膜技術(shù)在印染廢水回用中的應(yīng)用

水處理網(wǎng)訊:【摘 要】通過在常規(guī)物化和生化處理法處理至達(dá)標(biāo)排放的印染放流水基礎(chǔ)上進(jìn)行膜法深度處理試驗(yàn)，結(jié)果表明放流水回用率可控制在 70%以上，出水水質(zhì)色度低，SS 及 COD 極少，完全可回用于高質(zhì)量的印染生產(chǎn)線中。應(yīng)用膜法實(shí)現(xiàn)廢水循環(huán)回用，廢水的循環(huán)利用也為印染業(yè)提供了可持續(xù)發(fā)展的道路。

【關(guān)鍵詞】膜分離；印染廢水；水回用

【中圖分類號】X791 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-2066（2019）01-0008-03

1 目前印染行業(yè)廢水處理情況

1.1 印染工業(yè)廢水來源及水質(zhì)情況

在我國不同工業(yè)領(lǐng)域里， 整個紡織業(yè)一年產(chǎn)生的廢水排放量大約有 15.23 億 t，包 括 12.4 億 t 的 印 染 廢 水，大 概 在 我國工業(yè)廢水總排放量的 7%， 平均一天能排除 350~450t 的廢水。 生產(chǎn)過程中，從紡織材料的前處理、染色、印花和后整理過程均存在廢水排放， 不同之處體現(xiàn)在各個工段廢水中的污染物含量與成分與廢水排放量上。 依據(jù)產(chǎn)品所用原材料的差異可區(qū)分成以下幾種：毛紡織、棉紡織、絲綢印染等等。 其中紡織印染具備含水量多、污染物數(shù)量多、堿性高、水質(zhì)轉(zhuǎn)變快等特征，是一種處置難度較大的工業(yè)廢水，其中具有酸堿、漿料、染料以及油劑等等。 目前，印染行業(yè)和其產(chǎn)生的廢水與處理工藝已得到人們的廣泛關(guān)注。

1.2 印染工業(yè)廢水現(xiàn)階段處置狀況

印染業(yè)屬于排水大戶， 在大多數(shù)的印染廠基本都具備普通的污水處置設(shè)施， 當(dāng)下我國利用率較高的印染廢水處置工藝，通常以生化、物化等工藝方法為主，主要有膜處置方法、物理化學(xué)處置方法、生物活性污泥池處置方法等等。 首級處置通常采用絮凝的方式，次級處置一般選用生化技術(shù)，包括接觸氧化和生物轉(zhuǎn)盤以及空曝、表曝等等。 大多企業(yè)由于采用常規(guī)處理法無法穩(wěn)定回用水的指標(biāo)而放棄回用， 或只能降級循環(huán)回用，多數(shù)廠家僅維持達(dá)標(biāo)排放的階段，排放的廢水量依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過先進(jìn)國家水平，并且有的中小型印染廠排水量更多。 對于印染廠來說，其消耗的蒸汽量一樣很多，大部分蒸汽都沒有被有效循環(huán)使用。 在廢水處置工藝與所有流程中依然有較大的發(fā)展空間。 怎樣實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)能減排現(xiàn)已是現(xiàn)階段各個印染廠亟須解決的首要問題，同樣也是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的關(guān)鍵手段。

1.3 印染工業(yè)廢水回用的必要性

現(xiàn)階段，有很多區(qū)域在實(shí)施環(huán)保方針政策后，對廢水處置排放提出了更高的要求， 開始嚴(yán)格控制相關(guān)企業(yè)的廢水排放量。環(huán)保政策的全面落實(shí)，讓一些區(qū)域的印染廠產(chǎn)能擴(kuò)張肩負(fù)較大壓力，污水排放費(fèi)用與取水資源費(fèi)用也隨之持續(xù)升高。 因此，未來怎樣合理應(yīng)用水資源成為抑制企業(yè)良好發(fā)展的主要問題。為實(shí)現(xiàn)這一要求，作為印染技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目，在節(jié)省工藝用水的過程中， 例如可以把現(xiàn)階段經(jīng)過處置后依然無法循環(huán)使用的一些廢水通過膜技術(shù)進(jìn)行二次處置， 提供排放廢水的利用率， 不但能減少印染過程中用水量， 還能提高企業(yè)社會效益， 同時對約束排放量的已有印染企業(yè)的產(chǎn)能擴(kuò)張奠定良好基礎(chǔ)，膜工藝的運(yùn)用有效地解決了此種問題。 針對此種印染大戶而言，廢水回收利用是推動環(huán)境、社會、經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展的有效手段。

