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微滤-反渗透技术在印染废水回用中的应用

                 微滤-反渗透技术在印染废水回用中的应用
                        孙琪娟1,孙长顺2,徐军礼3,纪慧军1
    ( 1. 陕西工业职业技术学院,陕西咸阳712000; 2. 陕西省环境科学研究设计院,陕西西安710060; 3. 中机工程启源工程有限公司,陕西西安710045)
    摘要: 分析了印染废水传统深度处理回用技术,简要介绍了微滤- 反渗透联合技术的原理及特点,并通过微滤- 反渗透联合工艺在印染废水回用中的研究应用,指出该技术在该领域应用前景及发展方向。
    关键词: 微滤- 反渗透联合工艺; 印染废水; 废水回用
    中图分类号: X703 文献标识码: A 文章编号: 1008 - 021X( 2015) 02 - 0141 - 02
    纺织印染行业是工业用水、排水大户,其废水排放量和污染物总量分别位居全国工业部门第二位和第四位,而印染废水的回用率只有7%,是所有行业中水回用率较低的行业。加入WTO 后,我国纺织印染行业用水的需求量不断增大,供给量却相对减少,随着水资源的日益紧缺以及国家对印染行业出水水质标准的不断提高,印染废水的深度处理与回用已成为解决环境污染及缓解用水困难的措施之一,也是企业提高竞争力、提质升级的重要举措。
    我国印染废水处理普遍采用物化处理+ 生化处理工艺,但传统水处理技术仅能消除部分污染物,将COD、BOD 以及重金属等污染物指标降到安全排放标准或杂用( 中水) 标准,但无法完全消除排水中所含的微量溶解性污染物,出水水质不能达到废水回用要求[1 - 2]。用传统处理工艺和膜技术集成,可彻底去除这些污染物,达到废水回用要求,微滤- 反渗透技术因其高脱盐、脱色性能,适用于印染废水回用而受到广泛关注。
    2· 印染废水传统深度处理回用技术
    目前国内外对于印染废水的深度处理大多集中在高级氧化、强化絮凝、活性炭吸附及膜分离等方面,由于印染废水成分复杂,单一处理工艺均很难使废水达标排放,需对不同处理工艺进行优化组合。
    目前研究较多的组合工艺有生物活性炭、混凝一微滤、臭氧一活性炭等工艺,生物活性碳采用自然挂膜,反应进程缓慢; 混凝法会降低废水的可生化性,并产生污泥,形成二次污染; 臭氧技术不仅费用高昂,而且运行管理复杂。传统的印染废水回用工艺无论采用哪几种方法的组合,其共同存在的缺点是: ①工艺流程长、废水处理过程中物化反应进程缓慢、废水处理设施庞大、占地面积大; ②废水只能集中处理,对于城市废水而言,地下排污管网工程庞大,必然造成废水处理工程总投资巨大; ③处理后的水质不稳定,对难降解的可溶性有机物、磷、氮等营养性物质处理不彻底,且运行综合费用高。④一般出水水质较差,回用水的回用率较低,一般在20% ~ 30%左右,主要回用于水质不太高的前道工序。
    随着印染工业的发展和印染产品质量的提高,传统的印染废水回用技术已不能满足高质量印染废水水质的要求,寻找到一种更简单、实用、有效、经济的废水处理及回用组合工艺成为当务之急。
    3 ·微滤- 反渗透技术原理及特点
    微滤是以静压差为推动力,利用膜的筛分作用进行分离的膜过程,其分离机理与普通过滤相类似,但过滤精度较高,可截留0. 13 ~ 15 的微粒或有机大分子。微滤因微孔滤膜结构不同,分离机理不尽相同,大致分为机械截留作用、吸附截留作用、架桥作用等,其中以物理的截留作用为主。反渗透分离技术的原理基于稀浓溶液之间的渗透压,当用一张半透膜将稀、浓溶液隔开时,稀溶液会向浓溶液渗透并保持相应的渗透压。如果对浓溶液施加大于渗透压的压力,则浓溶液会向稀溶液一侧渗透,使溶质由浓溶液向稀溶液转移。通过反渗透可获得浓液和清液,浓液可用于回收盐类,清液可回用。
    但反渗透技术应用于印染废水回用的最大障碍是反渗透膜污染,印染废水二级生化出水中含有一定的悬浮物、有机物、胶体和微生物,悬浮物堆积于膜表面形成滤饼,溶解性有机物粘附于膜面形成凝胶层,胶体物质或微生物等也会依附于膜面而造成膜污染。反渗透技术应用于印染废水回用的关键是选择合适的预处理技术,预处理的好坏直接影响反渗透运行的成效。
    微滤- 反渗透联合工艺是以微滤( MF) 作为反渗透(RO) 的预处理手段,不仅能进一步降低废水的COD 和色度,减轻有机物、微生物等对膜造成的污染,延长膜的清洗周期和寿命,降低总体运行成本,而且可以去除废水的浊度,使出水水质满足反渗透( RO) 进水水质要求。
    4· 微滤- 反渗透联合工艺在印染废水回用中的应用
    与传统印染废水回用工艺相比,反渗透( RO) 系统具有优良的脱盐、脱色性能,与微滤联合,既能有效降低废水COD、浊度、电导率等,又可避免反渗透膜污染,处理废水达到印染废水回用标准。
    张云等[3]采用连续微滤( CMF) + 反渗透( RO) 技术对印染废水进行深度处理,研究CMF + RO 集成工艺的处理效果。处理工艺流程见图1。

