微濾膜技術(shù)在印染廢水處理過程中的應(yīng)用探討

李麗

（遼寧省盤錦市環(huán)境科學(xué)研究院，遼寧 盤錦 124010）

1 引言

我國是紡織大國，印染行業(yè)每天有約400多萬t的廢水排放，占工業(yè)廢水排放量的1／10，且每年要耗用100億t清潔水，是我國用水量大、排放量大的工業(yè)部門之一［1］。印染廢水的處理一直是我國廢水治理研究的重點和難點。

印染廢水一直是難處理的廢水，它具有以下幾個特點:由大量游離態(tài)的染料殘留在水中引起的高色度；生產(chǎn)過程一般在高溫下進(jìn)行，導(dǎo)致廢水的溫度很高；由高分子合成印染助劑和染料所引起的難降解的COD濃度很高；許多印染助劑的鹽含量很高導(dǎo)致廢水的電導(dǎo)率很高；由于生產(chǎn)過程的氯漂白工藝和一些染料帶有的鹵素、硫磺、重金屬而使廢水中具有很高濃度的AOX、硫化物、重金屬。

印染廢水在工業(yè)廢水排放總量中占有非常高的比例，且廢水色度深、有機(jī)物濃度高、含鹽量大，廢水中染料組分復(fù)雜且大多數(shù)以芳烴及雜環(huán)化合物為母體。尤其是近年來，隨著產(chǎn)品質(zhì)量的日益提高，大多數(shù)工業(yè)染料趨向于具備抗光解、抗氧化、抗生物氧化的特點，這進(jìn)一步加大了廢水處理的難度。隨著水資源的日益短缺，印染廢水的深度處理和資源化回用已經(jīng)越來越引起人們的重視。

2 膜技術(shù)的應(yīng)用

2.1 膜分離技術(shù)處理印染廢水

膜分離技術(shù)處理印染廢水是通過對廢水中污染物的分離而達(dá)到廢水處理的目的，可以改變傳統(tǒng)廢水處理過程復(fù)雜、污染去除不徹底、工藝能耗高等缺點，使印染廢水處理相對簡單，無二次污染，而且能大量回收可再利用物質(zhì)和水膜分離技術(shù)在印染廢水回用中不僅能去除污水中殘存的有機(jī)物和色度，進(jìn)一步降低回用水的COD、BOD和色度；還能脫除無機(jī)鹽類，防止系統(tǒng)中無機(jī)鹽類的積累，確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。隨著膜技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究表明膜分離技術(shù)是印染廢水回用上最具有可行性的技術(shù)。

2.2 膜分離技術(shù)分類及優(yōu)點

膜分離技術(shù)是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，主要以濃度梯度、電勢梯度及壓力梯度作為推動力，通過膜對混合物中各組分選擇滲透作用的差異進(jìn)行分離、提純和富集的方法。

近幾十年來，膜分離技術(shù)應(yīng)用到印染廢水處理領(lǐng)域，形成了新的污水處理方法，包括微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）等，都是主要以壓力梯度作為傳遞分離的推動力。

3 微濾技術(shù)

3.1 微濾技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用

微濾的膜孔徑為0.05～20.00μm，一般能去除水中的細(xì)菌、固體微粒等，其分離機(jī)制與傳統(tǒng)的過濾篩分機(jī)制基本相同，膜物理結(jié)構(gòu)是分離效果的決定性因素。微濾主要用于染色廢漿和洗滌水中不溶物、懸浮固體等的脫除，以及超濾、納濾、反滲透的前處理。

3.2 微濾膜的主要特征及其分離過濾機(jī)理

微孔濾膜孔徑一般在0.01～10μm之間，多為對稱性多孔膜。其特征主要表現(xiàn)為具有高度均勻的孔徑分布，分離效率高；孔隙率高，一般可達(dá)到70%以上，有關(guān)資料報道約有107～1011個孔／cm2。同時絕大多數(shù)微孔濾膜的厚度在90～105μm之間，較薄，使其過濾速度大大提高，同其它過濾過程相比微孔濾膜為均一的連續(xù)體，過濾時沒有介質(zhì)脫落，不會造成二次污染。

膜分離機(jī)理十分復(fù)雜，影響因素多，基于已進(jìn)行的研究，可認(rèn)為流體通過膜的推動力主要是壓力差、分壓差、濃度差、電位差、化學(xué)位差等，選擇性和通量是膜分離的重要技術(shù)指標(biāo)。

3.3 膜污染和清洗

微濾膜污染分為兩個部分:一是液體中的膠體物質(zhì)及大分子物質(zhì)會與膜發(fā)生相互作用，在膜面上沉積形成一層凝膠層，又稱濾餅層；二是一些無機(jī)鹽等固體懸浮物進(jìn)入膜孔，引起膜孔堵塞。

目前，如何消除膜污染、強(qiáng)化過濾通量是國內(nèi)外技術(shù)人員一大研究熱點，己有的措施和控制方法主要是物理、化學(xué)法。物理法一般是指用高速水沖洗、空曝氣清洗、海綿球機(jī)械擦洗和反沖洗（空氣反吹沖洗、水反沖洗）及近年來研究較多的超聲波清洗等，其特點是簡單易行?；瘜W(xué)清洗通常是用化學(xué)清洗劑，如稀堿、稀酸、酶、表面活性劑、絡(luò)合劑和氧化劑等。此外，一些新的方法也正在開發(fā)中，如在進(jìn)料液中充入氣體、采用脈沖流動、讓膜處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)等。