2 膜法運(yùn)用工藝簡介

2.1 印染工業(yè)中的廢水回用技術(shù)

處理印染廢水的方式眾多，比如化學(xué)處置方法、生化方法以及混凝氣浮方法等等。 此種水體中污染物種類繁多，采用單一的處置方法一般無法將所有的污染物剔除出去， 要把各種方法組合在一起，聯(lián)合處置才能實(shí)現(xiàn)理想目標(biāo)。 經(jīng)過現(xiàn)階段普通工藝處置的引燃廢水，一般僅能滿足最低標(biāo)準(zhǔn)，大部分被回收利用的工藝用水，針對水質(zhì)指標(biāo)，尤其是色度、有機(jī)物等方面有著更為苛刻的要求。 把之前符合標(biāo)準(zhǔn)的排放廢水用膜處置再處理一遍，得到的純水和地表水取水相比還要透徹，漂浮物、色度、電導(dǎo)值等方面也都顯著超過工藝用水需求，但若沒有落實(shí)前預(yù)處置此環(huán)節(jié)，對排放廢水直接應(yīng)用膜處理，不但會增加投入成本，并且還不能讓系統(tǒng)良好運(yùn)作，回收水質(zhì)也無法被有效保證。 只有把膜法與普通方法融合應(yīng)用，才能真正提高水資源的利用率。

2.2 膜法處置在印染工業(yè)廢水中的重要性

近年來， 科技水平較高的國家與發(fā)達(dá)國家紛紛把膜分離技術(shù)，例如 RO、NF、UF 技術(shù)等運(yùn)用在印染工業(yè)廢水的處置過程中，能有效減少耗能，降低成本投入。 因?yàn)槟み^濾技術(shù)具備技能、設(shè)施簡易、分離質(zhì)量高、操作便捷等優(yōu)勢，讓其在廢水處置范圍內(nèi)有較大上升空間。

微孔過濾，簡稱微濾，是一種采用機(jī)械過考慮的模式，把中段廢水里的細(xì)小纖維自水體中隔離開來。 所謂微濾，具體是指利用縫隙非常小的纖維網(wǎng)或者不銹鋼網(wǎng)當(dāng)作過濾媒介展開隔離處理，其不僅能回收纖維，而且對 BOD 以及 COD 有著良好的剔除成效。 當(dāng)下，利用率較高的是 2~6cm 格柵過濾，以此篩出木屑等雜物，預(yù)防破壞泵。

廢水處置中選用超濾， 是利用攔截物流里分子質(zhì)量超過超濾膜攔截分子質(zhì)量的溶質(zhì)， 準(zhǔn)許分子質(zhì)量較低的成分與水通過。 其透過水篩出分子質(zhì)量大的物體，比如漿料、纖維雜物以及燃料等，還能進(jìn)行回收再利用。 此種過濾手段是現(xiàn)階段印染領(lǐng)域中口碑較好的一種膜技術(shù)， 通常應(yīng)用在減少廢水相關(guān)承載，減少氧化損耗量，讓回收用水更加清潔，降低耗能。 我國研制的空超濾膜憑借其經(jīng)濟(jì)適用的價格備受人們認(rèn)可和青睞。

為剔除回收用水里的累積鹽分， 可采用納濾或者反滲透的方法，經(jīng)過其脫鹽的水體質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過工藝用水，并保留了一定的熱能，為蒸發(fā)零排放節(jié)約蒸汽耗量。 大部分印染漂洗廢液的濃度普遍偏低， 相關(guān)人員僅利用納濾膜便能達(dá)成工藝回收利用標(biāo)準(zhǔn)。 但針對鹽度與濃度較高的印染廢水可使用 RO法對其進(jìn)行脫鹽，以此達(dá)到回收用水標(biāo)準(zhǔn)，同時把 RO 濃縮液經(jīng)過合理處置滿足指標(biāo)排放或者放到蒸發(fā)皿蒸發(fā)， 處置濃度大的印染工業(yè)廢水的有效方法還正在研究探索中。

MBR， 具體是把有效分離工藝和生物降解作用進(jìn)行有機(jī)融合，形成的一種新興有效的回用及污水處置工藝。 在清除濁度、COD 等方面利用率較多，其較傳統(tǒng)的活性污泥法更加有效和合理。 其能充分頂替二沉池發(fā)揮作用， 從根源上減少 COD值，并且讓出水較普通生化法形成的效果更好。 膜反應(yīng)反應(yīng)器是現(xiàn)階段污水回收利用最核心的技術(shù)，因?yàn)槌杀就度攵啵谖覈睦寐瘦^低。