    在整个处理工艺中,以微滤作为反渗透的预处理手段,经连续微滤系统处理后,浊度大幅度降低,去除率最高达97. 9%,浊度小于0. 1NTU,满足RO 对进水对进水水质的要求。
    采用连续微滤( CMF) + 反渗透( RO) 技术对印染废水进行深度处理,试验结果表明,CMF + RO 处理系统运行稳定,对CODCr、色度、浊度、电导率的去除率均达98% 以上,RO 出水水质优于自来水,各项水质指标均满足印染工艺回用水的要求。徐竟成等以微絮凝过滤、加氯消毒、微滤为预处理工艺,与部分回流反渗透系统形成微滤- 反渗透组合工艺,对印染废水回用处理进行工艺研究。其工艺流程见图2。

    结果表明,反渗透系统对总硬度、氯化物、硫酸根和钠离子的去除率分别为90%、95%、90%、95% 以上,产水电导率小于150μS /cm,脱盐率达到95%以上。
    5· 微滤- 反渗透联合工艺应用于印染废水回用的发展方向
    自70 年代初美国的J. JPorter、C. A. Brandon 将反渗透技术用于印染废水处理以来,反渗透技术就引起人们的关注。反渗透( RO) 系统具有优良的脱盐、脱色性能,满足了印染生产用水高脱盐、脱色的要求,但因其反应条件苛刻、膜易污染等缺点而使其应用受到限制。
    所以,当前微滤- 反渗透联合工艺应用于印染废水的回用有两个发展方向:
    5. 1 滤- 反渗透联合工艺膜及组件的研制
    新反渗透膜的发展主要集中于以下几点: ①高盐截留率; ②低压操作; ③膜寿命长; ④抗污染、抗溶剂、低成本、大通量; ⑤耐高温、耐酸碱及耐腐蚀。
    反渗透膜的最新发展[5],包括了无机膜,尤其是分子筛膜。无机膜具有很高的离子截留性能,但成本高,制备条件苛刻,难以获得完全无缺陷的膜,其工业化应用受到限制,且现有技术无法制备超薄的无机膜,致其渗透通量较低。杂化膜融合了无机材料和有机材料的优点,具有很大的发展潜力,其在提高膜的分离性能及抗污染性方面有很好的应用前景。而新型有机膜的制备还在初级阶段,目前新型反渗透有机膜材料的研究仍未取得突破性的进展。
    5. 2 反渗透膜与微滤、超滤等的有机组合应用
    反渗透系统之前要求有好的预处理,建立在传统工艺基础之上的组合工艺,对反渗透膜有非常高的潜在污染,当前反渗透技术应用于印染废水回用的试验研究和工程实例中,多以微滤和超滤作为反渗透技术的预处理手段,出水中悬浮物和胶体含量比传统预处理工艺低很多,反渗透膜的污染速度大幅下降。
    6 ·结束语
    微滤- 反渗透联合工艺在印染废水回用方面,能有效降低废水COD、浊度、电导率等,具有良好的除盐脱色效果。随着反渗透膜材料的开发,膜结构与性能的改善,膜工程问题的逐步解决,微滤- 反渗透联合工艺在印染废水回用方面具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]国家环保总局科技标准司. 印染废水污染防治技术指南[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 2002.
[2]化学工业出版社组织编写. 水处理工程典型设计案例[M]. 北京: 化学工业出版社, 2001.
[3]张云. 印染废水回用的连续微滤/反渗透技术[J]. 印染, 2012( 24) : 30 - 32.
[4]徐竟成,许健,李光明. 微絮凝- 微滤用于印染废水回用反渗透预处理的试验研究[J]. 环境工程学报, 2007,1( 11) : 64 - 68.
[5]陈欢林,翟新营,张林,等. 新型反渗透膜的研究进展[J]. 膜科学与技术, 2011, 31( 3) : 101 - 107.
( 本文文献格式: 张会,汤建锋. 氨压缩制冷系统中液氨储槽的隐患排查与风险分析[J]. 山东化工,2015,44( 2) : 141 -142,145. )


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