某電子鋁箔公司年排生產(chǎn)廢水100萬噸處理項目設(shè)計說明

1、 . 年排100萬噸電子鋁箔 廢水回用系統(tǒng)設(shè)計學(xué)校全稱： 指導(dǎo)老師： 日 期：一、 簡介1.1項目背景現(xiàn)代工業(yè)如鋼鐵冶金、電鍍、造紙行業(yè)等生產(chǎn)過程中，常常需要使用大量的無機酸或堿，因而帶來大量廢酸液或廢堿液。如果這些廢酸堿液沒有處理就直接排放，不但浪費了廢液中的有用資源，而且會嚴重污染環(huán)境和水源，因此對這些廢液進行有效地處理一直是人們關(guān)注的熱點。電子鋁箔是生產(chǎn)電子電容器的關(guān)鍵原料，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提高鋁箔的比容制電子腐蝕箔經(jīng)過調(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)過程中用鹽酸浴、鹽酸+硫

2、酸的混酸浴或硝酸等混酸浴，會產(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，廢酸和廢水合計年排放廢水約85萬噸。這些廢水不經(jīng)處理直接排放，對環(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，極大提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。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

3、凝后直接排放。沉降槽絮凝濃液經(jīng)板式過濾機壓濾，形成廢渣直接排放。隨著社會對環(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)生存的突出問題。因此，有必要對該廠污水處理工藝進行重新設(shè)計，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廢液里的有用資源，或者對處理設(shè)備要求較高，并且操作和處理費用都較高。 艷,紅旭曾在EDI技術(shù)在鋁箔電子材料制造行業(yè)含酸廢水中的應(yīng)用一文中較系統(tǒng)地介紹了EDI技術(shù)在解決某鋁箔公司含酸廢水方面的應(yīng)用，同時回收60% 的生產(chǎn)用水，突破傳統(tǒng)的廢酸處理方法取得了較為顯著的效果。本設(shè)計針對電子材料鋁箔行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)

4、生的大量廢酸、廢水問題，EDI技術(shù)為主體與擴散滲析、ERO技術(shù)相結(jié)合起來，旨在尋求一種經(jīng)濟、合理、有效的途徑來解決含酸廢水問題。1.2 擴散滲析技術(shù)與其應(yīng)用擴散滲析技術(shù)是利用半透膜或選擇透過性離子交換膜使溶液中的溶質(zhì)由高濃度一側(cè)通過膜向低濃度一側(cè)遷移的過程。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，擴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。它主要用于有機和無機電解質(zhì)的分離和純化。目前主要應(yīng)用于：從冶金工業(yè)的金屬處理廢液中回收硫酸（H2SO4）或鹽酸（(HCI)；從濃硫酸法木材糖化液中回收硫酸；從粘膠纖維工業(yè)的碎

5、木漿料處理液中回收氫氧化鈉（NaOH）；從離子交換樹脂裝置的再生廢液中回收酸、堿等。1.3 EDI技術(shù)、RO技術(shù)與其應(yīng)用電除鹽法（Electrode ionization）又被稱作填充床電滲析，簡稱EDI。它利用電滲析過程中的極化現(xiàn)象對離子交換填充床進行電化學(xué)再生，集中了電滲析和離子交換法的優(yōu)點，克服了兩者的弊端。表1.EDI組件進水水質(zhì)要求表項目數(shù)值項目數(shù)值TEA（包括CO2）ppm(CaCO3)<25TOC（ppm）<0.5PH6.09.0余氯（ppm）<0.05硬度濃水LSI<-2.0Fe、Mn、H2S（ppm）<0.1CO2（ppm）<5油或油脂（p

6、pm）未檢出SiO2（ppm）<0.51.3.2 RO技術(shù)簡介反滲透（Reverse Osmosis，簡稱RO）是以壓力差為推動力的一種高新膜分離技術(shù)，具有一次分離度高、無相變、簡單高效的特點。反滲透膜“孔徑”已小至納米（1nm=10-9m），在掃描電鏡下無法看到表面任何“過濾”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RO半透膜，產(chǎn)出純水，而原水中的大量無機離子、有機物、膠體、微生物、熱原等被RO膜截留。反滲透特點：結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，投資費用低；是物理過程，沒有相變；節(jié)能顯著操作簡單，易實現(xiàn)自動化，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

