白銀電子鋁箔污水處理設(shè)備*

1.1項(xiàng)目背景

現(xiàn)代工業(yè)如鋼鐵冶金、電鍍、造紙行業(yè)等生產(chǎn)過(guò)程中，常常需要使用大量的無(wú)機(jī)酸或堿，因而帶來(lái)大量廢酸液或廢堿液。如果這些廢酸堿液沒(méi)有處理就直接排放，不但浪費(fèi)了廢液中的有用資源，而且會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境和水源，因此對(duì)這些廢液進(jìn)行有效地處理一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

電子鋁箔是生產(chǎn)電子電容器的關(guān)鍵原料，廣東某電子鋁箔公司主要使用鹽酸浴、鹽酸+硫酸的混酸浴或硝酸等混酸浴電解腐蝕鋁光箔來(lái)提高鋁箔的比容制電子腐蝕箔經(jīng)過(guò)調(diào)研，該鋁箔廠共有24條生產(chǎn)線，其中低壓腐蝕22條，高壓腐蝕2條。在鋁箔電解蝕刻生產(chǎn)過(guò)程中用鹽酸浴、鹽酸+硫酸的混酸浴或硝酸等混酸浴，會(huì)產(chǎn)生部分廢酸。鋁箔電解經(jīng)蝕刻后經(jīng)大量超純水清洗，產(chǎn)生廢水，廢酸和廢水合計(jì)年排放廢水約85萬(wàn)噸。這些廢水不經(jīng)處理直接排放，對(duì)環(huán)境危害很大。

廢酸處理方面：2005年以前，該廠的酸性廢水采用加堿中和處理后直接排放。用石灰中和處理該廢酸，則產(chǎn)生的廢渣量太大，導(dǎo)致廢渣處理費(fèi)用高。2005年后該廠為利用廢酸，將廢酸液用以生產(chǎn)濃度為3-5%的聚合氯化鋁凈水劑，供周邊水處理廠應(yīng)用。該廢酸回用工藝在降低廢酸排放的同時(shí)，*提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但該法生產(chǎn)的聚合氯化鋁溶液存在雜質(zhì)含量高、濃度低的問(wèn)題，產(chǎn)品銷售受到制約。

廢水處理方面：目前生產(chǎn)線清洗廢水處理工藝采用加堿中并結(jié)合聚丙烯酰胺絮凝后直接排放。沉降槽絮凝濃液經(jīng)板式過(guò)濾機(jī)壓濾，形成廢渣直接排放。隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保工作要求的不斷提升，廢酸、廢水的處理關(guān)系到該類企業(yè)生存的突出問(wèn)題。因此，有必要對(duì)該廠污水處理工藝進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，合理利用廢酸、降低污水排放。

目前的處理酸堿廢水的方法主要是酸堿中和萃取蒸發(fā)吸收等，但是這些方法或者不能回收

1.2 擴(kuò)散滲析技術(shù)及其應(yīng)用

擴(kuò)散滲析技術(shù)是利用半透膜或選擇透過(guò)性離子交換膜使溶液中的溶質(zhì)由高濃度一側(cè)通過(guò)膜向低濃度一側(cè)遷移的過(guò)程。離子交換膜是滲析器的關(guān)鍵部件，可根據(jù)不同用途選用不同的型號(hào)，擴(kuò)散滲析的效果主要與下列因素有關(guān)：膜的物理化學(xué)性質(zhì)，原液的成分、濃度，操作條件（溫度、流速等），隔板型式等。它主要用于有機(jī)和無(wú)機(jī)電解質(zhì)的分離和純化。目前主要應(yīng)用于：①從冶金工業(yè)的金屬處理廢液中回收硫酸（H₂SO₄）或鹽酸（(HCI)；②從濃硫酸法木材糖化液中回收硫酸；③從粘膠纖維工業(yè)的碎木漿料處理液中回收氫氧化鈉（NaOH）；④從離子交換樹(shù)脂裝置的再生廢液中回收酸、堿等。

1.3 EDI技術(shù)、RO技術(shù)及其應(yīng)用

電除鹽法（Electrode  ionization）又被稱作填充床電滲析，簡(jiǎn)稱EDI。它利用電滲析過(guò)程中的極化現(xiàn)象對(duì)離子交換填充床進(jìn)行電化學(xué)再生，集中了電滲析和離子交換法的優(yōu)點(diǎn)，克服了兩者的弊端。

