印染廢水深度處理及回用技術(shù)的應(yīng)用

孔德紅,汝建華,奚旦立

(1.新疆芳婷針紡織有限責(zé)任公司,新疆烏魯木齊830074;2.東華大學(xué),上海 200051)

印染廢水深度處理及回用技術(shù)的應(yīng)用

孔德紅1,汝建華1,奚旦立2

(1.新疆芳婷針紡織有限責(zé)任公司,新疆烏魯木齊830074;2.東華大學(xué),上海 200051)

文章簡(jiǎn)要介紹了膜分離技術(shù),分析了陶瓷膜技術(shù)特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)及與各類膜分離技術(shù)比較,通過其在實(shí)踐中的應(yīng)用,顯現(xiàn)其在印染廢水深度處理及回用中應(yīng)用的前景。

膜分離技術(shù);陶瓷膜;深度處理;回用

1 前言

印染廢水一直以排放量大、處理難度高而成為廢水治理工藝研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,水資源緊缺已成為制約我國(guó)印染行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的限制因素。為了實(shí)現(xiàn)印染行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,印染廢水的資源化回用成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。在我國(guó),印染廢水普遍采用生化+物化處理工藝,出水水質(zhì)指標(biāo)一般不能達(dá)到廢水回用要求,須經(jīng)進(jìn)一步深度處理后才能實(shí)現(xiàn)回用。目前在水處理實(shí)際工程應(yīng)用中,除了原有技術(shù)改進(jìn)外,作為深度處理和回用技術(shù)主要有：生物濾池、活性炭吸附和膜技術(shù)等,其中膜分離技術(shù)是21世紀(jì)最有前途的技術(shù)之一。

2 膜分離技術(shù)

膜技術(shù)在環(huán)境工程中應(yīng)用包括生物膜技術(shù)和膜分離技術(shù)等二大類。生物膜技術(shù)是利用微生物(原生動(dòng)物)棲息在填料上,在好氧或厭氧條件下利用微生物分解有機(jī)物,如生物接觸氧化放置填料的氧化池、兼氧池等;利用活性碳等濾料作為載體著膜,結(jié)合過濾成為生物濾池。膜分離技術(shù)是利用膜的孔隙以阻留和通過不同物質(zhì)達(dá)到分離目的,例如超濾、反滲透、微濾等。特別是超濾、反滲透在制造純水、飲用水、高純產(chǎn)品制造、分離等方面顯示了卓越性能。其在環(huán)境工程中應(yīng)用是當(dāng)前世界研究熱點(diǎn)。

近年來,用膜技術(shù)進(jìn)行廢水深度和回用是水處理技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一,用超濾或反滲透處理生活污水、工業(yè)廢水的報(bào)道有很多,特別是應(yīng)用膜生物反應(yīng)器處理各種廢水的效果相當(dāng)好,一般可達(dá)到某些回用目標(biāo)。但膜分離技術(shù)在環(huán)境工程中(廢水處理或廢氣處理)應(yīng)用推廣有兩大難點(diǎn)：第一是膜組件、膜設(shè)備價(jià)格高,由于阻力大,因此運(yùn)行費(fèi)用高,加上膜的使用壽命相對(duì)較短,造成膜的更換費(fèi)用高;第二,膜分離性能優(yōu)良但能耗大,僅以超濾為例,廢水處理效果很好,但運(yùn)行費(fèi)用一般難以承受,以國(guó)內(nèi)用自來水制純水來分析,水價(jià)幾乎和油價(jià)相近,這對(duì)廢水治理來講是極大的障礙。

因此,價(jià)格低廉、通量大的膜的處理技術(shù)將是未來膜分離技術(shù)能夠得到推廣應(yīng)用的前提。

3 陶瓷膜分離技術(shù)

陶瓷膜分離技術(shù)是東華大學(xué)研制開發(fā)的一種膜處理技術(shù)。以陶瓷膜技術(shù)為基礎(chǔ),結(jié)合混凝沉淀、陶粒過濾等技術(shù)所組合的一種復(fù)合分離技術(shù),其陶瓷膜孔徑介于超濾與微濾之間。這一技術(shù)主要用于環(huán)保領(lǐng)域水與廢水深度處理及回用。

