重金屬廢水占我國工業(yè)廢水中相當(dāng)大的比例，由于重金屬在自然界沒有自凈與生物降解能力，排入水體后，通過生物鏈不斷富集，對(duì)人畜等生命體造成很大危害，因此國內(nèi)外均把重金屬廢水作為工業(yè)廢水中的主要難題加以對(duì)待，投入相當(dāng)大的人力、物力研究與開發(fā)重金屬廢水的有效處理方法。
重金屬廢水有兩類：一類是懸浮于廢水中的不溶性重金屬化合物，另一類是酸性重金屬廢水，重金屬以離子狀態(tài)溶解于水中。
不溶性重金屬廢水在重金屬廢水中屬少數(shù)，處理這類廢水主要采用固液分離法。目前國內(nèi)外基本采用自然沉降、氣浮、斜管沉淀等，或者用連續(xù)真空過濾機(jī)，板框壓濾機(jī)，甚至離心機(jī)等進(jìn)行固液分離。對(duì)一些微粒在5微米以下采用上述分離技術(shù)很難保證排放水符合排放要求，往往處理前需加絮凝劑或者將第一次凈化水再經(jīng)過砂濾等過濾設(shè)備進(jìn)行二次復(fù)濾，方保證排放質(zhì)量。
重金屬廢水大部分屬酸性重金屬廢水。這類廢水水量大、種類多，分布面廣，大部分工業(yè)部門都產(chǎn)生酸性重金屬廢水，其中尤以電鍍、金屬制品、冶金、金屬礦山等行業(yè)最多，因此，處理酸性重金屬廢水已成為當(dāng)前處理重金屬廢水的主要任務(wù)。
處理重金屬廢水，國外從五十年代開始，國內(nèi)從六十年代才開始。七十年代之前，國內(nèi)外主要采用吸附法處理，其中尤以無機(jī)吸附劑，如活性炭、沸石等，效果較差，性能不可靠。到了七十年代，國內(nèi)外開始普遍采用有機(jī)離子交換樹脂吸附，性能明顯提高，但遇到操作麻煩，再生液二次污染及樹脂價(jià)格高等問題。到了八十年代，國內(nèi)外開始逐漸轉(zhuǎn)向化學(xué)沉淀法，如美國1986年報(bào)導(dǎo)全國一萬三千家電鍍與金屬加工廠中75%采用化學(xué)沉淀法。
化學(xué)沉淀法的關(guān)鍵是固液分離，只要固液分離效率高，可絕對(duì)保證廢水達(dá)到排放要求。目前國內(nèi)外大多采用的方法是自然沉淀、氣浮分離及斜管分離等。為了提高分離效率，許多廠也在水中投加絮凝劑，如聚丙烯酰胺等，然后以板框壓濾機(jī)，帶式擠壓過濾等壓濾設(shè)備進(jìn)行污泥脫水，為了保證出水質(zhì)量，往往將排放水再經(jīng)過砂濾或其他更精細(xì)過濾設(shè)備進(jìn)行二次復(fù)濾，這樣的處理系統(tǒng)過于復(fù)雜，操作比較麻煩。
我們于七十年代就開始以微孔過濾機(jī)處理重金屬廢水。
1975年第一代微孔精密過濾機(jī)試制成功，首先在上海第四冷軋廠用于過濾“電解法處理酸性軋鋼廢水”中的Fe(OH)3 膠體，不久上海紡織器材廠用于含氫氧化鋅過濾；1978年上海江南造船廠用于含鉻廢水處理中形成的氫氧化鉻。以上這些過濾采用微孔PVC燒結(jié)管，而且沒有氣動(dòng)快開結(jié)構(gòu)，排出的渣干度較低；1976年，我們研制成功微孔PE過濾器，微孔PE管比微孔PVC管性能明顯優(yōu)勢(shì)，在解決了微孔PE管安裝方法以后，完全可以取代微孔PVC管。1978年第二代微孔精密過濾機(jī)試制成功。這種過濾機(jī)的特點(diǎn)是：（一）過濾介質(zhì)完全采用微孔PE管，裝拆方便；（二）過濾機(jī)中有氣動(dòng)快開排渣結(jié)構(gòu)，利于干渣排除；（三）過濾機(jī)可以依靠氣體反吹再生，微孔PE管可以使用較長時(shí)間不需化學(xué)再生。由于這些技術(shù)問題解決，為這種過濾機(jī)在國內(nèi)廣泛推廣打下基礎(chǔ)。80年代開始，上海在廢水處理中重點(diǎn)抓重金屬廢水的處理，處理方法也從離子交換法轉(zhuǎn)向化學(xué)沉淀法，但固液分離仍以氣浮、斜管或自然沉降等分離方法，由于這些方法有前面所述的弊病，加上我們第一代研制的微孔過濾機(jī)已有以上三個(gè)廠應(yīng)用的效果，它的一些特色開始為人們所認(rèn)識(shí)，再加上我們研制的第二代微孔過濾機(jī)已試制成功，已在其他行業(yè)（如化纖生產(chǎn)）推廣應(yīng)用；1982年上海幾個(gè)廠開始采用第二代微孔PE管過濾機(jī)過濾重金屬廢水。由于這種過濾機(jī)過濾效率高，水質(zhì)穩(wěn)定可靠，占地面積小，結(jié)構(gòu)簡單?？山鉀Q氣浮等設(shè)備的弊病。1984年以后上海不少廠紛紛采用，外地許多廠也開始應(yīng)用。經(jīng)我院通過咨詢、技術(shù)服務(wù)或協(xié)作形式推廣的廠有50個(gè)廠，共109臺(tái)微孔PE管過濾機(jī)用于過濾各種重金屬廢水。由于這些廠成功應(yīng)用，許多同行廠根據(jù)這些廠應(yīng)用效果與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不通過我們?cè)囼?yàn)直接選用這些微孔PE管過濾機(jī)。目前全國有多少臺(tái)微孔PE管過濾機(jī)用于重金屬廢水過濾，我們沒有正確統(tǒng)計(jì)，初步估計(jì)，在500臺(tái)以上，除臺(tái)灣、西藏外每個(gè)省都有應(yīng)用。于是“微孔PE管過濾機(jī)處理重金屬廢水”在我國開始成為一種新型處理方法而為大家所認(rèn)識(shí)，并在不斷獲得推廣。
微孔PE管七十年代國外就有廠生產(chǎn)，但除了個(gè)別廣告外，對(duì)其報(bào)導(dǎo)很少，系統(tǒng)的研究報(bào)告幾乎沒有，主要用于一些含固量極少溶液的小面積澄清過濾，一般不再生；在廢水處理中，微孔PE管主要在空氣氧化中作空氣鼓泡器使用，未見用于懸浮物廢水過濾的報(bào)導(dǎo)，更未見用于酸性重金屬廢水過濾的報(bào)導(dǎo)。