反滲透（Reverse Osmosis，簡(jiǎn)稱RO）是以壓力差為推動(dòng)力的一種高新膜分離技術(shù)，具有一次分離度高、無(wú)相變、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。反滲透膜“孔徑”已小至納米（1nm=10^-9m），在掃描電鏡下無(wú)法看到表面任何“過(guò)濾”小孔。在高于原水滲透壓的操作壓力下，水分子可反滲透通過(guò)RO半透膜，產(chǎn)出純水，而原水中的大量無(wú)機(jī)離子、有機(jī)物、膠體、微生物、熱原等被RO膜截留。

反滲透特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，投資費(fèi)用低；是物理過(guò)程，沒(méi)有相變；節(jié)能顯著操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，節(jié)省勞力。

其應(yīng)用不僅在制藥、造紙、化工、發(fā)電等工業(yè)部門，而且還應(yīng)用于其他領(lǐng)域。如純水設(shè)備就采用了RO-EDI技術(shù)，用于分析實(shí)驗(yàn)室用純水制備，其EDI出水質(zhì)量符合分析實(shí)驗(yàn)室用純水二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，EDI已在上形成穩(wěn)定市場(chǎng)，并在不斷拓展。隨著環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)和環(huán)保要求的提高，與需要化學(xué)再生而產(chǎn)生大量廢水污染的傳統(tǒng)混床相比，EDI技術(shù)將倍受青睞。并且隨著膜技術(shù)的不斷發(fā)展，RO-EDI系統(tǒng)可望有進(jìn)一步的改進(jìn)。有關(guān)專家預(yù)測(cè)，未來(lái)3～5年內(nèi)85%的工業(yè)水處理系統(tǒng)將采用RO-EDI技術(shù)

1.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路和內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研得到的數(shù)據(jù)和情況，以及《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)等，選取合理、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的處理工藝。

本設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用擴(kuò)散滲析、EDI等技術(shù)相結(jié)合來(lái)解決此類問(wèn)題。對(duì)現(xiàn)有的廢水處理站工藝進(jìn)行詳細(xì)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并提出主要設(shè)施和設(shè)備材料表，據(jù)此編制投資估算。

本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：針對(duì)電子腐蝕鋁箔工藝流程中產(chǎn)生的廢酸和廢水分門別類進(jìn)行回收處理。將腐蝕過(guò)程產(chǎn)生的廢酸采用擴(kuò)散滲析進(jìn)行回收利用，減低對(duì)環(huán)境的污染和節(jié)省生產(chǎn)過(guò)程中酸的用量，同時(shí)減輕后續(xù)廢水處理的壓力。采用EDI技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中純水清洗工序所產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，回收60%左右的純水進(jìn)行再次利用，該過(guò)程涉及反滲透、EDI等技術(shù)，改變傳統(tǒng)用堿中和的方法，將廢水處理回收大部分水，節(jié)約了水資源，并減輕企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

主要的技術(shù)核心在于根據(jù)廢酸和廢水中離子的種類和濃度，選擇、經(jīng)濟(jì)、合理的膜，對(duì)不同的廢水進(jìn)行分類處理。

本設(shè)計(jì)中擴(kuò)散滲析技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、基本不耗電等優(yōu)點(diǎn)。EDI技術(shù)屬于環(huán)保型技術(shù)，離子交換樹(shù)脂不需酸、堿化學(xué)再生，節(jié)約大量酸、堿和清洗用水，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。更重要的是無(wú)廢酸、廢堿液排放，屬于非化學(xué)式的水處理系統(tǒng)，它無(wú)需酸、堿的貯存、處理及無(wú)廢水的排放。本設(shè)計(jì)將此類技術(shù)推廣到相關(guān)行業(yè)中，幫助企業(yè)減少?gòu)U酸堿的排放量，減少對(duì)環(huán)境的污染，并回收廢酸堿中可利用成分，降低企業(yè)生產(chǎn)成本和排污處理費(fèi)用。

二、某電子鋁箔廠污水處理方案設(shè)計(jì)

2.1電子腐蝕鋁箔的工藝流程簡(jiǎn)介

電子腐蝕鋁箔生產(chǎn)流程分純水制備、腐蝕流程、廢酸和廢水處理，三大塊。

2.2 廢酸處理工藝流程選擇

根據(jù)以上分析及擴(kuò)散滲析技術(shù)的特點(diǎn)——廢酸溶液與水側(cè)存在的一定的濃度差及陰離子膜具有選擇性。我們采用均相陰膜擴(kuò)散滲析法來(lái)回收廢酸中的鹽酸或硫

