一种电镀废水零排放设备的制作方法

本实用新型涉及环境工程技术领域，特别涉及一种电镀废水零排放设备及使用方法。

背景技术：

电镀废水是电镀工厂排出的废水，常含有铬、镍、铜、铝、氰等有毒物质及其络合物，同时含有氮、磷、有机物、酸、碱等有害物质，必须处理到环保要求的标准才能排放。根据国家政策趋势，电镀废水需要进行零排放处理及回用。

中国专利cn201817343u公开了一种电镀废水零排放工艺，采用前段沉淀吸附过滤预处理，之后进行连续三级反渗透浓缩，一、二级反渗透产水回用，三级反渗透浓水蒸发结晶的工艺。其缺点在于：

蒸发结晶所需能耗大及设备运行维护费用高；

工艺流程长，设备种类多，操作复杂；

采用高分子絮凝剂容易堵塞过滤预处理和造成反渗透膜污染；

技术实现要素：

本实用新型目的之一在于提供一种电镀废水零排放设备，以解决蒸发结晶所需能耗大、设备运行维护费用高、由高分子絮凝剂引起的膜污染的问题。

为达到上述目的，本实用新型实施例采用以下方案：

一调节池；

一原水增压泵，所述原水增压泵设置在调节池后方；

一mcr系统，所述mcr系统设置在原水增压泵后方；

一mcr水箱，所述mcr水箱设置在mcr系统后方；

一第一增压水泵，所述第一增压水泵设置在mcr水箱后方；

一阳离子树脂软化器，所述阳离子树脂软化器设置在第一增压水泵后方；

一脱碳塔，所述脱碳塔设置在阳离子树脂软化器后方；

一高效反渗透水箱，所述高效反渗透水箱设置在脱碳塔后方；

一第二增压水泵，所述第二增压水泵设置在高效反渗透水箱后方；

一保安过滤器，所述保安过滤器设置第二增压水泵后方；

一高效反渗透浓缩系统，所述高效反渗透浓缩系统设置在保安过滤器后方；

一回用水箱，所述回用水箱设置在高效反渗透浓缩系统后方；

一恒压供水系统，所述恒压供水系统设置在回用水箱后方；

一浓水箱，所述浓水箱设置在高效反渗透浓缩系统后方；

一蒸发器，所述蒸发器设置在浓水箱后方；以及

一(plc)电控系统，所述(plc)电控系统与前述15个设备结构单元电连接。

优选地，mcr水箱包括mcr产水储罐及第一液位计。mcr产水储罐用于储存mcr系统产生的水，内置第一液位计，提供所需的液位信号及报警信号。

优选地，阳离子树脂软化器包括树脂及容器。阳离子树脂软化器用于去除mcr产水残留硬度，防止高效反渗透系统硬度结垢。当含有硬度离子的原水经过软水器内树脂层时，水中的钙镁离子被树脂交换吸附，同时等物质释放出的钠离子，完成水质软化。当树脂吸收一定量的钙镁离子达到饱和状态后，需要再生，再生过程就是用盐水冲洗树脂层，把树枝上的硬度离子再置换出来，随再生废液排出罐外。阳离子树脂软化器运行步骤：运行→再生(反洗、吸盐、置换、正洗)→运行。

优选地，脱碳塔包括进水装置、填料及风机。进水装置一般采用母管与支管布水，材质为304绕丝管或316绕丝管；填料选用多面空心球,材质为陶瓷或塑料；风机主要是提供风源，从而对水的二氧化碳进行吹脱。除碳器工作时，水从上部进入，经配水装置淋下，通过填料层后，从下部排入水箱，而风机的提供的风向是逆向的，即从下向上进行吹脱，通过填料层后，由顶部排出。其原理是除碳器的空气流和除碳水相接触时，水中co2便会被空气流带出。

优选地，高效反渗透水箱包括原水储罐及第二液位计。高效反渗透水箱用于储存原水，内置第二液位计，提供所需的液位信号及报警信号。

优选地，保安过滤器包括pp滤芯、滤壳、压力表。主要是利用滤径5μm的pp棉滤芯预防性拦截水中5μm以上的悬浮物进入高效反渗透系统，从而保护高效反渗透系统的膜组件，防止膜组件产生不可逆物理损坏。

优选地，高效反渗透浓缩系统包括高压泵、增压循环泵、投加装置及化学清洗装置。

高压泵用于提供高效反渗透运行的压力和水量，保证反渗透浓缩系统的正常运行。高压泵选用2205双相钢材质，扬程750米。本系统在高压泵前设有低压开关，泵后设有高压开关和压力表，避免高压泵缺水运行或过载运行。高压泵配有变频器并按系统所给信号实现自动启停，亦可手动强制启停。