本文對(duì)“微孔PE管過濾機(jī)處理重金屬廢水”進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)。
一． 主要特點(diǎn)“微孔PE管過濾機(jī)處理重金屬廢水”有以下特點(diǎn)：
（1） 流程簡單：除了一水池（作集水池，兼作化學(xué)反應(yīng)）就只需一種微孔PE管過濾機(jī)；不象自然沉降、斜管沉淀或氣浮等分離設(shè)備，還需污泥脫水機(jī)，更不需砂濾等二次復(fù)濾設(shè)備；
（2） 水質(zhì)穩(wěn)定可靠，經(jīng)過微孔PE管過濾的廢水，無論那一種重金屬廢水過濾后的水中重金屬離子濃度均低于排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。不象自然沉降、卸管沉淀或氣浮等分離設(shè)備受水量或停留時(shí)間等影響因素干擾；
（3） 占地面積較少：微孔PE管都是立式管式結(jié)構(gòu)，單位占地面積的過濾總面積比任何其他過濾設(shè)備都大。對(duì)某些廠房面積小的廠還可以將過濾機(jī)裝在集水池上面；
（4） 操作方便：由于流程簡化，其操作比任何其他方法都簡單得多，勞動(dòng)強(qiáng)度低，不需繁重勞力；
（5） 成本低：由于流程簡化、操作方便，其設(shè)備投資費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)、維護(hù)費(fèi)等費(fèi)用均較低，因此操作成本比其他要少。
二．主要處理流程與裝置：
1． 處理流程：
圖1系重金屬廢水處理系統(tǒng)圖，圖2系重金屬廢水處理流程圖，廢水首先先進(jìn)入集水池。對(duì)不溶性重金屬廢水集水池作過濾前的集水作用；而對(duì)可溶性酸性重金屬廢水，集水池除集水外，還作廢水過濾前化學(xué)予處理用。集水池的水經(jīng)離心泵直接輸送到微孔PE管過濾機(jī)進(jìn)行過濾。從過濾機(jī)上部出來的就是達(dá)到排放要求的水，從微孔過濾機(jī)下部可定時(shí)排出較干的廢渣。
2． 主要裝置：主要裝置有以下：
（1）集水池：集水池一般在地下，其容量根據(jù)每天處理廢水總?cè)萘慷?，一般以?chǔ)半天或一天總水量為宜；如果場地小，也可儲(chǔ)4小時(shí)水量。儲(chǔ)水池中需有空氣攪拌用的氣體分布管，以使廢水中固體不在集水池中沉淀，能全部被泵壓送到微孔PE管過濾機(jī)中進(jìn)行過濾。
對(duì)不溶性重金屬廢水，由于廢水的PH值一般不小于7，集水池可以用一般鋼筋水泥砌成；對(duì)可溶性重金屬廢水、集水池內(nèi)壁、管道及閥門需要耐酸材料。集水池需一隔為二，以便能一邊化學(xué)處理另一邊又能連續(xù)過濾。
（2）微孔PE管過濾機(jī)：這是本方法的主要設(shè)備，下面將另外介紹。
微孔PE管過濾機(jī)需有以下附屬設(shè)備：
1） 小型空氣壓縮機(jī)：主要供應(yīng)微孔過濾反吹卸渣與反吹再生，供應(yīng)微孔過濾機(jī)開啟氣動(dòng)快開底蓋，濾渣正吹脫水以及供集水池空氣攪拌用，氣量一般為0.3~1米3/分，最高氣壓為7公斤/厘米2；
2） 儲(chǔ)氣缸：由于反吹渣與反吹再生時(shí)，氣壓高（6公斤/厘米2），在幾秒種時(shí)間內(nèi)氣量要足，故需一個(gè)儲(chǔ)氣缸裝在過濾機(jī)附近，以滿足反吹時(shí)用氣，儲(chǔ)氣缸一般1~3米3。
3） 離心泵：從集水池輸送廢水至微孔PE管過濾機(jī)過濾用。離心泵的流量根據(jù)廢水每小時(shí)處理量，其揚(yáng)程一般為20米；最好選用立式水泵直接裝在水池內(nèi)，其啟動(dòng)操作比較簡單。
三．化學(xué)予處理：
（一）基本方法：對(duì)不溶性重金屬廢水，不需化學(xué)予處理，可直接采用微孔過濾機(jī)過濾即可。
對(duì)可溶性重金屬廢水則在過濾操作前，先進(jìn)行化學(xué)予處理?；瘜W(xué)予處理的目的，使酸性廢水中可溶性重金屬離子通過化學(xué)反應(yīng)成為溶度積很小的化合物，使水中的重金屬離子的溶解度小于國家規(guī)定的排放濃度。這樣只要將這些沉淀化合物過濾掉，就可保證廢水達(dá)到排放要求。
化學(xué)予處理有三種：碳酸鹽沉淀、硫化物沉淀與氫氧化物沉淀。
（1） 碳酸鹽沉淀法：采用Na2CO3等可溶性碳酸鹽使廢水中的重金屬離子生產(chǎn)溶度積小的重金屬碳酸鹽；比較其他兩種方法，碳酸鹽在水中的溶解度高。因此，過濾水質(zhì)難以達(dá)到排放要求，該方法目前使用很少。
（2） 硫化物沉淀法：采用Na2S等可溶性化合物，使水中重金屬離子形成溶度積很低的金屬硫化物，此方法優(yōu)點(diǎn)是形成的硫化物顆粒粗，溶度積很低，其對(duì)金屬離子的結(jié)合力大于一些廢水中的絡(luò)合劑，對(duì)含絡(luò)合劑的廢水不必予先進(jìn)行破絡(luò)處理；硫化鈉又是一種還原劑對(duì)于電鍍絡(luò)合廢水，不必先進(jìn)行還原反應(yīng)，此方法在美國使用很普遍；次方法一個(gè)重要缺點(diǎn)是水中硫化氫含量較多，使得操作環(huán)境及處理的水中硫化氫濃度太高，必須將整個(gè)系統(tǒng)處于密閉操作；廢水最后還需經(jīng)過活性炭等類吸附劑吸附H2S，然后才能排放，此方法我國幾乎沒有使用。
（3） 氫氧化物沉淀法：利用氫氧化物（如NaOH與Ca(OH)2等）中和劑將廢水中重金屬離子形成重金屬氫氧化物，此類氫氧化物的溶度積比碳酸鹽下，只要將氫氧化物過濾掉，就可保證水中的重金屬離子低于排放值。
但對(duì)含有絡(luò)合劑的廢水及需還原的重金屬離子，在中和前需投加破絡(luò)劑或還原劑。
