膜槽, 流量和压力
可通过针形阀调整。
膜材料的选取
根据试验水质和工程经验, 选择了种类型的
膜材料作为试验用膜, 包括种进口膜和种国产
膜, 所选膜的基本性能分布尽可能全面, 以便为今
后选择接近工业化的膜组件提供参考依据。膜的具
体编号和性能为号美国复合膜,脱
盐率左右, 大通量纳滤膜号国产纤维
素膜, 脱盐率左右, 中等通量纳滤膜
号国产纤维素膜, 脱盐率左右, 中等
通量纳滤膜号美国。复
合膜, 脱盐率左右, 小通量纳滤膜性能接近
于反渗透号国产混合纤维素一膜,
脱盐率左右, 大通量纳滤膜号美国
苦咸水复合膜, 脱盐率左右, 反渗透
复合膜号国产纤维素膜, 脱盐率
左右, 中等通量纳滤膜。
试验内容和步骤
试验要选择、评价处理效果较好、通量大的反
渗透膜或纳滤膜。膜试验先采用自来水进行预备空
白试验, 再用巧加泌的矛标准溶液, 进行
各种反渗透纳滤膜的性能试验, 最后根据上述膜
的参数和运行条件, 进行实际水样的膜分离及条件
试验。试验中测量膜的产水通量和处理水的电导
率、主要离子含量以电导率反映水的总含盐量。
每一次试验后仔细观察膜面的污染和结垢状况。
表
膜编号
各种膜对自来水的分离效果
产水通童一产水电导驹· 。一
凡、︸﹃
加
叨
注自来水原始电导率诚。
表
膜编号
各种膜对多溶液巧沙的分离效果
‘
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产水通量·而一产水电导卿· 。一
印呼一内妇尹月,,
的
注仪叭的多标准溶液原始电导率伪九。
验结果见表、表。
表
印的‘凡、︶︸︼沙马,,﹃,,
膜编号
各种膜对原水水样的分离效果
产水通量· 而一产水电导· 一
‘,︸, , 盛自二且‘二
试验结果与分析
膜基准性能试验
为确定所选膜的基准性能, 分别进行了种反
渗透纳滤膜对自来水和巧佣叭的多标准
溶液的分离试验, 测定了膜的产水通量和出水电导
率, 试验结果见表、表。
由表和表可知, 除号膜对自来水和
仪叭标准硫酸钠盐溶液的脱盐率明显较低外,
其余膜的脱盐分离效果均可以满足要求。与号膜
的分离对应, 号膜在所有膜品种中的脱盐率最
高, 但产水通量仅为号膜的一半左右。
膜对原水水样的分离结果
采用种膜对原水水样进行了直接分离试验,
并测膜的产水通量和出水的电导率和离子含量, 试
注原水水样的电导率伪。
表各种膜对原水水样中离子的分离效果
卿
离子浓度· 一,
水样
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原水
号产水印
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号产水卯,
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号产水
号产水
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为年第期刘峰彪等有色冶炼工业废水膜法深度处理试验研究
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图号膜产水阴离子与压力关系
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矛。
压力
图号膜产水阳离子与压力关系
护曰·
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由表和表可以看出, 除号国产混合
纤维素一膜外, 其余膜产水的电导率均为
林以下。在单位面积产水量上, 号美国
复合膜和号国产混合纤维素
一膜最高, 分别达到左右, 而
号美国。苦咸水复合膜的水通量仅
为, 约为前两者的一半。在对高价离子
如、户等的去除率, 除号膜为左右
外, 其余膜均为以上而对低价离子如、
、一等的去除率, 、、号膜为一,
其余膜均为左右或以上。号膜的脱盐效果最
明显, 基本在左右。这说明高脱盐率的膜其产
水量相对较小。如果选择高脱盐率的苦咸水型反渗
透膜, 其正常工作压力处于一, 意味着克
服渗透压的能耗比高、做功大, 而纳滤膜系列由于
正常工作压力范围为一, 相对的能量利用
率要高得多, 即成本可以大幅度降低, 性价比更合
理。由以上结果看出, 除号膜处理出水含量
较高外, 其它无论反渗透还是纳滤膜的出水水质都达
到了银琅令却水的水质标黝一的要
求。
试验还比较了低压区和中压区
各分离膜对实际水样中离子的分离效果。
由表和表还可以看出, 随着压力的升高, 所有
膜的产水量均有不同程度的上升。对大通量纳滤膜
如号膜, 压力升高, 产水水质变化不大, 即脱
盐率影响不大对小通量纳滤膜如号膜和反
