双膜法处理印染废水工艺技术

纺织印染行业是我国工业的重要组成部分，排废水量大，约占工业废水排放量的35%[1]。印染废水水量大、有机污染物含量高、碱度和pH值变化大、水质变化大；可生化性能差，废水BOD5/COD值一般在20%左右；色度高，有时可达4 000倍以上；印染行业中，PVA浆料和新型助剂的使用，使难生化降解的有机物在废水中的含量大大增加[2]。

1?膜工艺介绍

膜法的废水再利用主要包括“超滤膜+反渗透膜”的工艺流程，超滤（MBR）是以压力为驱动的膜分离过程，它能够将颗粒物质从流体及溶解组份中分离出来。超滤膜的典型孔径在0.01~0.1滋m之间，对于细菌和大多数病菌、胶体、淤泥等具有极高的去除率。反渗透（RO）预处理是将污染的问题转移到微滤（MF）或MBR上，由MF或MBR来解决，采用MF或MBR作为预处理后，只是减轻了污染，RO部分仍须考虑很多因素，例如膜元件的选择、排列和运行的经济性。由于各膜组件精度的不同，为使设备能长期、稳定运行，对源水水质的要求也较为严格。微滤设备其过滤精度在1滋m左右，主要截留对象为≥1滋m悬浮物；超滤截留分子量在10 000~50 000道尔顿之间，最大过滤精度为0.1~0.2滋m；纳滤膜组件截留分子量在200~2 000道尔顿时之间；反渗透截留分子量约50道尔顿左右。

2?膜工艺在印染废水处理中的应用

双膜法在印染废水中的应用在国内已经开始受到重视。针对印染废水属于典型的工业有机废水这一特性和可生化性较差并含有难以降解的水溶性纺织助剂有机污染物、SS、胶体状物质等特点，采用了“双膜法”处理工艺，不仅可以回收水资源，实现废水循环回用，而且还可以进一步削减排污总量。

江苏某印染集团建成的印染废水中水回用工程由2个系统组成：一是新建了20 000 m3/d的物化、生化处理系统，使印染废水COD浓度降到100~200 mg/L；二是配套建成了8 000 m3/d废水深度处理的膜处理系统，利用“双膜法”技术再对印染废水进行深度处理之后，全部回用于生产中，本工程采用的膜性能参数详见表1。该工程处理污水量20 000 m3/d，其中回用8 000 m3/d，占地面积20 000 m2，建筑面积3 000 m2。

纺织助剂

实际经过二级生化处理后的废水如果直接进行反渗透，由于水中含有一定量的有机物和杂质，极易使膜污染，从而堵塞膜孔。因此，废水先经过超滤预处理再经过保安过滤可有效减小膜污染的发生。处理前后的水质状况详见表2和表3。

本工程采用的工艺流程，见图1。

图2为MBR膜产水通量与操作压力之间的关系图，可以看出，MBR膜的产水通量随着膜负压的升高呈较为平缓的下降。随着压力增加，膜污染加剧，通量不再随压力增加而线性增加，而是逐渐趋纺织助剂向平缓。这可能是由于压力越大，污染层被压密，导致膜污染阻力增加而引起的。

MBR是采用鼓风曝气作为膜丝气洗设备，其鼓风曝气使膜丝产生剧烈的抖动，进而大大减缓了膜面污染；由于透水孔径一定而使得产水质较稳定；设备能接受较高负荷的悬浮物浓度，最大为10 000 mg/L，这样在保证了产水水质的同时可适当节省沉淀空间或省掉沉淀池。

与传统的生物处理方法和超滤技术相比，MBR具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点，是目前最有前途的废水处理新技术之一。由图3可以看出，RO膜的产水率随着运行时间的增加呈较为平缓的下降。

膜回收系统设备随温度的变化其性能也会有较大变化，进水水温会造成膜组件扩散速率的变化，首先是产水量随温度降低而减少；其次是产水水质随温度降低而提高；再次是运行压力随温度降低而提高。根据膜性能设计参数则推荐使用25℃的运行温度为最佳温度。

图4为RO脱盐率随时间之间的关系图，可以看出，RO膜的脱盐率很高，基本在99.96%以上。原水中溶解性杂质透过膜的百分率，计算公式为：

SP=100%×（Cp/Cfm）（1）

式中：SP―――透盐率，％；

Cp―――透过液盐浓度；

Cfm―――料液的平均盐浓度。

水通量和透盐率的基本关系式是反渗透的基本原理。可以看出，透盐率随操作压力增加而降低，其原因是水通量随压力增加，但盐的透过速率在压力变化情况下保持不变。

由图5可以看出，RO膜的运行压力比较稳定，膜前后压差较低只有0.3 MPa左右。

反渗透膜分离技术通过对废水中污染物的分离、浓缩、回收，而达到废水处理的目的。其具有不产生二次污染、能耗低、可循环使用等特点。系统在使用一段时间后，膜元件的表面会形成一些硅垢、钙垢、镁垢、金属氧化物、有机物等杂质组成的垢层，一般表现在系统的运行参数变化，如：产水量下降、运行压力升高、产水水质变差、膜段之间的压力差增大（以上数据均为标准化以后的数据），一般当以上参数增加或降低10~15%时需进行化学清洗，通过化学药液的浸泡、反应、冲刷等物理、化学作用，来达到松动垢层后将其冲刷至膜体外，从而恢复膜元件的运行性能。

废水采用反渗透膜设备处理后，含盐量、电导率大大降低，达到或超过印染工业用水标准，可满足中高档产品的生产需要。实际生产时，可将反渗透处理后的回用水与一般生产用水以一定比例混合使用，以改善正常生产用水的水质，并降低用水成本。

该印染废水处理系统总投资费用3 630万元，年运行费用1 055.4万元（其中生化部分551.2万元，膜处理系统为504.2万元）；生化系统每t水处理成本为0.76元，膜系统每t水处理成本为1.457元（其中：t水耗电量为1.345 kWh，按每kWh 0.6元计1.345×0.6=0.807元；加药成本预计0.15元/t；膜耗材按0.50元/t）。年节省费用1 284.8万（其中自来水费730万元，排污费554.8万元），获得效益：229.4万元。同时，每年削减COD 280 t，削减氨氮和总磷排放量分别为28 t和2.816 t。

膜处理技术也存在一些问题需要改进，如膜在使用过程中会发生堵塞，膜材质的抗酸碱、耐腐蚀性及膜污染、膜清洗等问题也有待进一步提高，RO浓水怎样经济有效地处理有待研究。

3?结论

采用膜法回收水具有以下优点：

1）膜法循环回用设备可实现水资源的循环回用和减量排放；

2）作为一种清洁生产工艺，膜分离技术在运行过程中将不同的物质进行分离或截留，膜分离过程为纯物理过程，无相变、无化学反应过程，在无二次污染物产生的情况下便可实现水资源的回收和清洁生产；

3）膜设备装置占地极小，自动化程度高，运行维护方便；

4）膜的高效分离（截留率99%以上），保证了水资源的高效纺织助剂回收；

膜法循环回用设备符合循环经济运作模式，企业在节能降耗的同时更能实现经济、环境、社会效益三者的和谐统一，给企业可持续发展提供有力保障。

4?参考文献

[1]姚曙光，杨玉杰，李贵森，等.印染废水深度处理及回用技术的研究现状[J].河南化工，2007，24（1）：14-18.

[2]吴济华，文筑秀.纺织印染废水处理工艺[J].西南给排水，2006，2，28（1）：21-24.