增压循环泵用于循环高效反渗透浓水，为膜组件提供高流速表面流量，减小膜表面浓差极化，延缓膜组件化学结构，延长膜使用寿命。循环增压泵选用sus904l不锈钢材质，扬程50米。

投加装置包括原剂投加装置、阻垢剂投加装置、非氧化性杀菌剂投加装置、ph回调装置共4套投加装置，每套投加装置由药剂箱、液位计、加药泵、阀门、控制系统及连接管件组成。可延缓高压反渗透系统膜组件污染、结垢并预防不可逆化学性损伤，延长膜的使用寿命。ph回调装置用于将高效反渗透产水ph值回调至6.5-8.5，确保反渗透产水ph值达到回用水要求。

化学清洗装置由清洗泵、清洗水箱、清洗微过滤器组成，用于清洗沉积在膜表面的污垢，最大限度地恢复反渗透膜的性能。

控制系统将采用德国西门子plc可编程控制器对反渗透组件进行专门的控制及保护，对任何不当操作或机械因素造成故障，系统将立刻中断运行，有效地保证产水的质量及产量，使系统安全、稳定、高效运行。该系统特设有自动与手动两种工作状态，具有满/缺水联动，高/低压保护、故障报警、水质在线监测，并设置多重自动联锁保护功能等。

膜组件规格及技术指标

浓缩率：90％～92％

膜型：8英寸高脱盐率低能耗抗污染海水淡化膜

品牌：美国陶氏

压力容器：1000psi

材质：玻璃钢

产地：江苏

最高操作温度：45℃

进水余氯：<0.1ppm

进水污泥淤积指数(sdi)：<5

产水电导率：<200μs/cm

浓水电导率：10000-37500μs/cm

本系统反渗透膜采用美国陶氏filmtec品牌，陶氏filmtec公司在世界上首先实用新型实用性的复合膜以来，膜及其应用技术就得到了前所未有的发展，许多领域的开拓及其规模化应用均是从使用陶氏膜元件开始的，filmtec品牌的反渗透和纳滤膜产品被公认为性能更高、更一致且更稳定的分离膜著名品牌，市场占有率世界第一，经用户长期使用证明，膜的寿命长，性能稳定，不易污染，清洗恢复性好，它仅在美国生产并最早通过严格的iso9000质量体系认证。

优选地，回用水箱用于储存高效反渗透净化水，内置ph计、杀菌装置及第三液位计，第三液位计提供所需的液位信号及报警信号。

优选地，恒压供水系统包括变频回用水泵、流量计、压力表及变送器，恒压供水系统将储存于回用水箱的净化水输送至回用水管网，可以确保回用水管网供水压力恒定在0.3mpa～0.4mpa间，方便回用水的使用。变频器对水泵的电机频率进行调节，流量计用于监控供水瞬时的流量和累积流量，变送器将水泵出水口压力值转化为电信号传送给电控系统。

优选地，蒸发器用于蒸发结晶处理。

本实用新型目的之二在于提供一种电镀废水零排放工艺，以解决工艺流程长、操作复杂的问题。

为达到上述目的，本实用新型实施例采用以下方案：

一种电镀废水零排放设备使用方法，包括：

a)将电镀废水汇流入调节池；

b)将原水增压泵提升至mcr系统；

c)将过滤后的水储存在mcr水箱中，由第一增压泵送入阳离子树脂软化器和脱碳塔；

d)将净化后的水储存在高效反渗透水箱108内，由第二增压泵109提升后送入高效反渗透系统；

e)将高效反渗透的产水进入回用水箱；

f)将高效反渗透浓水进入浓水箱。

优选地，将电镀废水汇流入调节池，在池内调节废水ph值至6-7。

优选地，调节后由原水增压泵102提升至mcr系统103，在mcr系统内继续调节ph值至8.5-10，金属离子形成金属氢氧化物难溶物，并通过系统内置mcr膜过滤去除10纳米以上重金属悬浮物、大分子有机物、胶体、微生物、细菌和杂质。

