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线路板废水回用反渗透系统工艺

2022/4/14 9:41:58 / 作者:污水处理设备公司厂家 / 来源:山艺环保

线路板生产工艺主要包括开料、磨板、线路、蚀剂、显影、脱膜、化学沉铜、镀金、圆形电镀等工序。各生产工序排放废水中除含有Cu、Ni、Sn等重金属离子外,还含有EDTA、酒石酸钠等络合剂。同时还含有显影液、除油剂、膨胀剂等高浓度有机废水及废液。另外,在生产过程中还使用了大量专利商品试剂,使得线路板生产废水所含的有机物往往多达上百种。

  1、实际应用案例

  某线路板公司为满足广东省电镀行业废水循环利用率达60%以上的要求,计划对一般清洗废水进行回用处理,不能回用的废水导入废水处理站经处理后达标排放。废水回用水处理系统主工艺流程见图1。

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  由于线路板废水回用的特殊性,为防止有机物污染,在原水投加大量的臭氧,造成投资运行成本大幅上升。反渗透膜技术因其污染速度快而不能单独适应处理这类污水。在众多已经实施的成功案例中,大部分都采用严格的预处理与反渗透膜技术相结合。本项目根据数月中试结果发现通过对反渗透进行优化设计,完全可以降低污染速率,保证废水回用系统反渗透膜的脱盐率、流量在设计范围内。

  1.1 设计合理的膜通量

  反渗透水通量设计过高,反渗透膜负荷过重,发生污染的可能性会大大增加,造成产水量下降,清洗反渗透膜的频率增多,维护反渗透膜正常运行的费用增加。而反渗透水通量设计过低,则导致在进水不变的情况下,膜数量越多,分配到每只膜的进水减少,相应的浓水量降低,较低的反渗透浓水不足以将水中的污染物带出反渗透膜,从而在反渗透膜浓水侧结垢,影响反渗透膜的使用寿命。

  根据以往工程经验和中试数据,在以线路板废水作为水源时,潜在污染物越高,水通量设计就越要保守,选择设计通量为20L/m2.h时,可降低反渗透膜污染速度,同时又能保证较低的投资成本。

  1.2 设计合理的反渗透膜排列方式

  增加反渗透膜给水侧的切向流速是降低反渗透污染的有效方法之一,在其他条件(产水量、回收率、膜通量)不变的情况下,切向流速的大小取决于排列方式。常规的水处理系统膜排列结构为多段排列,而在废水回用时应采用浓水循环单段排列。采取浓水循环单段排列的方式,其目的是通过增大浓水流量,加大反渗透膜表面的切向流速,减缓污染物富集。采用多段排列设计时,一段反渗透浓水为二段反渗透进水,在含盐量增加的同时,进水压力降低、水量减少,污染的速度将大大加快。

  采用浓水循环单段排列设计,虽然原水与浓水混合后,反渗透进水总含盐量上升,但由于增大了进水流量,每支反渗透膜的污染和负荷均等,降低系统压差,增加物理性的冲刷效率,减少反渗透膜的污染和清洗次数,延长了反渗透膜的使用寿命。

  1.3 设计合理的回收率

  回收率是指产水量和进水流量的比值,是反渗透设计和运行的重要参数,回收率的确定与原水水质密切相关。一般尽可能设计高的回收率,这样可以降低供给水的量,减少预处理的成本。但是应该以反渗透内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限值,否则会对反渗透有如下影响:

  (1)在压力一定时,回收率提高,反渗透膜表面的浓差极化现象也更加严重,有效压力则相对减小,这导致产水量下降,脱盐率降低。

  (2)当难溶盐类在膜元件内不断被浓缩且超过其溶解度极限时,它们就会在反渗透膜表面上发生结垢现象。为满足相关要求,线路板生产企业总是期望获得更多的回收率,但是高回收率却会导致极高的运行风险。根据工程经验,当回收率在60%~70%时,系统更安全。许多线路板废水回用项目回收率>80%时,污染和清洗频率大幅增加,反渗透膜使用寿命大幅减少。如果要提高回收率,建议设计独立的浓水回收系统,并采取离子交换、频繁倒极电渗析等工艺与反渗透工艺相结合。

  1.4 选择抗污染能力强的反渗透膜

  1.4.1 选择进水流道宽的反渗透膜

  在众多抗污染的机理中,反渗透膜元件给水流道的宽度已经是公认的膜元件抗污染性能的最重要指标,也是用户在选择产品时需要考虑的重点。进水流道越宽,系统对进水水质的要求和预处理设备不正常工况的要求相对来说就越宽松。较宽的进水流道,可以更有效地进行膜清洗,即使在高污染条件下,系统仍可维持较低的压降。但是进水隔网厚度增加时,由于进入膜元件给水的流量不变,导致给水在流道内流动的速度降低,加强了膜表面的浓差极化现象,进而使污染物更易在膜表面吸附。因此,进水隔网的厚度存在一个最优范围,且随膜元件不同的应用领域而不同,在线路板废水回用中应选用流道宽度为34mil的反渗透膜元件。

  1.4.2 采用膜表面光滑的反渗透膜

  美国耶鲁大学的最新研究证明:膜表面越粗糙,膜越容易被污染。原子显微镜图像显示污染颗粒会先积累附着于粗糙的膜表面的波谷中,导致波谷被堵塞,进而造成严重的膜通量下降。

  选用膜表面光滑的反渗透膜,如陶氏公司的BW30FR系列反渗透膜,能显著地减少或延缓颗粒及微生物污染的发生,降低系统运行压力,延长膜元件的使用寿命。

  2、结论

  本项目通过1个月的调试以及一年的稳定运行,测得进入废水回用系统的平均水质与设计水质基本相符,当进水CODcr为180mg/L、电导率为2800μs/cm,Cu2+为50mg/L时,出水水质和回用率满足业主要求。系统的运行相对稳定,反渗透清洗频率控制在2月清洗一次。说明通过对反渗透系统的优化设计,反渗透膜的污染速度下降,可以达到理想的处理效果。


 

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