幾十年來， 全國各地紛紛開始建設(shè)且投入應(yīng)用膜法處置工廠，減少印染行業(yè)水體損耗量，同時為創(chuàng)造了非?？捎^的經(jīng)濟(jì)利益。 現(xiàn)階段，我國在膜分離工藝的探究方面已取得較大成就，并且已步入現(xiàn)代化生產(chǎn)階段。 接下來將重點(diǎn)分析膜法回用我國某地區(qū)印染廠廢水的中試狀況。

3 膜法處置印染廢水中試分析

3.1 關(guān)于進(jìn)水需求

印染廢水通常帶有漂浮物，其中有機(jī)和無機(jī)的眾多，細(xì)小的纖維雜物非常容易引起堵塞問題。 為杜絕此現(xiàn)象發(fā)生，降低清理難度與次數(shù)，不可直接應(yīng)用膜分離法來處置，在正式分離膜之前完成氣浮與絮凝準(zhǔn)備工作是一種非常有效的手段。 結(jié)束 此 工 作 后 ，SS 消 除 率 在 75 ~85% 范 圍 內(nèi) ，COD 剔 除 率 在75%，需要展開后續(xù)生物處置，從而徹底清除各種污染物。 通過生化和物化的共同處置，出水水質(zhì)為：pH 在 7.5 左右，COD=110mg/L，SS=22-45ml/L，滿足我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，若是接著使用膜法處置，那么能迅速滿足不同工藝的回用水需求，不但節(jié)省用水量，而且還能降低污水排放量。 上述提高的準(zhǔn)備工作，是為了優(yōu)化廢水水質(zhì)， 剔除污染物與漂浮物， 提高處理的總體效果，保證處置系統(tǒng)的可靠性，所以此工作在印染廢水處置中有著舉足輕重的作用。

3.2 關(guān)于微濾膜法

通過兼氧、 氣浮和初沉池等處置滿足要求的印染工業(yè)廢水，現(xiàn)已能滿足膜處置的進(jìn)水需求。 工藝力只要在超濾前添加自清理過濾器，確保進(jìn)水水質(zhì)小于 110μm 便可順利通過超濾要件。 相關(guān)人員在印染工廠依次在二沉池與初沉池滿足要求的廢水池里檢測其運(yùn)作情況， 可知后者的廢水因?yàn)闉槠∥镙^大，能迅速堵住微濾縫隙，水壓差持續(xù)升高，運(yùn)行非常不可靠。 但通過常規(guī)處置的前者便能一天內(nèi)始終維持多壓差不變，以后試驗(yàn)現(xiàn)象，可發(fā)現(xiàn)采用膜法來回用廢水，風(fēng)險(xiǎn)性極高，先采取常規(guī)處置然后再利用膜法來提升回用效率更加實(shí)用。

把陶瓷膜當(dāng)作廢水回用核心技術(shù)， 能取得事半功倍的效果。 把其和有機(jī)膜作比較，前者具備抗高溫、抗酸堿、耐微生物腐蝕、孔徑均衡、應(yīng)用時間久、容易清理等優(yōu)勢。 在大部分印染工藝?yán)?，通常染水的溫度要保持?80℃上下，若能把這些熱量全部回收，可節(jié)省諸多蒸汽。 在過濾濃度較大的染料廢水時，使用此種技術(shù)不但提高廢水利用率， 而且能獲得較高的經(jīng)濟(jì)利益。

3.3 關(guān)于超濾膜法處理

超濾材料眾多，可采用 PP、PES、PS、PVC 等材料的超濾要件來檢測運(yùn)行的可靠性， 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)檢測和結(jié)果發(fā)現(xiàn)無明顯差別。 中空超濾的運(yùn)用在國內(nèi)已相當(dāng)普及，而在印染廢水上的應(yīng)用國內(nèi)也才起步。 我公司在紹興某印染廠做回用印染廢水的試驗(yàn)，處理水量為 9~11m3/d，為期 45d，進(jìn)水水質(zhì)狀況為：通過生化與沉淀處置后符合標(biāo)準(zhǔn)的鹽分與放流水較少， 電導(dǎo)率為980～1650μs/cm 范圍內(nèi)， 色度范圍在 15~19 之間， 存在漂浮物 ，pH 在 6.7~7.5 之 間 ，COD 在 84~99mg/L 之 間 ，SS 在 44~63mg/L 之間，濁度：1NTU。