3.4 微濾膜技術(shù)在印染廢水處理過程中的應(yīng)用

在MF用于印染廢水處理方面，人們也已經(jīng)做了相當(dāng)多的工作。王振余等人［2］采用孔徑為0.11μm的炭膜考察了甲基紫、蒽醌蘭、直接染料大紅、直接染料翠蘭等多種染料的脫色效果，染料的截留率都在95%以上。李文翠等人［3］采用經(jīng)椰殼炭化、粘結(jié)成型制備的植物基微濾炭膜（孔徑為0.5～1.0μm），研究了所制炭膜對印染廢水的處理效果。結(jié)果表明，對蒽醌藍(lán)染料分子（分子量為518）的截留率最高可達(dá)99%以上，并初步探討了炭膜處理印染廢水的機(jī)理。陶瓷微濾膜對含活性染料廢水的脫色率可達(dá)98%以上，透過液可作為回水使用；稀HNO3水溶液對陶瓷膜具有很好的清洗效果。氧化鋁微濾膜對不溶性染料的截留率能高達(dá)98%；而對于各種可溶性離子染料，經(jīng)加入表面活性劑預(yù)處理后，脫色率也可達(dá)96%～98%。在高聚物膜方面，采用Fenton試劑和聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維微濾膜對含有活性艷紅X－3B染料廢水的研究表明，色度平均去除率達(dá)92%，COD平均去除率可達(dá)53%以上。

然而，由于微濾膜的截留顆粒直徑一般在0.02～10μm之間，比印染廢水中的多數(shù)物質(zhì)的直徑大，因而微濾的應(yīng)用相當(dāng)有限。盡管MF可與絮凝等技術(shù)結(jié)合使用，以提高分離效率，但這會增加處理成本，并產(chǎn)生二次污染。因而，MF主要被用于染色廢漿和洗滌水中不溶物和懸浮固體物（如膠體）等的脫除，以及超濾、納濾和反滲透過程的前處理。

4 染色廢水中色度去除和染料回收

染色廢水主要來源于染色浴，水量較大，主要含染料、染色助劑、表面活性劑甚至有毒物質(zhì)等，水質(zhì)隨所用染料不同而不同，一般呈強(qiáng)堿性，特別是硫化染料和還原染料的染色廢水，pH值可達(dá)10以上，色度很高，COD比BOD5高很多，可生化性較差［4］。

由于染料品種繁多，染色廢水的處理需根據(jù)染料的種類、分子量、水溶性等性質(zhì)，選擇適宜的膜材料和膜分離技術(shù)。經(jīng)過膜分離后的透過液可循環(huán)使用，濃縮液用于回收染料。

由于微濾膜的截留粒徑比染色廢水中的多數(shù)染料直徑大，因而微濾的應(yīng)用經(jīng)常與吸附、絮凝等預(yù)處理技術(shù)結(jié)合，以提高分離效率。但這也會增加處理成本，并可能產(chǎn)生二次污染。對于靛藍(lán)類等不溶性染料，其直徑一般都在0.5～2.0μm，可選擇微濾或超濾技術(shù)處理。

20世紀(jì)80年代，有人開發(fā)了管式超濾膜回收染色廢水中的靛藍(lán)染料，該過程將截留的染料還原成可溶性染料后再循環(huán)利用。比較聚偏氟乙烯微濾膜和絮凝法對靛藍(lán)染料廢水的處理結(jié)果，結(jié)果表明:采用膜分離技術(shù)時靛藍(lán)染料截留率可在99%以上，其經(jīng)濟(jì)成本也優(yōu)于傳統(tǒng)的絮凝法。

5 結(jié)語

膜分離技術(shù)作為一種新型和高效的水處理技術(shù)已得到普遍重視。印染廢水種類多、成分復(fù)雜，如果各部分廢水混合后再處理，很難找到一種合適的解決工藝。膜分離技術(shù)處理印染廢水是一條在經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)上都具有很強(qiáng)可行性的途徑，并已在一些印染廢水的處理方面得到了實際應(yīng)用。膜分離法不僅可以有效地處理印染廢水，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，而且可以回收部分染料和印染助劑、提高水的利用率和能量利用率，因而必將具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，在治理中應(yīng)清濁分流、分質(zhì)處理、分段回用，充分發(fā)揮各個優(yōu)勢，以便找到膜分離的最佳工藝參數(shù)，使膜分離技術(shù)在印染廢水處理上實現(xiàn)工業(yè)化。膜分離技術(shù)是一種清潔生產(chǎn)工藝，能實現(xiàn)分離資源并回用，具有巨大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

然而，需要指出的是，膜分離技術(shù)在印染廢水的應(yīng)用方面還存在著一些需要解決的問題，如污垢的形成和膜孔的堵塞問題，有機(jī)膜的耐熱性和防菌性差、無機(jī)膜的成本高的問題，膜的壽命問題，膜分離設(shè)備一次性投資高的問題，高效清潔廉價的濃縮液和截留物的后處理技術(shù)問題等。只有當(dāng)這些問題得到較好的解決，膜分離在印染廢水的處理方面才能得到廣泛的應(yīng)用。

［1］鄭 祥，魏源送，樊耀波，等.膜生物反應(yīng)器在我國的研究進(jìn)展［J］.給水排水，2002，28（12）:52～53.

［2］王振余，郭樹才.炭膜處理染料水溶液的研究［J］.膜科學(xué)與技術(shù)，1997，17（5）:7～10.

［3］李文翠，郭樹才.炭膜處理印染廢水的研究［J］.碳素，2000（1）:35～37.

［4］何陸春，葛曉青，趙 景，等.光催化氧化和膜處理染色廢水及其回用［J］.染整技術(shù)，2002，27（10）:23～24.