連續(xù)微濾應(yīng)用于印染廢水反滲透預(yù)處理的研究

張 云，楊柳俊

(江蘇省水文水資源勘測局南通分局，江蘇南通 226006)

紡織印染業(yè)是我國5大廢水排放行業(yè)之一，每天排放的印染廢水300萬～400萬t，且廢水中有機(jī)污染物含量高。實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度，落實(shí)用水總量、用水效率、納污總量3條紅線管理，必須對印染業(yè)廢水進(jìn)行再生處理回用，這也是建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的必經(jīng)之路。

越來越多的研究表明，膜分離技術(shù)是印染廢水回用最可行的技術(shù)之一[1-2]。反滲透(以下簡稱RO)具有優(yōu)異的脫色、脫鹽效果，其出水水質(zhì)完全能夠滿足紡織印染工藝廢水回用的要求。而預(yù)處理效果直接影響著RO系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、RO膜的使用壽命與清洗周期等[3-4]。本實(shí)驗(yàn)通過測定COD、膜污染指數(shù)(SDI)值、濁度、色度來研究連續(xù)微濾(以下簡稱CMF)為印染廢水回用RO系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理的可行性。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

廢水來源于南通某印染企業(yè)二沉池出水，該印染企業(yè)主要從事短纖，長絲坯布，色織布，絨布和精、粗毛布的生產(chǎn)與銷售，其廢水主要來源于染色工段，廢水的主要成分為COD、BOD5、色度等，COD的質(zhì)量濃度在1200～1800 mg/L，色度在300～450 PCU。采用“水解酸化+接觸氧化+砂濾池”工藝進(jìn)行廢水處理，經(jīng)處理后的出水水質(zhì)達(dá)到膜處理裝置的進(jìn)水要求，即 pH=6～9，ρ(COD)≤180 mg/L，ρ(BOD5)≤25 mg/L，ρ(SS)≤70 mg/L。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方法

圖1 CMF+RO系統(tǒng)的工藝流程

CMF膜選用天津膜天膜工程技術(shù)有限公司研制的內(nèi)壓式聚偏氟乙烯中空纖維濾膜組件(?160 mm×1730mm)1根，膜表面積為40m2。CMF+RO運(yùn)行的工藝流程見圖1。RO膜采用陶氏TW30～4014膜組件。RO裝置由高壓泵、兩段RO膜及出水箱組成。

CMF進(jìn)水為原污水處理系統(tǒng)水解酸化+接觸氧化+砂濾池的出水，水質(zhì)指標(biāo)為:ρ(COD)=168.2 mg/L，濁度為 20 NTU，ρ(SS)=63.2 mg/L，pH=6～9，色度為30 PCU。RO實(shí)驗(yàn)進(jìn)水為本實(shí)驗(yàn)中的CMF產(chǎn)水。

1.3 測定指標(biāo)與方法

實(shí)驗(yàn)中通過測定CMF+RO系統(tǒng)運(yùn)行的壓力來考察膜系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，測定COD質(zhì)量濃度、SDI值、濁度、色度來研究CMF為印染廢水回用RO系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理的可行性。實(shí)驗(yàn)中COD質(zhì)量濃度的檢測采用重鉻酸鉀法，濁度的檢測采用分光光度法，SDI值的測定采用SDI值測定儀法，色度的檢測采用鉑鈷比色法，電導(dǎo)率的檢測采用電極法。

2 結(jié)果與討論

2.1 CMF系統(tǒng)運(yùn)行壓力情況

對CMF系統(tǒng)的運(yùn)行壓力進(jìn)行跟蹤測定，結(jié)果見圖2。

圖2 CMF運(yùn)行壓力變化情況

由圖2可見，在1個月的運(yùn)行過程中，CMF的運(yùn)行壓力變化很小，運(yùn)行情況十分穩(wěn)定，這主要因?yàn)椴捎昧撕懔髁?滲透通量為1000 L/(m2·h))的CMF運(yùn)行方式。

2.2 CMF系統(tǒng)對COD的去除效果

對CMF系統(tǒng)進(jìn)出水的COD質(zhì)量濃度值進(jìn)行連續(xù)1個月的跟蹤監(jiān)測，結(jié)果見圖3。

圖3 CMF膜過濾對COD的截留情況

由圖3可見，CMF系統(tǒng)進(jìn)水中COD質(zhì)量濃度值存在較大的波動，但通過微濾膜的截留作用，產(chǎn)水中的COD質(zhì)量濃度值基本穩(wěn)定在100 mg/L上下，去除率最高可以達(dá)到40%左右，這保證了膜出水水質(zhì)具有較高的穩(wěn)定性，提高了印染廢水回用的可靠性。