mcr膜采用耐强酸碱、不易断裂的ptfe材质浸入式中空纤维膜，可延长mcr的使用寿命。

优选地，过滤后的水储存在mcr水箱中，由第一增压泵送入阳离子树脂软化器和脱碳塔，将水中总硬度降低至0.1ppm以下，溶解性二氧化碳降低至10ppm以下。

前述7个设备结构单元为后续高效反渗透提供良好的进水条件，减轻了膜系统的运行负荷，延长膜的寿命。

优选地，经前述7个设备结构单元净化后的水储存在高效反渗透水箱内，由第二增压泵提升经过保安过滤器预防性截留5微米以上杂质后送入高效反渗透浓缩系统进行浓缩脱盐。

高效反渗透膜采用抗污染高脱盐率低能耗海水淡化膜，运行压力控制在7.5mpa，系统回收率达90％-92％，浓水浓缩比达到原水浓度的10-13倍。

优选地，高效反渗透的产水进入回用水箱，经由恒压供水系统回用至电镀生产线用水。

优选地，高效反渗透浓水进入浓水箱，经蒸发器进行蒸发结晶处理。

本实用新型有益效果：

本实用新型通过前置预处理和高效反渗透浓缩系统处理，原水可浓缩到原来的8％-10％，当原水的电导率为1000-3000μs/cm时，高效反渗透浓缩系统浓水电导率可达10000-37500μs/女bvv9；cm，减轻蒸发器的负担，减少蒸发结晶所需能耗；无需设置沉淀池和和后续的多级反渗透处理，缩短了工艺流程和设备投资，减少了由此产生的能耗和运行维护费用；同时采用恒压供水方式，可以确保回用水恒压恒流，使用方便。

调节池和mcr系统设碱投加装置，调节原水ph至适当值，形成金属氢氧化物难溶物，同时为高效反渗透系统提供必要条件；mcr系统和高效反渗透系统各设有一套化学清洗装置，当膜受到污染时，通过化学清洗及时恢复膜的性能，确保整个零排放系统的使用寿命；阳离子树脂软化器设有盐再生系统，保证树脂的再生使用；mcr系统设有反洗水泵以及一套化学加药装置，反洗时可加入化学药剂帮助清洗；高效反渗透系统设有还原剂、阻垢剂、非氧化性杀菌剂加药装置，运行时投加药剂，可抑制反渗透污染。各项完整配套设备可及时的恢复系统的处理性能，延长各组件的使用寿命，保证系统在最好的性能状态下运行，得到稳定良好的处理效果。

系统控制方面，整个系统设有多种的自动化仪器控制及保护：碱投加装置可根据ph值自动调节碱投加量，做到精确控制水质ph值；mcr系统可自动运行、反洗，无需人工操作；高效反渗透系统设有自动冲洗功能，按设定的时间自动停机用清水冲洗，及时去除膜表面的污染物，延长膜的使用寿命。恒压供水系统始终保持回用水压力，方便生产车间使用；蒸发器可自动进料、循环蒸馏。采用plc可编程控制器对整个系统总控制，为方便系统调试和日后检修设备的需要，特设有全自动、半自动、手动和紧急停车功能，确保系统安全、高效、平稳、经济运行。

附图说明

附图1为本实用新型的结构框图。

附图2为本实用新型工艺流程图。

101、调节池102、原水增压泵103、mcr系统

104、mcr水箱105、第一增压水泵106、阳离子树脂软化器

107、脱碳塔108、高效反渗透水箱109、第二增压水泵

110、保安过滤器111、高效反渗透浓缩系统112、回用水箱

113、恒压供水系统114、浓水箱115、蒸发器

116、电控系统

具体实施方式

为了使本发明实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明实用新型实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实用新型实施例，并不用于限定本发明实用新型实施例。

实施例一：

如图1所示，一种电镀废水零排放设备及使用方法，包括依次顺序连接的调节池101、原水增压泵102、mcr系统103、mcr水箱104、第一增压水泵105、阳离子树脂软化器106、脱碳塔107、高效反渗透水箱108、第二增压水泵109、保安过滤器110、高效反渗透浓缩系统111、回用水箱112、恒压供水系统113、浓水箱114、蒸发器115，以及与前述15个设备结构单元电连接的可编程逻辑控制器plc电控系统116。

所有设备都通过管道连接，并且都设有阀门控制开闭。

主要设备技术参数及功能说明：

调节池101

调节池101收集业主未经处理的电镀废水原水，进行ph值预调节。采用钢混或预制撬装钢结构。

原水增压泵102

原水增压泵102为净化预处理系统提供所需的水量和压力，按系统所给信号实现自动启停，亦可手动强制启停。原水增压泵102为2台，不锈钢或塑料材质，一用一备。增压泵出口设管道流量计、管道混合器。

mcr系统103

mcr膜是采用浸入式膜组件的方式，利用mcr膜纳米级的物理孔径对料液中的物质进行分离、净化、纯化和浓缩的。主要功能是去除10纳米以上重金属悬浮物、大分子有机物、胶体、微生物、细菌和杂质，同时无需投加高分子絮凝剂和设置沉淀池来净化进入反渗透系统的进水，从而在提供高效反渗透进水所需碱性条件的同时保护反渗透膜，保证反渗透系统的正常运行。

mcr名称：膜化学反应器

反应器样式：钢混或预制撬装钢结构

截留分子量：15万道尔顿

膜丝材质：聚四氟乙烯(ptfe)