此方法裝置簡單，不需特殊反應(yīng)設(shè)備，只需耐酸集水池即可投加中和劑時(shí)只要控制至中性，操作容易，一般工人均可控制，甚至可配以PH自動(dòng)調(diào)節(jié)器；因此，氫氧化物沉淀法在國內(nèi)外已被廣泛接受，我國國內(nèi)基本都是氫氧化物沉淀法。
（二）氫氧化物中和反應(yīng)：目前國內(nèi)氫氧化物中和劑基本采用NaOH與石灰乳兩類。
中和作用有二：（1）使酸性廢水的PH中和到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)（PH=6.5~9）。（2）使廢水中各種重金屬離子轉(zhuǎn)化成溶度積很小的重金屬氫氧化物。
（1） PH計(jì)算：
為了使廢水中可溶性的重金屬離子濃度低于國家排放值，應(yīng)使廢水的PH值控制到其最佳值，對(duì)不用重金屬離子其理論值可按以下計(jì)算：
(1)
式中：
PH—中和時(shí)要控制的PH值；
Ks—某一重金屬離子的溶度積；
n—該重金屬離子的原子價(jià)；
S—要控制的該重金屬離子在水中的濃度（應(yīng)小于排放規(guī)定的濃度）毫克/升；
M—該重金屬離子的原子量。
（2）中和劑消耗量及成渣量計(jì)算：
關(guān)于中和劑耗量及相應(yīng)形成的渣，按以下推導(dǎo)出來的公式計(jì)算：
A）、NaOH中和劑：
若廢水中的酸是硫酸與鹽酸：
則NaOH消耗量可按下式計(jì)算：
（2）
其形成渣量可下式計(jì)算：
(3)
B）以石灰乳作中和劑：
如廢水中的酸為硫酸，石灰消耗量按下式：
（4）
形成的渣量可按下式：
（5）
如果廢水中的酸為鹽酸，其石灰耗量計(jì)算同式 （4）
其形成的渣量，只有一些重金屬氫氧化物及石灰中的不溶性雜質(zhì)，而形成CaCL2溶解度非常大，不形成渣，其渣量按下式：
（6）
以上式中：
PH1—廢水中和前PH值。
PH2—廢水中和后的PH值。
Si1—中和前廢水中某重金屬離子濃度 （毫克/升）
Si2—中和后溶解在水中該重金屬離子濃度 （毫克/升）
Mi—該重金屬離子的原子量。
n—該重金屬離子的原子價(jià)。
C— 堿溶液中的NaOH的重量濃度 （%）
η—石灰中有效CaO的重量濃度 （%）
四．微孔PE管過濾機(jī)：
1、微孔PE管過濾的原理：
微孔PE管過濾機(jī)是利用具有燒結(jié)微孔PE過濾孔PE過濾管作為過濾介質(zhì)的一種精密過濾機(jī)。
微孔PE燒結(jié)管具有無數(shù)孔道彎彎曲曲的毛細(xì)孔，毛細(xì)孔之間互相連通，形成蜂窩型剛性結(jié)構(gòu)。
這種過濾介質(zhì)的過濾機(jī)理是：首先是毛細(xì)孔壁對(duì)微粒進(jìn)行雙電層吸附，逐漸在毛細(xì)孔形成“架橋”，最后導(dǎo)致孔口外濾渣層逐漸堆積，形成濾渣過濾作用，由于這種過濾原理，微孔管的平均毛細(xì)孔孔徑可以明顯大于被過濾的微粒大小。
重金屬的氫氧化物的微粒很小，一般不超過5微米，最小為0.5微米，如果用濾布等常用介質(zhì)，開始時(shí)大多都穿濾，但是選用恰當(dāng)孔徑的微孔PE管，依靠雙電層吸附，孔口架橋及濾渣過濾三方面聯(lián)合作用，可以把各種最細(xì)的重金屬氫氧化物濾住，在微孔PE管管壁外面形成一定厚度的可壓縮濾渣層，然后停止過濾，利用壓縮空氣進(jìn)行反吹脫渣與反吹再生，使微孔PE管的毛細(xì)孔恢復(fù)過濾性能，進(jìn)行第二次過濾。
2、微孔PE過濾機(jī)特點(diǎn)：
（1）過濾效率高：0.5微米以上的微粒均可以濾住，只要予處理合格。廢水經(jīng)微孔PE管過濾都可穩(wěn)定達(dá)到排放要求；
（2）過濾機(jī)除進(jìn)行過濾，在機(jī)內(nèi)還可進(jìn)行污泥濾渣脫水，含固量達(dá)30%左右，渣成型，可以運(yùn)輸；
（3）過濾機(jī)的下部采用氣動(dòng)排渣口，利用壓縮空氣開啟底蓋，利用壓縮空氣進(jìn)行反吹排渣，操作簡便；
（4）過濾機(jī)占地面積小，過濾面積大，安裝要求低；
（5）微孔PE管可以反復(fù)再生使用、壽命長。
3、微孔PE過濾機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)：過濾機(jī)由頂蓋、上部圓柱形殼體與下部錐臺(tái)形殼體，及氣動(dòng)快開底蓋組成。
圖3給出微孔PE管壓濾機(jī)簡圖。
圓柱形殼體內(nèi)部平行安裝若干排由微孔PE管組成的過濾管板所有過濾管板通過濾液匯總管與濾液引出管連接；濾液引出管把過濾水引到過濾機(jī)外，反吹時(shí)，通過濾液引出管把壓縮空氣或氣水混合流體流進(jìn)所有微孔PE管內(nèi)部，進(jìn)行反吹排渣與反吹再生。
氣動(dòng)快開底蓋是一利用“”型自封圈進(jìn)行密封的快開結(jié)構(gòu)，利用左右兩個(gè)汽缸進(jìn)行底蓋的開閉。根據(jù)每次排渣的體積選擇快開底蓋口的直徑。
我們開發(fā)的微孔PE管過濾機(jī)，有以下五個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)：
F—過濾面積，米2
D—圓柱形殼體內(nèi)徑（毫米）
H—圓柱形殼體高度（毫米）
d—?dú)鈩?dòng)快開排渣口直徑（毫米）
△h—微孔PE管管板間的間距（毫米）
微孔PE管廢水過濾機(jī)型號(hào)由F*D*H*d*△h表示。至今我們已設(shè)計(jì)了以下結(jié)構(gòu)參數(shù)：
過濾面積：F（米2）：15，20，30，40，60，100；
圓柱形殼體直徑D（毫米）：1000，1200，1400，1500，1600；
圓柱形殼體高度（毫米）：1600，2200，2700，3200；
氣動(dòng)快開排渣口直徑d（毫米）：200，400，550，800，1000，1200；
微孔PE管板之間間距△h（毫米）：30，40，80，100，120，140，200；