2.3 CMF系統(tǒng)過濾產(chǎn)水的膜污染指數(shù)值變化情況

CMF產(chǎn)水的膜污染指數(shù)值是RO進(jìn)水水質(zhì)的主要控制指標(biāo)，它表征水中膠體和懸浮顆粒等的數(shù)量，直接關(guān)系到RO膜的運(yùn)行壽命[5-7]。實(shí)驗(yàn)中采用SDI值測定儀來測定膜污染指數(shù)值:在膜直徑為47 mm、微孔直徑為0.45 μm的微孔濾膜上連續(xù)加入一定壓力(30 PSI，相當(dāng)于2.1 kg/cm2)的被測定水，記錄濾得500 mL水所需的時間Ti和15 min后再次濾得500mL水所需的時間Tr，按式(1)求得阻尼系數(shù)PI。

式中，SSDI為 SDI值，15 指15 min。

為掌握微濾膜產(chǎn)水的情況，連續(xù)18 d對膜產(chǎn)水的膜污染指數(shù)值進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，結(jié)果見圖4。

圖4 CMF產(chǎn)水SDI值變化情況

從圖4來看，膜產(chǎn)水的SDI值一直維持在一個較低的水平，大部分?jǐn)?shù)值均在1.5以下，而進(jìn)入RO膜的污染指數(shù)值一般要求小于5[8]，這一方面表明CMF有著較好的出水效果，同時也表明CMF系統(tǒng)出水滿足進(jìn)入RO處理工藝的基本要求。

表1 CMF產(chǎn)水、RO產(chǎn)水、自來水水質(zhì)對比

2.4 CMF系統(tǒng)對色度的去除效果

為考察CMF系統(tǒng)對色度的去除效果，對CMF系統(tǒng)進(jìn)水、產(chǎn)水的色度進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，結(jié)果見圖5。由圖5可見，微濾膜過濾后，水的色度有了明顯降低，進(jìn)水的色度約為產(chǎn)水的4～8倍。

圖5 CMF系統(tǒng)對色度的去除效果

2.5 CMF系統(tǒng)對電導(dǎo)率的去除效果

為考察CMF系統(tǒng)對電導(dǎo)率的去除效果，采用電導(dǎo)率儀法對CMF系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)的電導(dǎo)率進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。結(jié)果表明，微濾膜出水的電導(dǎo)率降低程度很小，產(chǎn)水的電導(dǎo)率維持在4500～7500 μS/cm左右。這可能是由于膜截留的顆粒及膠體物質(zhì)仍對離子有一定的吸附作用。

2.6 RO 深度處理

RO是CMF后的一道工序，具有優(yōu)異的脫色、脫鹽效果。對CMF膜產(chǎn)水進(jìn)行RO處理研究，首先要對RO膜處理的壓力變化情況進(jìn)行跟蹤測定，結(jié)果見圖6。

圖6 RO系統(tǒng)的運(yùn)行壓力變化

由圖6可看出，經(jīng)過CMF的預(yù)處理后，RO系統(tǒng)基本保持穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)行壓力為1.1～1.2 MPa。電導(dǎo)率是反映RO膜截留性能的一個重要指標(biāo)，也是衡量印染廢水是否可以回用的一個重要指標(biāo)[9-10]。圖7顯示RO系統(tǒng)產(chǎn)水電導(dǎo)率變化情況。由圖7可知，整個RO過程中產(chǎn)水電導(dǎo)率都維持在120 μS/cm以下，脫鹽率始終穩(wěn)定在98%以上，達(dá)到了印染廢水的回用標(biāo)準(zhǔn)。

圖7 RO系統(tǒng)產(chǎn)水電導(dǎo)率變化情況

在進(jìn)水壓力1.2 MPa的條件下，RO系統(tǒng)進(jìn)水、產(chǎn)水的具體水質(zhì)指標(biāo)見表1。

從表1中可以看出，RO對CMF產(chǎn)水中的大部分污染物均具有很高的去除率，對于常見的、Cl－、Ca2+、Mg2+等離子，去除率均大于99%，產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于自來水的水質(zhì)，完全滿足紡織印染工藝的要求。

3 結(jié)論

a.對印染廢水二級生化處理后達(dá)標(biāo)的廢水，采用CMF膜進(jìn)行預(yù)處理，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水色度、SDI值均達(dá)到RO系統(tǒng)進(jìn)水的要求。

b.經(jīng)CMF系統(tǒng)預(yù)處理后，RO系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，出水水質(zhì)完全滿足紡織印染工藝的要求?！癈MF+RO”系統(tǒng)應(yīng)用于印染廢水的再生回用處理，自動化、連續(xù)化程度高，投資回收期短，具有較好的推廣前景。

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