7、。如純水設(shè)備就采用了RO-EDI技術(shù)，用于分析實驗室用純水制備，其EDI出水質(zhì)量符合分析實驗室用純水二級標準。事實上，EDI已在國際上形成穩(wěn)定市場，并在不斷拓展。隨著環(huán)境意識的加強和環(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)可望有進一步的改進。有關(guān)專家預(yù)測，未來35年85%的工業(yè)水處理系統(tǒng)將采用RO-EDI技術(shù)1.4 項目設(shè)計思路和容根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研得到的數(shù)據(jù)和情況，以與污水綜合排放標準(GB8978-1996)一級排放標準等，選取合理、經(jīng)濟、環(huán)保的處理工藝。本設(shè)計中主要應(yīng)用擴散滲析、EDI等技術(shù)相結(jié)合來解決此類

8、問題。對現(xiàn)有的廢水處理站工藝進行詳細優(yōu)化設(shè)計，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)計主要容：針對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行回收處理。將腐蝕過程產(chǎn)生的廢酸采用擴散滲析進行回收利用，減低對環(huán)境的污染和節(jié)省生產(chǎn)過程中酸的用量，同時減輕后續(xù)廢水處理的壓力。采用EDI技術(shù)對生產(chǎn)過程中純水清洗工序所產(chǎn)生的廢水進行處理，回收60%左右的純水進行再次利用，該過程涉與反滲透、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)濟負擔(dān)。最主要的技術(shù)核心在于根據(jù)廢酸和廢水中離子的種類和濃度，選擇高效、經(jīng)濟、合理的膜，對不同的廢水進行分類處理

9、。本設(shè)計中擴散滲析技術(shù)具有設(shè)備簡單、投資少、基本不耗電等優(yōu)點。EDI技術(shù)屬于環(huán)保型技術(shù)，離子交換樹脂不需酸、堿化學(xué)再生，節(jié)約大量酸、堿和清洗用水，大大降低了勞動強度。更重要的是無廢酸、廢堿液排放，屬于非化學(xué)式的水處理系統(tǒng)，它無需酸、堿的貯存、處理與無廢水的排放。本設(shè)計將此類技術(shù)推廣到相關(guān)行業(yè)中，幫助企業(yè)減少廢酸堿的排放量，減少對環(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)成本和排污處理費用。二、某電子鋁箔廠污水處理方案設(shè)計2.1電子腐蝕鋁箔的工藝流程簡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。2.1.1純水制備流程簡介配酸反滲透系統(tǒng) 純水自來水水洗濃水2.1.2

10、 腐蝕流程簡介接箔酸洗一電解前處理中處理二電解水洗烘干收箔后處理2.1.3現(xiàn)有廢酸、廢水處理流程簡介堿式氯化鋁凈水劑廠廢酸腐蝕流程外排泥餅壓濾沉淀池加料池格柵池廢水2.2 廢酸處理工藝流程選擇根據(jù)以上分析與擴散滲析技術(shù)的特點廢酸溶液與水側(cè)存在的一定的濃度差與陰離子膜具有選擇性。我們采用均相陰膜擴散滲析法來回收廢酸中的鹽酸或硫酸。2.2.2陰膜擴散滲析流程2.2.4 設(shè)計處理進出水水質(zhì)表設(shè)計處理進出水水質(zhì)表 項目類別pHCOD（mg/L）總磷（mg/L）氨氮（mg/L）鹽酸（%）硫酸（%）硝酸（%）磷酸（%）鋁（%）廢酸液0.0125050013 815 8151020111透析液0.81103