渗透膜如号膜, 压力升高, 产水水质更优,
即脱盐率随压力增大而升高。这一点与纳滤膜相对
反渗透膜截留分子更大的特征是一致的。
膜对水中离子分离效果随压力的变化
为进一步明确膜对水中离子分离效果随操作参
数的变化规律, 选取号膜和号膜进行了压力对
膜分离效果的影响试验。号膜产水的阴离子、阳
离子与压力变化的关系见图、图号膜产水
的阴离子、阳离子与压力的关系见图、图。
由图到图可以看出, 无论是号大通量纳
滤膜, 还是号苦咸水反渗透复合膜, 当压力
达到以后, 膜产水中的阴、阳离子含量变
化不大, 即膜对离子的去除性能基本保持稳定。
膜产水通, 、电导率随压力的变化
脱盐率和产水通量是选择工业化膜的重要特征
参数, 而电导率可以相对反映水的总含盐量。因此
进行了各种膜的产水通量、产水电导率随压力的变
泣二乙︵·旨︶ 卜、示
压力
图号膜产水阴离子与压力关系
︵ 曰·旨卜︶十与芝丫一
姗扣。
︵ 曲·旨︶ 卜月
压力朋
图号膜产水阳离子与压力关系
有色套属逸矿娜含以拍年第期
化试验。产水通量与压力的变化关系见图, 产水
电导率随压力变化的关系见图。
由图和图可见, 一号膜的产水通量随操
作压力的升高而基本呈线性迅速增大, 号膜产水
电导率先减小、后增大外, 其余膜都是先减小, 再
趋于平稳状态, 号膜的电导率变化与其压力增加
后产水量急剧上升是相对应。图还显示出, 号
膜尽管其产水通量最大, 但其脱盐率最小号膜
的脱盐效果最好, 但其产水通量也小号膜在脱
盐效果和产水通量上都仅次于号膜, 其余膜的脱
盐率和产水通量都处在较合适的中间水平上。
水通量随时间变化的关系见图。
由图可见, 经过一段时间的连续运行, 发现
对大通量的号美国复合纳滤膜, 其
产水通量有一个下降区间, 但稳定后的产水通量值
仍为小通量的号纳滤膜和号反渗透膜的倍左
右。号小通量纳滤膜和号反渗透膜的产水通量
值在该试验时间内几乎维持不变。
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阅
时间小
图产水通随时间的连续变化关系
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日
压力服
圈产水通与压力的关系
比
在试验过程中, 观察膜的表面均未发现有明显
的污染。此外, 在对膜进行的“ 试验一停止一试
验一停止一再试验” 的弹性性能考核时, 均未发现
膜性能的非常规变化。
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艺岁
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号
号
号
压力
圈产水电导率与压力的关系
膜对原水分离性能与运行时间的关系
为考察膜性能的耐受性和稳定性, 对几种膜进
行了适当的连续运行。在压力下, 膜的产
结论
采用纳滤膜或反渗透膜可以将韶冶物化法
处理基本达标的工业废水处理到满足国家髓环冷
却水的水质标准》一的水质要求, 优
于目前使用的北江水水质, 完全可满足冶炼各工序
生产用水要求。该冶炼厂工业废水采用膜法深度处
理是完全可行的。
在满足水质要求的情况下, 采用纳滤膜比
反渗透膜更具有优势, 如号美国复
合膜, 可以在比较小的压力下正常工作, 能耗小,
同时产水通量大, 从而减少投资成本, 降低运行费
用
试验为膜法后续现场工业试验和工程实施
提供了科学依据或技术支持。
目前处理水量为呱的膜法深度处理工
程已经投入使用, 处理工艺为“ 多介质过滤一超
滤一纳滤” , 与本试验结果一致, 成为有色冶炼
废水深度处理回用的样板工程。
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︷‘‘份气, 呢、龟︸」工︸﹃ 且,二
︵哥代甚节帅嗯,、︶分日
《旧年第期刘峰彪等有色冶炼工业废水膜法深度处理试验研究
参考文献
【任建新膜分离技术北京化学工业出版社
〔〕王湘平有色湿法冶炼企业酸性废水处理后的应用【〕
有色冶金节能, , 一
「」李卫红有色冶炼重金属废水回用研究〔工业安全与
环保, , 一
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的应用【〕工业水处理, , 一
【徐德志, 相波, 邵建颖, 等膜技术在工业废水处理中的
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【方建慧,姜华,刘继全, 等纳滤膜在海水淡化中的应用研
究〔膜科学与技术, 仪巧, 一
工石口凡叨石龙。。, 竹几。, 五必
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