跨膜压差：-60～0kpa

反洗压力：30～100kpa

运行ph值：正常运行工况8.5-10，可耐受ph值0-14

使用温度：5℃-50℃

产水浊度：≈0

本mcr系统103为全自动运行，反洗，无需正洗，配一套化学加药装置、1只反洗水箱及2台(1用1备)反洗水泵，可加入化学药剂帮助反洗或直接进行化学清洗。本发明实用新型采用耐强酸碱、不易断裂的ptfe材质浸入式中空纤维膜，使用寿命可达10-15年。

mcr水箱104

mcr水箱104包括mcr产水储罐及第一液位计。mcr水箱104用于储存mcr系统103产水，内置第一液位计，提供所需的液位信号及报警信号。

第一增压泵105

第一增压泵105把mcr产水水从mcr水箱104中提升到后续处理系统，为阳离子树脂软化器106及脱碳塔107提供所需的水量和压力，按系统所给信号实现自动启停，亦可手动强制启停。

第一增压泵为2台，不锈钢或塑料材质，一用一备。增压泵出口设管道流量计。

阳离子树脂软化器106

阳离子树脂软化器106包括树脂及容器。阳离子树脂软化器106用于去除mcr产水残留硬度，防止高效反渗透系统硬度结垢。当含有硬度离子的原水经过软水器内树脂层时，水中的钙镁离子被树脂交换吸附，同时等物质释放出的钠离子，完成水质软化。当树脂吸收一定量的钙镁离子达到饱和状态后，需要再生，再生过程就是用盐水冲洗树脂层，把树枝上的硬度离子再置换出来，随再生废液排出罐外。阳离子树脂软化器106运行步骤：运行→再生(反洗、吸盐、置换、正洗)→运行。

脱碳塔107

脱碳塔107脑壳进水装置、填料及风机。进水装置一般采用母管及支管布水，材质为304绕丝管或316绕丝管；填料选用多面空心球,材质为陶瓷或塑料；风机主要是提供风源，从而对水的二氧化碳进行吹脱。除碳器工作时，水从上部进入，经配水装置淋下，通过填料层后，从下部排入水箱，而风机的提供的风向是逆向的，即从下向上进行吹脱，通过填料层后，由顶部排出。其原理是除碳器的空气流和除碳水相接触时，水中co2便会被空气流带出。

高效反渗透水箱108

高效反渗透水箱108包括原水储罐及第二液位计。高效反渗透水箱108用于储存高效反渗透原水，内置第二液位计，提供所需的液位信号及报警信号。

第二增压泵109

第二增压泵109把水从高效反渗透水箱108提升到后续处理系统，为保安过滤器110及高效反渗透浓缩系统111提供所需的水量和压力，按系统所给信号实现自动启停，亦可手动强制启停。

第二增压泵109为2台，不锈钢或塑料材质，一用一备。增压泵出口设管道流量计、管道混合器。

保安过滤器110

保安过滤器110包括pp滤芯、滤壳及压力表。主要是利用滤径5μm的pp棉滤芯预防性拦截水中5μm以上的悬浮物进入高效反渗透系统，从而保护高效反渗透浓缩系统111的膜组件，防止膜组件产生不可逆物理损坏。

高效反渗透浓缩系统111

高效反渗透浓缩系统111包括高压泵、增压循环泵、投加装置及化学清洗装置。

高压泵用于提供高效反渗透运行的压力和水量，保证反渗透浓缩系统的正常运行。高压泵选用2205双相钢材质，扬程750米。本系统在高压泵前设有低压开关，泵后设有高压开关和压力表，避免高压泵缺水运行或过载运行。高压泵配有变频器并按系统所给信号实现自动启停，亦可手动强制启停。

增压循环泵用于循环高效反渗透浓水，为膜组件提供高流速表面流量，减小膜表面浓差极化，延缓膜组件化学结构，延长膜使用寿命。循环增压泵选用sus904l不锈钢材质，扬程50米。

投加装置包括原剂投加装置、阻垢剂投加装置、非氧化性杀菌剂投加装置、ph回调装置共4套投加装置，每套投加装置由药剂箱、液位计、加药泵、阀门、控制系统及连接管件组成。可延缓高压反渗透系统膜组件污染、结垢并预防不可逆化学性损伤，延长膜的使用寿命。ph回调装置用于将高效反渗透产水ph值回调至6.5-8.5，确保反渗透产水ph值达到回用水要求。