3.1 陶瓷膜的類別及優(yōu)點(diǎn)

陶瓷膜是無(wú)機(jī)膜的一種,其特點(diǎn)是原料來源廣泛、價(jià)格低廉,與超濾和反滲透膜相比無(wú)疑具有很大的吸引力。當(dāng)然膜分離技術(shù)的前處理對(duì)防止膜的堵塞、便于反沖洗及穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的作用。陶瓷膜與有機(jī)膜相比其主要優(yōu)點(diǎn)：一是耐高溫,可以在低于1000℃下穩(wěn)定使用,適用于處理高溫、高粘度流體(水和氣體);二是機(jī)械強(qiáng)度高,在高壓或大的壓差下使用不會(huì)變形;三是化學(xué)穩(wěn)定性好,能抗微生物降解,對(duì)于有機(jī)溶劑、腐蝕性氣體和微生物侵蝕,表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性;四是使用壽命長(zhǎng),可使用3～5年,甚至8～10年。

3.2 陶瓷膜技術(shù)特點(diǎn)

(1)使污染物分子聚集到微米級(jí)及以上并沉淀分離毫米級(jí)污染物;(2)用所研制的多孔陶粒分離5μ以上微粒,以保證第三道“膜”有足夠時(shí)間不需反沖;(3)使用可根據(jù)需要調(diào)整孔徑的膜分離一定粒徑物質(zhì)以達(dá)到分離污染物、凈化水質(zhì)、氣體、回收資源等目的。這一技術(shù)包括二類,一類是膜分離技術(shù)與物化技術(shù)(混凝、沉淀、陶粒過濾等)相結(jié);另一類是膜分離技術(shù)與生化技術(shù)相結(jié)合。陶瓷膜、陶粒的開發(fā)大大降低了膜分離設(shè)備成本,而降低運(yùn)行能耗勢(shì)必適當(dāng)加大孔徑,途徑有二：一是使分子“凝聚”;二是適當(dāng)放大孔徑使之在超濾、微濾之間。

3.3 陶瓷膜分離技術(shù)與各種膜分離技術(shù)的比較

3.3.1 各種分離技術(shù)根據(jù)其孔徑(或通徑)及操作條件不同,其應(yīng)用范圍也不同。表1是各種膜分離技術(shù)比較表。

表1 各種膜分離技術(shù)比較表

由表1得,陶瓷膜分離技術(shù)使用了通量大的膜,以此降低運(yùn)行成本。

3.3.2 將物化處理(加藥混凝沉淀)、優(yōu)質(zhì)多孔陶瓷膜過濾和陶瓷管膜分離三項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化組合,具有價(jià)格低廉、運(yùn)行能耗低的優(yōu)點(diǎn)。

3.3.3 陶瓷膜技術(shù)采用了陶瓷膜和陶粒,與超濾膜相比,同樣處理規(guī)模,設(shè)備價(jià)格僅為1/4;能耗(電耗)僅為1 kwh/t水左右,是超濾的1/5;通量達(dá)0.312～0.810t/m2·h,而一般纖維膜只有0.015～0.025t/m2·h。這種低價(jià)格、低能耗、大通量的技術(shù),為膜技術(shù)應(yīng)用在廢、污水深度處理及回用工程化奠定了基礎(chǔ)。

3.3.4 將印染廢水污泥和河道淤泥作為陶粒,陶瓷管的發(fā)孔劑原料和建筑材料作添加劑,可有效利用廢物并資源化。

3.3.5 采用陶瓷膜和動(dòng)態(tài)涂膜技術(shù),可形成預(yù)期孔徑的無(wú)機(jī)膜,運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。

3.3.6 與原有印染廢水的生化氧化法處理技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化結(jié)合,且運(yùn)行成本較低,對(duì)紡織印染原有處理設(shè)施的改造和實(shí)現(xiàn)回用提供技術(shù)保障。

