線路板廢水回用反滲透系統(tǒng)工藝
線路板生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)過程中還使用了大量專利商品試劑，使得線路板生產(chǎn)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(yè)廢水循環(huán)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(jīng)處理后達標排放。廢水回用水處理系統(tǒng)主工藝流程見圖1。
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(shù)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(jīng)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(shù)相結(jié)合。本項目根據(jù)數(shù)月中試結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過對反滲透進行優(yōu)化設計，完全可以降低污染速率，保證廢水回用系統(tǒng)反滲透膜的脫鹽率、流量在設計范圍內(nèi)。
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(fā)生污染的可能性會大大增加，造成產(chǎn)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(shù)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(cè)結(jié)垢，影響反滲透膜的使用壽命。
根據(jù)以往工程經(jīng)驗和中試數(shù)據(jù)，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(cè)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(chǎn)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(guī)的水處理系統(tǒng)膜排列結(jié)構(gòu)為多段排列，而在廢水回用時應采用濃水循環(huán)單段排列。采取濃水循環(huán)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(huán)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(tǒng)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(shù)，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(chǎn)水量和進水流量的比值，是反滲透設計和運行的重要參數(shù)，回收率的確定與原水水質(zhì)密切相關(guān)。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(nèi)不會因鹽類等雜質(zhì)的過飽和發(fā)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(xiàn)象也更加嚴重，有效壓力則相對減小，這導致產(chǎn)水量下降，脫鹽率降低。
(2)當難溶鹽類在膜元件內(nèi)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(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。為滿足相關(guān)要求，線路板生產(chǎn)企業(yè)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(jù)工程經(jīng)驗，當回收率在60%~70%時，系統(tǒng)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(tǒng)，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(jié)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(jīng)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(chǎn)品時需要考慮的重點。進水流道越寬，系統(tǒng)對進水水質(zhì)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(tǒng)仍可維持較低的壓降。但是進水隔網(wǎng)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(nèi)流動的速度降低，加強了膜表面的濃差極化現(xiàn)象，進而使污染物更易在膜表面吸附。因此，進水隔網(wǎng)的厚度存在一個最優(yōu)范圍，且隨膜元件不同的應用領(lǐng)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(fā)生，降低系統(tǒng)運行壓力，延長膜元件的使用壽命。
2、結(jié)論
本項目通過1個月的調(diào)試以及一年的穩(wěn)定運行，測得進入廢水回用系統(tǒng)的平均水質(zhì)與設計水質(zhì)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(zhì)和回用率滿足業(yè)主要求。系統(tǒng)的運行相對穩(wěn)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(tǒng)的優(yōu)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(huán)保科技有限公司)