根據(jù)廢水處理能力，濾渣的濃度，過濾周期，每周期的排渣等因素來選擇F、D、H、d與△h等參數(shù)。
4、微孔PE管過濾機(jī)過濾重金屬廢水的計(jì)算方法：
（1）微孔PE管孔徑計(jì)算：
選擇微孔PE管平均毛細(xì)孔孔徑，取決于要求的過濾精度：按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
（7）
式中：
d孔—要選擇的微孔PE管的平均孔徑（微米）
x—要過濾的重金屬化合物的微粒大?。ㄎ⒚祝?/span>
u—濾液通過微孔PE管（外表面）的平均線速度（米/時(shí)）
ε—微孔PE管的孔隙率（%）
A、B—參數(shù)，取決于微孔PE管的壁厚，濾液的粘度以及微粒同微孔PE管的互相作用。
對(duì)于微粒為重金屬氫氧化物，液體為水，微孔管的壁厚為5毫米，試驗(yàn)得出：
A=27，B=18 于是式（7）可以寫成
(7′)
式（7′）可以用于重金屬氫氧化物過濾時(shí)選擇微孔PE管平均孔徑之用。
（2） 過濾面積與生產(chǎn)能力的計(jì)算：
（8）
式中：?—每次過濾水的體積（米3）
α—濾渣比阻 （1/米2）
C—濾渣的體積濃度（%）
Dp—過濾壓差（公斤/米2）
t—每次過濾時(shí)間 （秒）
u—水的粘度 （公斤/米秒）
R介—微孔PE管的阻力 （1/米）
過濾濾渣比阻α同過濾壓差Dp有關(guān)；
（9）
式中：α0，λ，S由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。
過濾最佳壓差Dp佳按下式計(jì)算：
（10）
式中：h—濾渣厚度（米）
如果α>R介/h則（10）可簡化為
（10）
過濾機(jī)的平均過濾速度W可按下式計(jì)算：
（11）
如果α*c>R介時(shí)，則方式（11）可簡化為
（11）
五．重金屬廢水過濾有關(guān)的一些基本性能參數(shù)及過濾效果的測(cè)定：
我們用顯微鏡測(cè)定了一系列重金屬化合物粒度，表1給出這些數(shù)據(jù)：
表1 某些重金屬化合物微粒粒度的測(cè)定
重 金 屬 化 合 物 | 微 粒 粒 度 （微米） |
氫 氧 化 鉻 | 0.5~5 |
氫 氧 化 鋅 | 1~5 |
氫 氧 化 銅 | 0.5~3 |
氫 氧 化 鎘 | 0.3~1 |
氫 氧 化 鉛 | 2~10 |
四 氧 化 三 鉛 | 1~5 |
氫 氧 化 鎳 | 2~15 |
氫 氧 化 鐵 | 0.5~2 |
化學(xué)反應(yīng)條件變化，微粒大小也會(huì)有些變化，對(duì)不同廠的廢水測(cè)定結(jié)果不會(huì)完全相同。表1的數(shù)據(jù)僅作參考，最好現(xiàn)場測(cè)定。
2、微孔PE管過濾重金屬化合物的過濾效果測(cè)定：
現(xiàn)列出幾個(gè)應(yīng)用廠采用微孔PE管過濾機(jī)過濾重金屬廢水現(xiàn)場測(cè)定的效果，表2、3、4、5系這些測(cè)定的記錄數(shù)據(jù)。由這些測(cè)定結(jié)果可見，微孔 PE管無論對(duì)那一種重金屬廢水都是非常有效的。
表2 微孔PE管過濾重金屬廢水測(cè)定效果之一
上海新新機(jī)器廠電鍍混合廢水
測(cè) 試 項(xiàng) 目 | Ni+2 | 總Cr | Cr+6 | Cu+2 | Zn+2 | PH |
原液（毫克/升） | 38 | 68 | 66 | 66 | 240 | 5.1 |
20~25微米微孔 PE管過濾后 | 0.2 | 0.15 | 未檢出 | 0.1 | 0.2 | 9 |
15~20微米微孔 PE管過濾后 | 0.14 | 0.05 | 未檢出 | 0.09 | 0.12 | 9 |
檢 測(cè) 單 位 | 上 海 黃 浦 區(qū) 環(huán) 境 監(jiān) 測(cè) 站 | |||||
表3 微孔PE管過濾重金屬廢水測(cè)定效果之二
上海塑料電鍍廠酸性電鍍混合廢水 | ||||||||
批號(hào) | PH | 處理前(毫克/升) | 處理后(毫克/升) | |||||
Cu+2 | Ni+2 | Cr+6 | Cu+2 | Ni+2 | Cr+6 | Cr+3 | ||
1 | 8 | 15.98 | 18.14 | 86.50 | 未檢出 | 0.37 | 未檢出 | 0.54 |
2 | 8 | 14.8 | 13.02 | 35.36 | ″ | 0.29 | ″ | 0.4 |
3 | 7 | 11.72 | 14.88 | 50.40 | ″ | 0.49 | ″ | 0.56 |
4 | 7 | 19.17 | 20.17 | 152.24 | 0.6 | 0.21 | ″ | 未檢 |
5 | 7 | 18.11 | 19.29 | 71.36 | 未檢出 | 0.27 | ″ | 未檢 |
6 | 7 | 19.25 | 12.8 | 45.36 | ″ | 0.14 | ″ | ″ |
7 | 7 | 18.51 | 10.7 | 41.52 | ″ | 0.32 | ″ | ″ |
8 | 7 | 16.84 | 13.02 | 114.1 | ″ | 0.45 | ″ | ″ |
9 | 8 | 11.62 | 30.01 | 131.48 | ″ | 0.49 | ″ | ″ |
微孔PE管孔徑 | 20~25微米 | |||||||
檢 測(cè) 單 位 | 上海徐匯區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 | |||||||
表4 微孔PE管過濾重金屬廢水測(cè)定效果之三
廠名 | 廢水 | 測(cè)定元素 | 處理效果 | 測(cè)試單位 | |
過濾前毫克/升 | 過濾后毫克/升 | ||||
上海無線電一廠 | 含鉛廢水 | Pb+2 | 2750 | 未檢 | 上海普陀區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 |