4 陶瓷膜分離技術(shù)在針織印染廢水處理及回用中的應(yīng)用

4.1 工藝路線

實(shí)施清、濁分流方案：

輕污染水→水解氧化→好氧→復(fù)合反應(yīng)器→陶瓷膜→回用

濃污染水→水解調(diào)節(jié)池→混凝池→酸化水解池→接觸氧化池→生物濾池→脫色池→排放

4.2 處理效果

以1000m3/d原有印染污水處理設(shè)施,經(jīng)改造并使用陶瓷膜處理技術(shù)及設(shè)備,通過上述工藝路線的處理過程,小試后各階段的去除效果分別見表2、表3。

表2 濃污水(250m3/d)各處理單元處理效果

表3 輕污水(750m3/d)各處理單元處理效果

通過上述測(cè)試,濃污水可做到達(dá)標(biāo)排放,而輕污水經(jīng)亞濾系統(tǒng)陶瓷膜技術(shù)處理后,50％實(shí)現(xiàn)回用。

4.3 運(yùn)行成本分析

式中：N—常用設(shè)備電機(jī)功率之和95 kW

d—電費(fèi)單價(jià),設(shè)0.6元/度;

K—取2.2。

E1=226,960元/年。

工資福利費(fèi)E2：

每人每年工資福利以12,000元計(jì),

E2=3×12,000=36,000元/年。

折舊提成費(fèi)E3：

E3=直接費(fèi)×4.2％

E3=153,090元/年。

檢修維護(hù)費(fèi)E4：

E4=直接費(fèi)×1％;E4=36,450元

其它費(fèi)(行政管理費(fèi),輔助材料費(fèi))E5：E5=(E1+E2+E3+E4)×10％;E5=45,250元

藥劑費(fèi)E6：藥劑費(fèi)(混凝和污泥濃縮)平均估算每噸廢水0.50元;

以上費(fèi)用不包括污泥處理費(fèi)用。

運(yùn)行費(fèi)用=[(E1+E2+E3+E4+E5)/1000t/日×330天/年]+0.50元/t=2.00元/t

同時(shí)回用350t/日以噸水0.6元計(jì),節(jié)約350t/日×330日/年×0.6元/t=69300元/年

回收熱能每年 231tce,相當(dāng)于統(tǒng)配煤311.8t。

5 結(jié)論

陶瓷膜分離技術(shù)現(xiàn)也是膜分離技術(shù)的一類,管理簡(jiǎn)單,運(yùn)行成本低,且具有膜分離技術(shù)的一系列優(yōu)點(diǎn)。在印染廢水回用方面,能有效降低水中電導(dǎo)率、總固體、硬度等,具有良好的除鹽脫色效果,具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]鄭濤,徐竟成,金兆豐.印染企業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用分析探討[J].化學(xué)世界 ,2004,49(增刊)：239 —240.

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[4]國(guó)家環(huán)?？偩挚萍紭?biāo)準(zhǔn)司.印染廢水污染防治技術(shù)指南[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2002.

[5]劉茉蛾等編.膜分離技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

[6]中國(guó)紡織工業(yè)協(xié)會(huì)編著.中國(guó)紡織工業(yè)發(fā)展報(bào)告(2009/2010)[M].北京：中國(guó)紡織出版社,2010.

Application of Printing and Dyeing Wastewater Treatment and Reuse Technology

Kong Dehong1,Ru Jianhua1,Xi Danli2
(1.Xinjiang Fangting Weaving&Knitting Co.,Ltd.,Urumqi 830074,China;2.Donghua University,Shanghai 200051,China)

Membrane separation technology was introduced briefly.The characteristics,advantages of ceramic membrane technology and the comparation with other kinds of membrane separation technology were analysed.The prospects of its application in printing and dyeing wastewater treatment and reuse were revealed.

membrane separation technology;ceramic membrane,advanced treatment;reuse

X791

：A

：1009-3028(2011)02-0038-03

2011-02-18

孔德紅(1970—),女,河南許昌人,工程師。