基于膜分离的铅蓄电池生产废水中水回用系统

叶军民

【摘要】采用多介質过滤预处理系统，联合中空UF膜系统与反渗透系统对铅酸废水进行处理并回收用于再生产，处理规模为500t/d，废水总回收率大于65.8%。本方案处理流程短、用药量少、操作方便，生产废水经处理后能满足生产工艺回用水质全部回用。

【关键词】含铅废水；超滤；反渗透

2015 年，我国铅蓄电池产量21000万kVAh，占全世界总产值约1/3。铅蓄电池生产过程排放一定量的含铅废水，1 kVAh废水排放量约0.15 m3，铅浓度2.2～97.7 mg/L，这些废水如处理不当而排入水体，会造成严重的水污染。

根据《污水综合排放标准》（GB8978-1996）及地方环保管理要求，此类重金属废水经达标处理后，须回收利用，以期最大限度减少对环境的排放。本文针对某铅蓄电池生产废水处理任务，提出了双膜处理工艺，实现废水处理回用于生产的目的。

1.设计条件

1.1 设计进水水质

铅蓄电池生产废水采用中和沉淀处理后，出水可以满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一类污染物排放标准，但尚未达到回用水质要求，须作深度处理。原水水量20.8m3/hr，进水水质：电导率≤4000us/cm，pH 6～9 ，总钙≤80，总锌≤2.0 mg/L，总铁≤1.5 mg/L，SS≤30 mg/L，COD≤60 mg/L，氨氮≤40 mg/L，TP≤1.0 mg/L，进水温度25℃～35℃。

1.2 出水指标及执行标准

废水总回收率≥65.8 %，日回用水量≥329 m3/d。

出水达到生产回用水产水技术指标：

脱盐率≥95 %，电导率≤200 us/cm，PH6-6.5；

产水收率≥64.35 %，浊度≤0.01，出水温度To：25 ℃～35 ℃；

RO系统级数1 级，RO膜清洗周期≥15 天；

机械过滤器反冲洗频率约1 次/7 天，反冲洗时间约10 min/次。

2.处理工艺

2.1 工艺流程

随着膜技术的发展，经反渗透处理的中水满足生产回用水要求并得到广泛应用。但反渗透对进水水质要求很高，中水进入反渗透更要求有效的预处理。

水质指标分析表明，蓄电池生产水含盐量稍高，电导率2500 us/cm左右，表现出一定的结垢倾向。而水质回用则要求较低的电导率（≤200 us/cm），因此预处理的重点在于去除悬浮物以及铁离子 ，再利用RO进行脱盐及铅，从而确保水质达到生产回用水要求。

根据产水水质的要求，在整个资源化处理系统共分为四个单元：预处理单元、超滤单元、反渗透单元、浓水单元。

2.2 流程说明

（1）预处理单元

废水从原水出水池取水，全部废水通过既有输送泵进入“预处理单元”。预处理单元采用“多介质过滤器”工艺去除大部分悬浮物，并能脱除部分COD和已经形成沉淀的部分金属离子，减轻后续的处理负荷，发挥最大的去除SS作用。

（2）超滤处理单元

经过预过滤的出水，进入超滤膜系统。超滤系统采用全量过滤方式运行，进水通过输水泵泵入外压式膜组件，产水全部进入超滤产水缓冲池。

（3）反渗透单元

反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置，反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。经过预处理后合格的预处理出水进入膜组件，水分子通过膜层，经收集管道集中后，通往产水管再注入中间水箱；反之不能通过的就经由另一组收集管道集中后通往浓水排放管，排出系统之外。

（4）浓水处理单元

本方案增设浓水多元物化处理系统，通过铁碳微电解、混凝沉淀等多元处理，降低浓水盐度和有机物含量，处理后的浓水再次返回双膜处理系统。

3.工艺可行性分析

经工程2年多运行实践，处理出水的总铅、电导率、COD、氨氮等指标均达到冷却冲洗等生产用水标准，因此，系统出水完全回用于生产。

资源化处理工程规模为500 t/d，总投资为216 万元，包括处理构筑物、超滤、反渗透膜及其附属设备机电设备等。

按地方工业用水价格为4.55 元/m3计，总资源回收收益为54.05 万元，而年运行费用为53.9 万元。因此，双膜资源化工艺在经济性上是可行的。

4.结语

（一）针对铅蓄电池生产废水特性，采用采多介质过滤预处理，联合中空UF膜系统与反渗透系统，处理后全部回用，实现零排放。

（二）技术经济分析表明，中水回用的资源回收收益等于小于其运行成本，具有可行性与经济性。

（三）本工艺流程不仅消除了铅蓄电池生产废水的污染问题，同时可推广应用于冶金、电镀等行业的无机类重金属废水治理领域。

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