上海華豐鋼鐵廠 | 含鋅廢水 | Zn+2 | 560 | 0.1 | 上海普陀區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 |
杭州金屬絲廠 | 含鋅廢水 | Zn+2 | 2170 | 0.346 | 浙江杭州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站 |
濰坊制鎖廠 | 含鉻廢水 | Cr+6 | 24.72 | 未檢 | 山東濰坊市環(huán)保監(jiān)測(cè)站 |
表5 微孔PE管過濾重金屬廢水測(cè)定效果之四
上海復(fù)旦電容器廠氰化鍍銅廢水 | ||||||||
批 號(hào) | 1 | 2 | 3 | 4 | ||||
過濾前后變化 (毫克/升) | 前 | 后 | 前 | 后 | 前 | 后 | 前 | 后 |
Cu+2 | 3.1 | 未檢 | 1525.59 | 未檢出 | 305.25 | 未檢 | 1079.65 | 未檢 |
Zn+2 | 124.81 | 0.30 | 242 | 0.72 | 147.3 | 0.23 | 408.05 | 0.58 |
Pb+2 | 1.59 | 0.01 | 1.48 | 0.05 | 0.56 | 0.05 | 0.28 | 0.07 |
檢 測(cè) 單 位 | 上海徐匯區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 | |||||||
表3 微孔PE管過濾重金屬廢水測(cè)定效果之二
上海塑料電鍍廠酸性電鍍混合廢水 | ||||||||
批號(hào) | PH | 處理前(毫克/升) | 處理后(毫克/升) | |||||
Cu+2 | Ni+2 | Cr+6 | Cu+2 | Ni+2 | Cr+6 | Cr+3 | ||
1 | 8 | 15.98 | 18.14 | 86.50 | 未檢出 | 0.37 | 未檢出 | 0.54 |
2 | 8 | 14.8 | 13.02 | 35.36 | ″ | 0.29 | ″ | 0.4 |
3 | 7 | 11.72 | 14.88 | 50.40 | ″ | 0.49 | ″ | 0.56 |
4 | 7 | 19.17 | 20.17 | 152.24 | 0.6 | 0.21 | ″ | 未檢 |
5 | 7 | 18.11 | 19.29 | 71.36 | 未檢出 | 0.27 | ″ | 未檢 |
6 | 7 | 19.25 | 12.8 | 45.36 | ″ | 0.14 | ″ | ″ |
7 | 7 | 18.51 | 10.7 | 41.52 | ″ | 0.32 | ″ | ″ |
8 | 7 | 16.84 | 13.02 | 114.1 | ″ | 0.45 | ″ | ″ |
9 | 8 | 11.62 | 30.01 | 131.48 | ″ | 0.49 | ″ | ″ |
微孔PE管孔徑 | 20~25微米 | |||||||
檢 測(cè) 單 位 | 上海徐匯區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 | |||||||
表4 微孔PE管過濾重金屬廢水測(cè)定效果之三
廠名 | 廢水 | 測(cè)定元素 | 處理效果 | 測(cè)試單位 | |
過濾前毫克/升 | 過濾后毫克/升 | ||||
上海無線電一廠 | 含鉛廢水 | Pb+2 | 2750 | 未檢 | 上海普陀區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 |
上海華豐鋼鐵廠 | 含鋅廢水 | Zn+2 | 560 | 0.1 | 上海普陀區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 |
杭州金屬絲廠 | 含鋅廢水 | Zn+2 | 2170 | 0.346 | 浙江杭州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站 |
濰坊制鎖廠 | 含鉻廢水 | Cr+6 | 24.72 | 未檢 | 山東濰坊市環(huán)保監(jiān)測(cè)站 |
表5微孔PE管過濾重金屬廢水測(cè)定效果之四
上海復(fù)旦電容器廠氰化鍍銅廢水 | ||||||||
批 號(hào) | 1 | 2 | 3 | 4 | ||||
過濾前后變化 (毫克/升) | 前 | 后 | 前 | 后 | 前 | 后 | 前 | 后 |
Cu+2 | 3.1 | 未檢 | 1525.59 | 未檢出 | 305.25 | 未檢 | 1079.65 | 未檢 |
Zn+2 | 124.81 | 0.30 | 242 | 0.72 | 147.3 | 0.23 | 408.05 | 0.58 |
Pb+2 | 1.59 | 0.01 | 1.48 | 0.05 | 0.56 | 0.05 | 0.28 | 0.07 |
檢 測(cè) 單 位 | 上海徐匯區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 | |||||||
表6 各種重金屬廢水濾渣的比阻、壓縮指數(shù)及最佳壓力之測(cè)定值
廢水 | 中和劑 | 被過濾 的微粒 種類 | 不同壓差下濾渣的比阻1/米2 | α0 | λ | S | 最佳過濾 壓差Dp佳 | ||||||
0.5 | 0.71 | 1 | 1.4 | 2 | 3 | 4 | |||||||
含鉻廢水 | NaOH | Cr(OH)3 | 0.85*1015 | 0.91*1015 | 1.26*1015 | 1.95*1015 | 3.06*1016 | 8.33*1014 | 20091 | 2.4 | 2.3 | ||