11、001.5 12 0.50.80.50.80.10.0122.4廢水341503001.2 11 0.0050.00510-40.00010.0001處理出水69900.5 10 Cl：250SO42：250ND0.522.2.4 陰膜的選型根據(jù)上表進出水的要求，選擇天維膜技術(shù)的陰膜，相關(guān)技術(shù)指標如下表：表3 陰膜技術(shù)指標名稱技術(shù)指標名稱技術(shù)指標含水率，%4070膜厚，mm0.30-0.32交換容量，mol/Kg(干)1.6鹽的擴散系數(shù)，cm2/s0.1×10-5膜面電阻，.24.0酸鹽分離系數(shù)20遷移數(shù)0.97水水高位槽擴散滲析裝置回收酸儲罐殘液儲罐廢酸高位槽酸槽前處理去車間利用去

12、廢水處理電子鋁箔廢酸的回收工藝流程示意圖廢酸補充酸如上圖所示，整個廢酸回收處理大致分為前處理擴散滲析回收酸再配液四個步驟。由于廢酸中存在一定量的雜質(zhì)，在進入擴散裝置前，需要進行前處理，包括沉降，過濾過程，在擴散滲析裝置中，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膜孔道進入水的一側(cè)；同時根據(jù)電中性的要求，也會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，又帶有高價電荷，因此H+會優(yōu)先通過膜，這樣溶液中的酸就會被分離出來進入水側(cè)在經(jīng)過擴散滲析裝置后無法回收的廢酸殘夜將進入下一步的污水處理過程，一般這個過程可以回收酸80%以上。 (擴散滲析

13、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%與少量A1(OH)3，pH 值約2.5，屬嚴重污染的水,若直接排放會污染環(huán)境。目前該企業(yè)并沒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)處理后可達到排放標準，但是處理過程中不僅消耗了大量的堿，而且浪費了大量的水資源同時也給企業(yè)帶來了嚴重的經(jīng)濟負擔(dān)。2.3.1處理流程根據(jù)廢酸殘夜和含酸廢水水質(zhì)

14、特點,本設(shè)計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理；精除鹽采用 EDI技術(shù)。采用反滲透（RO）裝置（反滲透主體支架如附件四所示）出水作為EDI給水，在一般情況下，EDI裝置（詳細裝置圖如附件五所示）的出水水質(zhì)其電阻率都能達到16 M·cm。處理工藝流程見下圖復(fù)合劑加堿殘夜和廢水沉淀池反應(yīng)池復(fù)合劑純水回流泥餅外運保安器多介質(zhì)過濾器調(diào)節(jié)純水精密過濾壓濾精密反滲泥餅外運2.3.3 EDI過程供給原水進入EDI系統(tǒng)，主要部分流入樹脂/膜部，而

15、另一部分沿膜板外側(cè)流動，以洗去透出膜外的離子；樹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動，陽離子向負極方向運動；陽離子透過陽離子膜，排出樹脂/膜之外；陰離子透過陰離子膜，排出樹脂/膜之外；濃縮了的離子從廢水流路中排出；無離子水從樹脂/膜流出。2.3.3.2 EDI裝置運行流程示意圖EDI組件操作參數(shù)項目數(shù)值項目數(shù)值產(chǎn)水流量m3/h1.52.8濃水循環(huán)流量m3/h0.61.0產(chǎn)水電阻率M·cm1517濃水電導(dǎo)率us/cm150600水回收率%8095工作電流A19進水溫度1038最大電壓降VDC160進水壓力bar2.57.0EDI膜的選型有足夠的固定基團和可解離的離子

16、，對溶液中離子具有選擇透過性和導(dǎo)電性，其次，以高度致密性，極減小了水的滲透率和鹽的擴散量。陽膜具有強酸性活性交換基團R-SO3-（構(gòu)成負電場）和可解離離子H+，帶正電荷的離子易吸收通過；陰膜具有強堿性活性交換基團R-CH2N+(CH3)3（構(gòu)成正電場）和可解離離子Cl-，帶負電荷的離子易吸收通過。該EDI膜選擇千秋環(huán)保水處理的EDI膜，相關(guān)技術(shù)指標如下：外觀：EDI膜平整均勻，無明顯的機械損傷（折傷），無脫網(wǎng)、軋皺、不允許有影響質(zhì)量的雜質(zhì)存在。陽膜粉紅色，陰膜綠色。外型尺寸：厚度厚度允許公差有效面積0.6mm±0.05mm（干態(tài)）800mm×1600mm主要物理、化學(xué)性能指