實(shí)驗(yàn)方法為：利用 PVC 外壓式超濾膜，尺寸為 9 寸，來處置符合標(biāo)準(zhǔn)的放流水，此膜面積等于 50m2，自動運(yùn)作形式，設(shè)置程序?yàn)椋?0min 運(yùn)行后，氣洗 15s，再反沖洗 30s，正洗 10s。在膜通量減少或者壓差提升的過程中，展開化學(xué)清理，一般采用堿洗的方式，此外還利用 NaClO 進(jìn)行消毒殺菌。

超濾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象剖析：出水水質(zhì)自污濁變得越來越透徹，透過液流量沒有任何變化，運(yùn)行維持在 30～40L/min，操作壓力穩(wěn)定在 0.05～0.09MPa 范圍內(nèi)運(yùn)行，內(nèi)部循環(huán)流量在 54~60L/min，回收率控制在 90%以上，詳見圖 1。 從取樣測定數(shù)據(jù)剖析：原水 SS 大 約 為 55mg/L，透過水基本無法檢測得 到，剔 除 SS 的比例大約為 98%， 效果比較明顯。 超濾膜進(jìn)一步澄清后色度10～18、濁度 0.10～0.30NTU，濁度有明顯降低，色度變化不大，是由于超濾膜的截留分子量在 10 萬道爾頓，而色素分子量較小，極宜通過超濾膜，詳見圖 2 和圖 3。 代表截留分子量十萬的超濾膜體系對漂浮物、 分子質(zhì)量較大有機(jī)物等雜物的剔除效果非常明顯。

在雙膜法處置過程中引進(jìn)超濾技術(shù)， 其關(guān)鍵作用體現(xiàn)在剔除水內(nèi)的膠體物愈大粒徑物， 為反滲透的常規(guī)可靠運(yùn)作打下良好基礎(chǔ)。 但進(jìn)行預(yù)處理時，檢測超濾出水的一個核心標(biāo)準(zhǔn)即產(chǎn)水的 SDI 與濁度。 中試中超濾把濁度維持在 0.4NTU 之下，滿足反滲透進(jìn)水對濁度的要求。 通過 50d 的連續(xù)實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)非常豐富，能為大系統(tǒng)的假設(shè)供應(yīng)合理根據(jù)。

3.4 關(guān)于反滲透膜法

用超濾技術(shù)處置后的廢水已非常透徹，幾乎為透明的，不能實(shí)現(xiàn)的是去除廢水力的顏色， 且存在一些添加劑的鹽分累積，干擾印染功能，特別是在水平較高的染整過程中回用依然要通過更加全面的納濾膜或者反滲透二次處置， 以此獲得滿足回收要求的水。 針對以上二者展開實(shí)驗(yàn)， 前者在剔除 COD以及大面積顏色上已取得一定成績， 在擁有大量 1 價鈉鹽的造紙廢水回用的水體中依然有部分鹽分累積， 因?yàn)槠湓诨赜眠^程中的耗能較后者少，因此得到人們一致好評。實(shí)驗(yàn)里選用了 2 個北斗星的低壓 5 寸聚酰胺復(fù)合反滲透膜要件，廢水第一部先通過了超濾體系的預(yù)處理，再以 75%的回收率，使膜保持穩(wěn)定運(yùn)行，操作壓力在 9～10bar，膜透過通量為 20~30L/h·m2；在上述操作工況下，經(jīng)過現(xiàn)場連 續(xù)做四十多天的試驗(yàn)。 反滲透脫鹽率穩(wěn)定在 95%以上，而 NF-90 的納濾膜的脫鹽率保持在 80%以上，COD 值也比較低，維持在 20mg/L以內(nèi)。

從色度檢測數(shù)據(jù)分析， 原水色度變化范圍大約為 10～20倍。 反滲濾透過液的色度可以控制在 2 倍左右， 反滲透膜的COD 的平均去除率 90％左右。 代表挑選的低壓膜截留色素與COD 功能有效，在放流水處置環(huán)節(jié)中非常適用，如圖 4~5 所示。放流水被處置過后接著采用膜法二次處置運(yùn)行會更加可靠，而沒有通過達(dá)標(biāo)處置的廢水因?yàn)閹в衅∥锊⑶?COD 較多，對膜造成不良影響，清洗較為頻繁，風(fēng)險(xiǎn)較大。 圖 5 顯示整個中試期間脫鹽率變化情況，反滲透的運(yùn)行比較穩(wěn)定，納濾膜的脫鹽率由于原水變化較大引起波動。 具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比如表 1 所示。

經(jīng)過上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，納濾與反滲透在剔除鹽分、色度和 COD 等過程中都有著良好表現(xiàn)，水體能回收再利用。 縱觀運(yùn)作數(shù)據(jù)，濃度較大的印染廢水里的 COD 和 SS 數(shù)值較高，反