含鋅廢水 | NaOH | Zn(OH)2 | 3.2*1014 | 9.6*1014 | 1.2*1015 | 1.82*1015 | 10*1025 | -2.92 | — | ||||
含鉛廢水 | NaOH | Pb(OH)2 | 3.88*1014 | 2.22*1014 | 1.54*1014 | 1.46*1014 | 1.45*1014 | 1.44*1014 | 7.9*1026 | -3.25 | — | ||
含鎘廢水 | NaOH | Cd(OH)2 | 1.78*1015 | 7.26*1015 | 2.97*1016 | 1.27*1016 | 11.9*10-5 | 4.74 | 1.28 | ||||
含鐵廢水 | NaOH | Fe(OH)2 | 1.85*1015 | 2.58*1015 | 1.15*1016 | 4.33*1016 | 1.18*1017 | 1.177*1015 | 3.62 | 3.587 | 0.96 | ||
軋鋼酸性廢水 | 石灰 | Fe(OH)3 CaSO4×7H2O | 1.43*1014 | 1.95*1014 | 1.2*1015 | 1.63*1014 | 19.9*10-8 | 5.334 | 0.975 | ||||
含鋅鐵廢水 | NaOH | Fe(OH)3 Zn(OH)2 | 1.36*1015 | 2.18*1015 | 2.98*1015 | -2.51*1015 | 14.3*1013 | 0.636 | 1.62 | ||||
含銅廢水 | NaOH | Cu(OH)2 | 1.01*1015 | 1.73*1015 | 5.06*1015 | 2.47*1014 | 6.19*10-12 | 6.66 | 0.54 | ||||
含鎳廢水 | NaOH | Ni(OH)2 | 1.77*1014 | 2.52*1014 | 3.56*1014 | -1.697*1013 | 6.29*1010 | 0.943 | 0.79 | ||||
3、重金屬廢水過濾中形成濾渣的比阻、壓縮指數(shù)、最佳過濾壓力的測(cè)定：
計(jì)算微孔PE管過濾機(jī)過濾能力的關(guān)鍵數(shù)據(jù)是所形成的濾渣的比阻。壓縮指數(shù)及最佳壓力等參數(shù)，表6系幾個(gè)廠的參數(shù)的測(cè)定值，不同廠的這些數(shù)值可能不完全相同，但基本在一個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)，據(jù)表6的數(shù)據(jù)可以用于設(shè)計(jì)計(jì)算參考用。
4、微孔PE過濾機(jī)過濾重金屬廢水的過濾流量的測(cè)定：
表7系上海江南造船廠，采用微孔PE管過濾機(jī)處理含鉻廢水的等壓過濾的流量測(cè)定數(shù)據(jù)。該廠的含鉻廢水是Cr+6，用亞硫酸鈉還原成Cr+3，經(jīng)NaOH 中和成Cr(OH)3,其比阻等參數(shù)見表6，該廠微孔PE管過濾機(jī)的過濾面積F=12.5米2，濾渣濃度C=6.7*10-2米3/米3，過濾水的粘度μ=1*10-3公斤/秒*米，過濾介質(zhì)阻力R介=1.26*10151/米2表7的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)系壓差為2kg/cm2等壓過濾時(shí)平均流速，表中計(jì)算值系按式（11）計(jì)算，由表7的數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)測(cè)值與計(jì)算值相當(dāng)接近，說明前面的一些公式可以用于設(shè)計(jì)計(jì)算用。
表7 含鉻廢水處理中氫氧化鉻等壓過濾的平均過濾速度的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值
累計(jì)過濾時(shí)間 （秒） | 平均過濾速度（米3/米2*時(shí)） | |
實(shí)測(cè)值 | 計(jì)算值 | |
180 | 0.60 | 0.601 |
330 | 0.45 | 0.404 |
630 | 0.36 | 0.32 |
930 | 0.26 | 0.264 |
1230 | 0.24 | 0.23 |
1530 | 0.22 | 0.21 |
1830 | 0.20 | 0.19 |
2130 | 0.18 | 0.175 |
2430 | 0.15 | 0.168 |
3030 | 0.15 | 0.146 |
3630 | 0.15 | 0.134 |
4230 | 0.14 | 0.124 |
4830 | 0.14 | 0.12 |
7230 | 0.12 | 0.095 |
9030 | 0.09 | 0.085 |
18030 | 0.08 | 0.060 |
過濾壓差：2公斤/厘米2 濾渣濃度：6.7*102 米3/米3 | ||
表8 含鋅鐵廢水處理中非等壓過濾的濾水量及平均過濾速度測(cè)定值
累計(jì)過濾時(shí)間 （秒） | 過濾機(jī)進(jìn)料壓力 （公斤/厘米2） | 累計(jì)濾水量 （米3） | 平均過濾速度 （米3/米2小時(shí)） |
300 | 0.60 | 0.589 | 0.236 |
600 | 0.62 | 1.167 | 0.233 |
900 | 0.68 | 1.733 | 0.231 |
1200 | 0.74 | 2.279 | 0.228 |
1500 | 0.82 | 2.8 | 0.224 |
1800 | 0.9 | 3.297 | 0.220 |
2100 | 1 | 3.765 | 0.215 |
2400 | 1.1 | 4.621 | 0.231 |
3000 | 1.24 | 5.374 | 0.215 |
3600 | 1.36 | 6.619 | 0.221 |
