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      微濾-反滲透技術在印染廢水回用中的應用

                       微濾-反滲透技術在印染廢水回用中的應用
                              孫琪娟1,孫長順2,徐軍禮3,紀慧軍1
          ( 1. 陜西工業職業技術學院,陜西咸陽712000; 2. 陜西省環境科學研究設計院,陜西西安710060; 3. 中機工程啟源工程有限公司,陜西西安710045)
          摘要: 分析了印染廢水傳統深度處理回用技術,簡要介紹了微濾- 反滲透聯合技術的原理及特點,并通過微濾- 反滲透聯合工藝在印染廢水回用中的研究應用,指出該技術在該領域應用前景及發展方向。
          關鍵詞: 微濾- 反滲透聯合工藝; 印染廢水; 廢水回用
          中圖分類號: X703 文獻標識碼: A 文章編號: 1008 - 021X( 2015) 02 - 0141 - 02
          紡織印染行業是工業用水、排水大戶,其廢水排放量和污染物總量分別位居全國工業部門第二位和第四位,而印染廢水的回用率只有7%,是所有行業中水回用率較低的行業。加入WTO 后,我國紡織印染行業用水的需求量不斷增大,供給量卻相對減少,隨著水資源的日益緊缺以及國家對印染行業出水水質標準的不斷提高,印染廢水的深度處理與回用已成為解決環境污染及緩解用水困難的措施之一,也是企業提高競爭力、提質升級的重要舉措。
          我國印染廢水處理普遍采用物化處理+ 生化處理工藝,但傳統水處理技術僅能消除部分污染物,將COD、BOD 以及重金屬等污染物指標降到安全排放標準或雜用( 中水) 標準,但無法完全消除排水中所含的微量溶解性污染物,出水水質不能達到廢水回用要求[1 - 2]。用傳統處理工藝和膜技術集成,可徹底去除這些污染物,達到廢水回用要求,微濾- 反滲透技術因其高脫鹽、脫色性能,適用于印染廢水回用而受到廣泛關注。
          2· 印染廢水傳統深度處理回用技術
          目前國內外對于印染廢水的深度處理大多集中在高級氧化、強化絮凝、活性炭吸附及膜分離等方面,由于印染廢水成分復雜,單一處理工藝均很難使廢水達標排放,需對不同處理工藝進行優化組合。
          目前研究較多的組合工藝有生物活性炭、混凝一微濾、臭氧一活性炭等工藝,生物活性碳采用自然掛膜,反應進程緩慢; 混凝法會降低廢水的可生化性,并產生污泥,形成二次污染; 臭氧技術不僅費用高昂,而且運行管理復雜。傳統的印染廢水回用工藝無論采用哪幾種方法的組合,其共同存在的缺點是: ①工藝流程長、廢水處理過程中物化反應進程緩慢、廢水處理設施龐大、占地面積大; ②廢水只能集中處理,對于城市廢水而言,地下排污管網工程龐大,必然造成廢水處理工程總投資巨大; ③處理后的水質不穩定,對難降解的可溶性有機物、磷、氮等營養性物質處理不徹底,且運行綜合費用高。④一般出水水質較差,回用水的回用率較低,一般在20% ~ 30%左右,主要回用于水質不太高的前道工序。
          隨著印染工業的發展和印染產品質量的提高,傳統的印染廢水回用技術已不能滿足高質量印染廢水水質的要求,尋找到一種更簡單、實用、有效、經濟的廢水處理及回用組合工藝成為當務之急。
          3 ·微濾- 反滲透技術原理及特點
          微濾是以靜壓差為推動力,利用膜的篩分作用進行分離的膜過程,其分離機理與普通過濾相類似,但過濾精度較高,可截留0. 13 ~ 15 的微;蛴袡C大分子。微濾因微孔濾膜結構不同,分離機理不盡相同,大致分為機械截留作用、吸附截留作用、架橋作用等,其中以物理的截留作用為主。反滲透分離技術的原理基于稀濃溶液之間的滲透壓,當用一張半透膜將稀、濃溶液隔開時,稀溶液會向濃溶液滲透并保持相應的滲透壓。如果對濃溶液施加大于滲透壓的壓力,則濃溶液會向稀溶液一側滲透,使溶質由濃溶液向稀溶液轉移。通過反滲透可獲得濃液和清液,濃液可用于回收鹽類,清液可回用。
          但反滲透技術應用于印染廢水回用的最大障礙是反滲透膜污染,印染廢水二級生化出水中含有一定的懸浮物、有機物、膠體和微生物,懸浮物堆積于膜表面形成濾餅,溶解性有機物粘附于膜面形成凝膠層,膠體物質或微生物等也會依附于膜面而造成膜污染。反滲透技術應用于印染廢水回用的關鍵是選擇合適的預處理技術,預處理的好壞直接影響反滲透運行的成效。
          微濾- 反滲透聯合工藝是以微濾( MF) 作為反滲透(RO) 的預處理手段,不僅能進一步降低廢水的COD 和色度,減輕有機物、微生物等對膜造成的污染,延長膜的清洗周期和壽命,降低總體運行成本,而且可以去除廢水的濁度,使出水水質滿足反滲透( RO) 進水水質要求。
          4· 微濾- 反滲透聯合工藝在印染廢水回用中的應用
          與傳統印染廢水回用工藝相比,反滲透( RO) 系統具有優良的脫鹽、脫色性能,與微濾聯合,既能有效降低廢水COD、濁度、電導率等,又可避免反滲透膜污染,處理廢水達到印染廢水回用標準。
          張云等[3]采用連續微濾( CMF) + 反滲透( RO) 技術對印染廢水進行深度處理,研究CMF + RO 集成工藝的處理效果。處理工藝流程見圖1。