如上圖所示，整個(gè)廢酸回收處理大致分為前處理—擴(kuò)散滲析—回收酸—再配液四個(gè)步驟。由于廢酸中存在一定量的雜質(zhì)，在進(jìn)入擴(kuò)散裝置前，需要進(jìn)行前處理，包括沉降，過(guò)濾過(guò)程，在擴(kuò)散滲析裝置中，陰離子膜骨架本身帶正電荷，溶液側(cè)的Cl^—被吸引而順利地透過(guò)膜孔道進(jìn)入水的一側(cè)；同時(shí)根據(jù)電中性的要求，也會(huì)夾帶帶有正電荷的離子，但由于H⁺的水化半徑比較小，電荷較少，而Al³⁺的水化離子半徑較大，又帶有高價(jià)電荷，因此H⁺會(huì)優(yōu)先通過(guò)膜，這樣溶液中的酸就會(huì)被分離出來(lái)進(jìn)入水側(cè)在經(jīng)過(guò)擴(kuò)散滲析裝置后無(wú)法回收的廢酸殘夜將進(jìn)入下一步的污水處理過(guò)程，一般這個(gè)過(guò)程可以回收酸80%以上。

 (擴(kuò)散滲析流程如附件三所示）

2.3 污水處理工藝流程選擇

2.3.1現(xiàn)狀分析

鋁箔電解經(jīng)蝕刻后經(jīng)大量超純水清洗，含酸廢水主要產(chǎn)生于腐蝕車間，排放量為85萬(wàn)噸/年，主要為沖 (清) 洗廢水，產(chǎn)生于各沖洗環(huán)節(jié)。該廢水中含有 HCl<0.005% 、H₂SO₄ <0.005% 、HNO₃<0.005%及少量A1(OH)₃，pH 值約2.5，屬嚴(yán)重污染的水,若直接排放會(huì)污染環(huán)境。目前該企業(yè)并沒(méi)有考慮到含酸廢水的回收，僅采用傳統(tǒng)中和法處理。雖然經(jīng)處理后可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但是處理過(guò)程中不僅消耗了大量的堿，而且浪費(fèi)了大量的水資源同時(shí)也給企業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

2.3.1處理流程

根據(jù)廢酸殘夜和含酸廢水水質(zhì)特點(diǎn),本設(shè)計(jì)的處理工藝主要考慮去除鋁離子、預(yù)脫鹽、精除鹽的工藝選擇。系統(tǒng)主工藝設(shè)計(jì)為“預(yù)處理除鋁+預(yù)脫鹽+EDI精除鹽”。該處理工藝中含酸廢水中的鋁離子采用化學(xué)沉淀法去除；預(yù)脫鹽采用分離反滲透膜除鹽機(jī)理；精除鹽采用 EDI技術(shù)。

2.3.3 EDI過(guò)程

供給原水進(jìn)入EDI系統(tǒng)，主要部分流入樹(shù)脂/膜內(nèi)部，而另一部分沿膜板外側(cè)流動(dòng)，以洗去透出膜外的離子；樹(shù)脂截留水中的容存離子；在電極作用下，陰離子向正極方向運(yùn)動(dòng)，陽(yáng)離子向負(fù)極方向運(yùn)動(dòng)；陽(yáng)離子透過(guò)陽(yáng)離子膜，排出樹(shù)脂/膜之外；陰離子透過(guò)陰離子膜，排出樹(shù)脂/膜之外；濃縮了的離子從廢水流路中排出；無(wú)離子水從樹(shù)脂/膜內(nèi)流出。

EDI膜的選型

有足夠的固定基團(tuán)和可解離的離子，對(duì)溶液中離子具有選擇透過(guò)性和導(dǎo)電性，其次，以高度致密性，*地減小了水的滲透率和鹽的擴(kuò)散量。換基團(tuán)R-SO₃-（構(gòu)成負(fù)電場(chǎng)）和可解離離子H⁺，帶正電荷的離子易吸收通過(guò)；陰膜具有強(qiáng)堿換基團(tuán)R-CH₂N⁺(CH₃)₃（構(gòu)成正電場(chǎng)）和可解離離子Cl^-，帶負(fù)電荷的離子易吸收通過(guò)。

外觀：EDI膜平整均勻，無(wú)明顯的機(jī)械損傷（折傷），無(wú)脫網(wǎng)、軋皺、不允許有影響質(zhì)量的雜質(zhì)存在。陽(yáng)膜粉紅色，陰膜綠色。

該技術(shù)應(yīng)用電再生離子交換除鹽工藝取代傳統(tǒng)混合離子交換除鹽工藝DI。通過(guò)離子交換樹(shù)脂及選擇性離子膜達(dá)到高脫鹽效果，與反滲透結(jié)合的聯(lián)合工藝使產(chǎn)水水質(zhì)可達(dá)10-15MΩ·CM（阻值越高，水越純）的高規(guī)格產(chǎn)水。

白銀電子鋁箔污水處理設(shè)備*