4800 | 1.38 | 7.625 | 0.191 |
6000 | 1.48 | 8.53 | 0.171 |
7200 | 1.8 | 9.32 | 0.155 |
濾渣體積濃度C=0.024米3/米3 比阻：2.98*1015 最佳過濾壓力：0.975公斤/厘米2 | |||
表8系上海城西拉絲廠含鋅鐵廢水中過濾Zn(OH)2×Fe(OH)3 在不等壓條件下平均濾速測(cè)定值。這種物料的最佳壓力為0.975公斤/厘米2，濾渣的體積濃度C=0.0241米3/米3，該廠過濾機(jī)為兩臺(tái)PG-30型，每臺(tái)過濾面積為30米2，過濾管平均孔徑20~25微米。原設(shè)計(jì)過濾時(shí)間為2小時(shí)，平均過濾速度為0.17米3/米2小時(shí)，即每臺(tái)為5米3/米2小時(shí)，由表8數(shù)據(jù)可以看出，測(cè)定值基本接近原設(shè)計(jì)值。
五．國內(nèi)目前推廣應(yīng)用情況：
由于微孔PE管過濾機(jī)過濾重金屬廢水具有其他處理設(shè)備無法比擬的突出優(yōu)點(diǎn)，從1980年后，在國內(nèi)逐漸獲得廣泛，經(jīng)我們直接推廣應(yīng)用的有50家。表9給出這些廠的廠名，廢水種類及微孔PE管過濾機(jī)使用規(guī)模，經(jīng)我們最近回訪，除了極少數(shù)三家廠，由于轉(zhuǎn)產(chǎn)或其他原因不用外，其他廠至今一直正常使用。
這些過濾機(jī)的過濾流量平均為0.1~0.3米3/米2小時(shí)，視廢水種類及廢水中重金屬濃度而變化，一般可達(dá)0.15~0.2米3/米2小時(shí)，每臺(tái)30米2過濾機(jī)平均每小時(shí)可過濾4.5~6米3廢水。
表9 我院直接推廣應(yīng)用的國內(nèi)重金屬廢水處理的工廠使用微孔PE管過濾機(jī)的匯總表
序 號(hào) | 單 位 | 被處理廢水 | 開始使用日期 | 微孔PE過 濾機(jī)規(guī)模 | |
面積 （米2） | 臺(tái)數(shù) （臺(tái)） | ||||
1
2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 | 上海江南造船廠
上海新新機(jī)器廠 上海復(fù)旦電容器廠 上海儀表電鍍廠 上海普發(fā)儀器廠 上海華豐鋼鐵廠 上海紡織器材廠
上海無線電一廠 上海電視機(jī)一廠 上海塑料電鍍廠 上海城西拉絲廠 上海南匯大橋鍍鋅廠 上海銅材廠 上海三林鋼管廠 杭州木材廠 杭州金屬絲廠 山東濰坊制鎖廠 山東濰坊拔絲廠 杭州齒輪箱廠 寧波醫(yī)療機(jī)械廠 上海磁性二廠 上海無線電十六廠 上海停經(jīng)片廠 上海紡機(jī)二廠 上?；照聫S 天津軋鋼一廠 上海新宇電源廠 上海印染機(jī)器廠 上海新中國鋼扣廠 南京金陵化工廠 南京永豐化工廠 河南許昌繼電器廠 上海無線電十二廠 上海汽車底盤廠 北京懷柔鋼絲繩廠 北京二七通訊設(shè)備廠 | 鉻 鋅 鉻 銅 鉻與銅 銅 鋅 鋅 鎳 鉛 鉻 鉻 鋅 鋅 銅 軋鋼酸性廢水 鋅 鋅 鉻 鋅 銅 鉻 氧化鐵紅 銅 鋅 鎳、銅、鉻 鉻 軋鋼酸性廢水 鋁 鎳、鉻 鋅 鉛 鉛 鉻 銅 鉻 鋅 銅、鉻 | 1978.5 1983.5 1985.6 1985.6 1986.8 1986.5 1985.1 1976.5 1987.12 1984.8 1984.12 1985.6 1987.4 1985.8 1986.2 1985.6 1984.7 1986.11 1986.5 1987.6 1989.6 1987.12 1984.4 1985.10 1983.5 1980.12 1985.10 1989.5 1983.4 1982.10 1986.8 1983.10 1984.5 1989.6 1985.10 1985.4 1988.12 1989.6 | 13 30 40 30 30 30 30 25 30 30 30 30 30 30 100 10 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 60 5 30 30 5 10 60 30 30 30 30 | 1 2 4 2 4 4 2 2 2 2 2 2 2 1 1 6 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 1 2 1 1 1 1 2 1 2 2 2 4 |
序 號(hào) | 單 位 | 被處理廢水 | 開始使用日期 | 微孔PE過 濾機(jī)規(guī)模 | |
面積 （米2） | 臺(tái)數(shù) （臺(tái)） | ||||
37 38 39
40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 | 大連明星化工廠 大連南山化工廠 廣東中山線路板廠
廣東沙井線路板廠 上海勤工化工廠 四川成都玻璃廠 上海鋼椅廠 湖北黃石紡機(jī)廠 上海立新造船廠 蘇州合成化工廠 上海五礦新農(nóng)鐵絲廠 上海浦江電鍍廠 上海客車廠 上海自動(dòng)化儀表六廠 上海柴油機(jī)廠 | 錳 錳 銅、氟
銅 錳 鉛 鉻 鎳、鉻 鉻 銅 鋅 鉻 鉻 鉻 鉻 | 1988.11 1988.10 1989.6
1989.4 1980 1987.5 1986.4 1983.6 1986.10 1989.8 1987.2 1987.1 1987.2 1987.4 1982.10 | 30 30 30 40 30 30 30 30 30 30 40 30 30 30 30 30 | 2 2 4 4 2 1 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2
|
我院直接的廠除了表9所列的外，還有的目前正在施工，如上海大豐化工廠含鉛廢水，100米2PE管過濾機(jī)四臺(tái)，預(yù)計(jì)今年底調(diào)試投入使用。