化学清洗装置由清洗泵、清洗水箱、清洗微过滤器组成，用于清洗沉积在膜表面的污垢，最大限度地恢复反渗透膜的性能。

控制系统将采用德国西门子plc可编程控制器对反渗透组件进行专门的控制及保护，对任何不当操作或机械因素造成故障，系统将立刻中断运行，有效地保证产水的质量及产量，使系统安全、稳定、高效运行。该系统特设有自动与手动两种工作状态，具有满/缺水联动，高/低压保护、故障报警、水质在线监测，并设置多重自动联锁保护功能等。

膜组件规格及技术指标

浓缩率：90％～92％

膜型：8英寸高脱盐率低能耗抗污染海水淡化膜

品牌：美国陶氏

压力容器：1000psi

材质：玻璃钢

产地：江苏

最高操作温度：45℃

进水余氯：<0.1ppm

进水污泥淤积指数(sdi)：<5

产水电导率：<200μs/cm

浓水电导率：10000-37500μs/cm

本系统反渗透膜采用美国陶氏filmtec品牌，陶氏filmtec公司在世界上首先发明实用新型实用性的复合膜以来，膜及其应用技术就得到了前所未有的发展，许多领域的开拓及其规模化应用均是从使用陶氏膜元件开始的，filmtec品牌的反渗透和纳滤膜产品被公认为性能更高、更一致且更稳定的分离膜著名品牌，市场占有率世界第一，经用户长期使用证明，膜的寿命长，性能稳定，不易污染，清洗恢复性好，它仅在美国生产并最早通过严格的iso9000质量体系认证。

回用水箱112

回用水箱用112于储存高效反渗透净化水，内置ph计、杀菌装置及第三液位计，第三液位计提供所需的液位信号及报警信号。

恒压供水系统113

恒压供水系统113包括变频回用水泵、流量计、压力表及变送器，恒压供水系统将储存于回用水箱的净化水输送至回用水管网，可以确保回用水管网供水压力恒定在0.3mpa～0.4mpa间，方便回用水的使用。变频器对水泵的电机频率进行调节，流量计用于监控供水瞬时的流量和累积流量，变送器将水泵出水口压力值转化为电信号传送给电控系统116。

浓水箱114

浓水箱114用于储存高效反渗透浓水。

蒸发器115

蒸发器115用于蒸发结晶处理。

如图2所示，使用时，电镀废水流入调节池101中，在池内调节废水ph值至6-7后由原水增压泵102提升至mcr系统103，在mcr系统103内继续调节ph值至8.5-10，金属离子形成金属氢氧化物难溶物，并通过mcr系统103内置mcr膜过滤去除10纳米以上重金属悬浮物、大分子有机物、胶体、微生物、细菌和杂质。mcr膜采用耐强酸碱、不易断裂的ptfe材质浸入式中空纤维膜，可延长mcr的使用寿命。

过滤后的水储存在mcr水箱104中，由第一增压泵105送入阳离子树脂软化器106和脱碳塔107，将水中总硬度降低至0.1ppm以下，溶解性二氧化碳降低至10ppm以下。前述7个设备结构单元为后续高效反渗透提供良好的进水条件，减轻了膜系统的运行负荷，延长膜的寿命。

经前述7个设备结构单元净化后的水储存在高效反渗透水箱108内，由第二增压泵109提升经过保安过滤器110预防性截留5微米以上杂质后送入高效反渗透浓缩系统111进行浓缩脱盐，高效反渗透膜采用抗污染高脱盐率低能耗海水淡化膜，运行压力控制在7.5mpa，系统回收率达90％-92％，浓水浓缩比达到原水浓度的10-13倍。高效反渗透的产水进入回用水箱112，经由恒压供水系统113回用至电镀生产线用水；最后，高效反渗透浓水进入浓水箱114，经蒸发器115进行蒸发结晶处理。

通过前置预处理和高效反渗透浓缩系统111处理，原水可浓缩到原来的8％-10％，当原水的电导率为1000-3000μs/cm时，高效反渗透浓缩系统111浓水电导率可达10000-37500μs/cm，减轻蒸发器115的负担，减少蒸发结晶所需能耗；无需设置沉淀池和和后续的多级反渗透处理，缩短了工艺流程和设备投资，减少了由此产生的能耗和运行维护费用；同时采用恒压供水方式，可以确保回用水恒压恒流，使用方便。

尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本实用新型，但是本实用新型不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本实用新型精神和范围内，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。