          在整個處理工藝中,以微濾作為反滲透的預處理手段,經連續微濾系統處理后,濁度大幅度降低,去除率最高達97. 9%,濁度小于0. 1NTU,滿足RO 對進水對進水水質的要求。
          采用連續微濾( CMF) + 反滲透( RO) 技術對印染廢水進行深度處理,試驗結果表明,CMF + RO 處理系統運行穩定,對CODCr、色度、濁度、電導率的去除率均達98% 以上,RO 出水水質優于自來水,各項水質指標均滿足印染工藝回用水的要求。徐竟成等以微絮凝過濾、加氯消毒、微濾為預處理工藝,與部分回流反滲透系統形成微濾- 反滲透組合工藝,對印染廢水回用處理進行工藝研究。其工藝流程見圖2。

          結果表明,反滲透系統對總硬度、氯化物、硫酸根和鈉離子的去除率分別為90%、95%、90%、95% 以上,產水電導率小于150μS /cm,脫鹽率達到95%以上。
          5· 微濾- 反滲透聯合工藝應用于印染廢水回用的發展方向
          自70 年代初美國的J. JPorter、C. A. Brandon 將反滲透技術用于印染廢水處理以來,反滲透技術就引起人們的關注。反滲透( RO) 系統具有優良的脫鹽、脫色性能,滿足了印染生產用水高脫鹽、脫色的要求,但因其反應條件苛刻、膜易污染等缺點而使其應用受到限制。
          所以,當前微濾- 反滲透聯合工藝應用于印染廢水的回用有兩個發展方向:
          5. 1 濾- 反滲透聯合工藝膜及組件的研制
          新反滲透膜的發展主要集中于以下幾點: ①高鹽截留率; ②低壓操作; ③膜壽命長; ④抗污染、抗溶劑、低成本、大通量; ⑤耐高溫、耐酸堿及耐腐蝕。
          反滲透膜的最新發展[5],包括了無機膜,尤其是分子篩膜。無機膜具有很高的離子截留性能,但成本高,制備條件苛刻,難以獲得完全無缺陷的膜,其工業化應用受到限制,且現有技術無法制備超薄的無機膜,致其滲透通量較低。雜化膜融合了無機材料和有機材料的優點,具有很大的發展潛力,其在提高膜的分離性能及抗污染性方面有很好的應用前景。而新型有機膜的制備還在初級階段,目前新型反滲透有機膜材料的研究仍未取得突破性的進展。
          5. 2 反滲透膜與微濾、超濾等的有機組合應用
          反滲透系統之前要求有好的預處理,建立在傳統工藝基礎之上的組合工藝,對反滲透膜有非常高的潛在污染,當前反滲透技術應用于印染廢水回用的試驗研究和工程實例中,多以微濾和超濾作為反滲透技術的預處理手段,出水中懸浮物和膠體含量比傳統預處理工藝低很多,反滲透膜的污染速度大幅下降。
          6 ·結束語
          微濾- 反滲透聯合工藝在印染廢水回用方面,能有效降低廢水COD、濁度、電導率等,具有良好的除鹽脫色效果。隨著反滲透膜材料的開發,膜結構與性能的改善,膜工程問題的逐步解決,微濾- 反滲透聯合工藝在印染廢水回用方面具有廣闊的應用前景。
      參考文獻
      [1]國家環?偩挚萍紭藴仕荆 印染廢水污染防治技術指南[M]. 北京: 中國環境科學出版社, 2002.
      [2]化學工業出版社組織編寫. 水處理工程典型設計案例[M]. 北京: 化學工業出版社, 2001.
      [3]張云. 印染廢水回用的連續微濾/反滲透技術[J]. 印染, 2012( 24) : 30 - 32.
      [4]徐竟成,許健,李光明. 微絮凝- 微濾用于印染廢水回用反滲透預處理的試驗研究[J]. 環境工程學報, 2007,1( 11) : 64 - 68.
      [5]陳歡林,翟新營,張林,等. 新型反滲透膜的研究進展[J]. 膜科學與技術, 2011, 31( 3) : 101 - 107.
      ( 本文文獻格式: 張會,湯建鋒. 氨壓縮制冷系統中液氨儲槽的隱患排查與風險分析[J]. 山東化工,2015,44( 2) : 141 -142,145. )


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