除了我們推廣的，還有不少廠根據(jù)上述廠的使用經(jīng)驗(yàn)而直接應(yīng)用的，據(jù)我們初步了解有：
表10
序 號(hào) | 單 位 | 被處理廢水 | 開始使用日期 | 微孔PE過 濾機(jī)使用規(guī)模 | |
面積 （米2） | 臺(tái)數(shù) （臺(tái)） | ||||
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 | 上海新滬鋼鐵廠 首都鋼鐵公司 上海紡織機(jī)械廠 上海電子管一廠 上海消防器材廠 上海量具刃具廠 上海鍍鋅鐵絲四廠 北京北郊木材廠 河南洛陽銅加工廠 杭州三聯(lián)電子公司 天津訂書機(jī)廠 天津五金電鍍廠 江西撫州五金線材廠 解放軍4805廠 北京7457部隊(duì) 解放軍7436廠 解放軍83509部隊(duì) 北京87457部隊(duì) 四川成都02單位812廠 上海內(nèi)燃機(jī)配件總廠 | 軋鋼酸性廢水 軋鋼酸性廢水 鉻 鋅 鋅 鉻 鋅 鋅 銅 銅 鉻 鎳 鋅 銅 鉻 鉻 鉻 鉻 銅 鉻
| 30 40 30 30 30 30 20 20 40 20 5 20 20 40 30 15 15 40 5 15 | 2 2 1 1 1 1 2 1 2 2 2 1 2 1 2 3 1 1 6 1 | |
目前全國生產(chǎn)微孔PE管過濾機(jī)有8家，平均每年生產(chǎn)200多臺(tái)各種規(guī)格的過濾機(jī)，1988年生產(chǎn)的30米2微孔PE管過濾機(jī)達(dá)300多臺(tái)，這些過濾機(jī)約有一半用于重金屬過濾。
六．主要存在問題與今后改進(jìn)方向
1、主要存在問題：
（1）微孔過濾機(jī)加工質(zhì)量問題：微孔PE管過濾機(jī)生產(chǎn)廠目前有8家之多，其中只有2家與我院有協(xié)作關(guān)系，其余6家與我院沒有任何關(guān)系。這些廠的產(chǎn)品質(zhì)量不符合我院原來研究的要求，他們?nèi)陨a(chǎn)我院第一代過濾機(jī)，由于流體力學(xué)結(jié)構(gòu)非常不合理，故在使用中暴露的最大問題是微孔PE管堵塞速度快，用戶每年化學(xué)再生次數(shù)增多。（一般合格的產(chǎn)品每年只需一次至二次）造成上述原因的是我國沒有對(duì)微孔PE管過濾機(jī)執(zhí)行產(chǎn)品合格證制度。
（2）產(chǎn)品的性能。選用方法及操作特性等基礎(chǔ)知識(shí)普及不夠：
微孔PE管過濾機(jī)是一種新型精密過濾機(jī)其性能與其他固液過濾設(shè)備有很大不同，其選用方法與操作特性也不一樣，但由于對(duì)其宣傳與普及不夠，許多人把它看作與其他傳統(tǒng)分離設(shè)備一樣，不懂得正確選用，選用的型號(hào)與規(guī)格不合理，或者沒按其特點(diǎn)操作使用，以致國內(nèi)有些廠使用不理想，甚至失敗，這類情況在上海地區(qū)較少，其他地區(qū)常有發(fā)生。
2、今后改進(jìn)方向：
（1）微孔PE管過濾機(jī)內(nèi)部濾液匯總管，目前采用金屬材料，加工價(jià)格較貴，盡可能用高分子材料以減低過濾機(jī)造價(jià)。
（2）目前微孔PE管過濾機(jī)的操作是手動(dòng)，這對(duì)于含固量少而每天排渣次數(shù)不多的過濾機(jī)是適宜，對(duì)含固量高，過濾周期在一小時(shí)的操作以手動(dòng)就無法應(yīng)付了，應(yīng)盡早研制自控操作的過濾機(jī)。
結(jié) 語
1、“微孔PE管過濾機(jī)處理重金屬廢水”是我國創(chuàng)制的新型的重金屬廢水處理技術(shù)，國外至今未見報(bào)導(dǎo)
這一技術(shù)效果可靠，操作方便，設(shè)備簡便，投資費(fèi)與操作費(fèi)較省，因而在國內(nèi)受到愈來愈多廠礦歡迎，多年的推廣應(yīng)用，已在國內(nèi)取得重大經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
2、 這一新技術(shù)能否成功地在生產(chǎn)上應(yīng)用，取決于以下幾點(diǎn)：
（1） 對(duì)每一個(gè)廠的廢水，必須進(jìn)行嚴(yán)密測(cè)定物料的過濾參數(shù)，并進(jìn)行嚴(yán)格的科學(xué)計(jì)算，選出最佳的微孔PE管的型號(hào)及過濾機(jī)的規(guī)格，選出最適宜的附屬裝置；
（2） 微孔PE管及其過濾機(jī)的制造質(zhì)量必須合格，目前除了浙江省溫州洪利水處理器材廠的質(zhì)量較穩(wěn)定可靠外，其他制造廠都或多或少存在各種質(zhì)量弊病，這是今后應(yīng)解決的產(chǎn)品管理問題；
（3） 使用廠的管理往往成為這一新技術(shù)能否長期運(yùn)轉(zhuǎn)的很重要因素，必須嚴(yán)格按操作規(guī)程操作，必須及時(shí)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，這是管理中最關(guān)鍵之處，凡是這樣做的廠，都能成功地應(yīng)用；
（4） 微孔PE管過濾機(jī)還應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)。以使結(jié)構(gòu)更簡單，防腐性能更好，操作與維修更方便。
技術(shù)支持：
設(shè)備咨詢前請(qǐng)完善我司工況調(diào)查表，以便我司工程師提供更完善的過濾方案！
常用過濾設(shè)備-流體化學(xué)適應(yīng)性表；
規(guī)范過濾機(jī)濾布的更換、使用和維護(hù)；
濾布常識(shí)數(shù)據(jù)及應(yīng)用范圍；