滲透體系脫除效果不明顯， 但在處置濃度較低的放流水時運(yùn)作較為可靠，滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需求，能為大系統(tǒng)的建設(shè)供應(yīng)準(zhǔn)確根據(jù)。

4 實(shí)際應(yīng)用介紹

4.1 項(xiàng)目概況

浙江某印染企業(yè)欲將已達(dá)標(biāo)排放的部分廢水再回用，以滿足擴(kuò)大再生產(chǎn)所需補(bǔ)充的用水量，控制最終污水排放量。 經(jīng)過幾十天的試驗(yàn)驗(yàn)證， 確定選用普通處置融合膜法回用的技術(shù)， 就是通過普通耗氧兼氧生物處置過的達(dá)標(biāo)排放水通過超濾預(yù)處理，然后經(jīng)過反滲透處理后滿足印染工藝用水要求，落實(shí)此項(xiàng)目能節(jié)省質(zhì)量控制資金投入， 同樣也會為企業(yè)創(chuàng)造更多的價值。

4.2 膜法處置工藝流程

4.3 膜法運(yùn)用狀況

經(jīng)過不同印染廢水的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)階段開始創(chuàng)建 3200t/d 處置量的回收利用項(xiàng)目，為降低污水排放量，在當(dāng)下已處置滿足要求的廢水中回用 65%的水體到工藝用水線中， 保證 35%的污水達(dá)到三級排放標(biāo)準(zhǔn)，采用集成膜法工藝：混凝沉降→兼氧→好氧→二沉池→自清理濾器→超濾→反滲透處理， 脫鹽率高達(dá) 96%，獲得的純水能直接去工藝用水系統(tǒng)，以擴(kuò)大印染的產(chǎn)能。 在之前污水處理站搭建40×20m 的廠房，布置一系列膜處置設(shè)施。 系統(tǒng)里添加 2 臺膜面積大概在 2750m2 外壓式超濾裝備當(dāng)作預(yù)處理，然而再添加量臺膜面積在 2650m2 左右的反滲透裝置，廠房內(nèi)地溝直接通入原水調(diào)節(jié)池，所有沖洗清洗及超濾濃水均回到原水調(diào)節(jié)池，以提高水回收率。 為讓超濾運(yùn)行具有安全性與穩(wěn)定性，在放流水流進(jìn)超濾前設(shè)置自清理過濾器，過濾精度要在 75~79μm， 此系統(tǒng)選用高端的 PLC 程序掌控，全自動運(yùn)作。 計(jì)劃 2008 年 9 月底產(chǎn)水。 預(yù)計(jì)運(yùn)行成本可控制在 2.00 元/t 左右。 現(xiàn)企業(yè)投入 3500t/d 印染廢水回用系統(tǒng)不但節(jié)省了取水開銷，還降低了約有 75%的排放量，成本投入較直接在河里取水再處理的系統(tǒng)要更經(jīng)濟(jì)適用一些， 有效保證回用水質(zhì)，有助于提升商品質(zhì)量，減少成本投入，提升企業(yè) 商品在國際上的核心競爭力， 為其占有更多的市場份額提供有利條件，尤其是在提升企業(yè)環(huán)境效益上有著重大意義。

5 總 結(jié)

鑒于印染廢水中存在較多漂浮物與帶顏色的有機(jī)物體，無論哪種單一技術(shù)的處置都實(shí)現(xiàn)不了良好效果， 一定要關(guān)注膜分離技術(shù)和其余水處置技術(shù)的結(jié)合工藝探究， 發(fā)揮不同技術(shù)的優(yōu)勢和作用，打造深層處置的新技術(shù)。 膜技術(shù)的運(yùn)用為企業(yè)擴(kuò)充產(chǎn)能，加大生產(chǎn)規(guī)模創(chuàng)造了良好環(huán)境。 應(yīng)用之前的達(dá)標(biāo)排放的廢水處置設(shè)施， 融合膜技術(shù)二次開展深層處置后直接回用于一些高檔印染過程中，不但技術(shù)合理，并且在經(jīng)濟(jì)方面也能發(fā)揮較大作用，特別是在不遠(yuǎn)的明天，水價持 續(xù)增長，排污標(biāo)準(zhǔn)愈來愈高時，膜法將有更大的上升空間。

收稿日期：2018-12-18

作者簡介：胡茂華（1981-），男，工程師，大學(xué)本科，主要從事城市節(jié)水管理等工作，任節(jié)水綜合科科長。

胡茂華（杭州市公用事業(yè)監(jiān)管中心，浙江省 杭州市 310004）