17、標：試驗項目單位陽膜指標陰膜指標交換容量（干）mol/kg2.01.8含水量%5040膜面電阻.cm21520尺寸變化率%55爆破強度MPa0.60.6化學(xué)穩(wěn)定性PH113113選擇透過率%9294水透過率ml/h·cm2·MPa0.10.1鹽擴散系數(shù)mmolNaCl/ （cm2·h·mol/L）0.0080.006熱穩(wěn)定性4040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。通過離子交換樹脂與選擇性離子膜達到高脫鹽效果，與反滲透結(jié)合的聯(lián)合工藝使產(chǎn)水水質(zhì)可達10-15M·CM（阻值越高，水越純）的高規(guī)格產(chǎn)水。根據(jù)調(diào)研收集到的

18、資料，該電子鋁箔廠生產(chǎn)廢水量2000m3/d，日處理20h，100 m3/h。采用EDI處理技術(shù)之后每年可回收60%的生產(chǎn)用水，回收的高純水為1200 m3/d。回收的高純水可達到國家電子高純水二級標準（GB/T 114463-1997）全部用于產(chǎn)品清洗，每年可減少新鮮水1200 m3/d*300*80%=288000 m3，也可減少大量石灰。同時減少了外排的廢水量，排放的廢水有原來的2000m3/d減少為800m3/d，處理后的少量含鹽廢水經(jīng)過沉淀砂濾沉淀后可滿足污水綜合排放標準（GB8978-1996）中的二級標準，最終外排進入到市政網(wǎng)。三、主要設(shè)備序號設(shè)備、名稱與規(guī)格單位數(shù)量材質(zhì)序號設(shè)備

19、、名稱與規(guī)格單位數(shù)量材質(zhì)1原液箱個4PP/PE2原液泵個6316SS3多介質(zhì)過濾器臺4鋼襯膠4活性炭過濾器臺4鋼襯膠5保安過濾器臺4316SS6中間水箱 個4PP/PE7一級膜處理裝置 套4組合件8二級膜處理原液箱 個4PP/PE9二級膜處理裝置套4組合件10三級膜處理原液箱 個4PP/PE11三級膜處理裝置套4組合件12四級膜處理原液箱 個2PP/PE13四級膜處理裝置套4組合件14透過液水箱 個2PP/PE15膜處理清洗裝置套2組合件16液位開關(guān)個3617多介質(zhì)過濾器進口流量計個418多介質(zhì)過濾器進出口壓力表個819活性炭過濾器進出口壓力表個820膜處理產(chǎn)水流量計個4821膜處理濃水流量計

20、個4822膜處理清洗流量計個2鋼23膜處理進水鹽度儀 臺12SS31624膜處理出水鹽度儀 臺12SS31625壓力開關(guān)臺32復(fù)合膜26PH計臺2FRP四、經(jīng)濟效益估算4.1 廢酸回收的經(jīng)濟效益估算正常情況下，擴散滲析裝置日處理150t廢酸；若腐蝕線產(chǎn)生的廢酸中的鹽酸，硫酸的含量均為15%，例如：經(jīng)處理后的鹽酸的含量為10%，則相當于10%×150t÷31%=48.29t含量為31%的成品鹽酸，31%的成品鹽酸硫酸均按400元/t計算，則裝置每年節(jié)約的資金為：2×48.39t/d×400元/t×300d=1159萬元。擴散滲析裝置除膜外的投資如設(shè)備本體、儲罐、泵、管道等估計200萬元/套，按5年折舊，膜的成本100萬