印染廢水雙膜法（CMF—RO）深度處理及回用研究

張鵬翔　劉瓚　張璐

【摘要】在水資源利用過程中，工業(yè)廢水回收利用一直是企業(yè)技術(shù)革新的重要內(nèi)容。本文主要從印染廢水膜處理技術(shù)角度出發(fā)，重點對雙膜法（CMF-RO）深度處理技術(shù)以及相關(guān)運行成本進行了剖析，以供同行參考。

【關(guān)鍵詞】廢水處理；回用；印染廢水雙膜法

1、引言

水在印染行業(yè)中作為染料、藥劑、助劑等的溶劑，漂洗織物也需要水，行業(yè)用水量大，隨著水資源的日益短缺和水費不斷上漲，該行業(yè)對廢水的循環(huán)使用及回用提出了更高的要求，廢水回用技術(shù)勢必逐步推廣。要實現(xiàn)印染廢水的大規(guī)?；赜?，需將廢水回用至印染生產(chǎn)過程中，而印染生產(chǎn)用水對水質(zhì)CODcr、色度、硬度、含鹽量等有指標有較為嚴格的要求?！都徔椚菊I(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ471-2009）中給出指導(dǎo)性的意見：

印染廢水COD、色度、鹽度較高，傳統(tǒng)的處理技術(shù)難以滿足回用的要求。雙膜技術(shù)是目前國際上研發(fā)和工程化應(yīng)用的熱點，作為一種有效的工程預(yù)處理手段，超濾可去除廢水中大部分濁度和有機物，從而能減輕反滲透膜的污染，延長膜的使用壽命，減少膜工程的運行成本。反滲透不僅能有效去除有機物、降低COD，而且具有優(yōu)秀的脫鹽效果。出水品質(zhì)能直接回用于印染環(huán)節(jié)。

2、印染廢水膜處理技術(shù)

2.1 超濾及微濾膜技術(shù)

印染廢水的深度處理一般在生化二級處理之后進行，而作為反滲透的預(yù)處理系統(tǒng)，連續(xù)膜過濾（CMF）可替代傳統(tǒng)絮凝、機械過濾、精濾等RO膜前處理工藝，可有效去除水中的膠體、細菌、微生物、懸浮物等，污染指數(shù)（SDI）可小于3，大大減少設(shè)備的占地面積，系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)搞并且水質(zhì)穩(wěn)定，在處理印染廢水時優(yōu)勢十分明顯，可以保證反滲透系統(tǒng)的長期連續(xù)運行并延長防滲透系統(tǒng)的使用壽命，是新一代的高效水處理系統(tǒng)工藝。

連續(xù)膜過濾（CMF）指的是，以微濾亦或超濾膜為中心，配備規(guī)格一致的管路與閥門，智能清洗體系，助劑添加體系與智能管控體系，構(gòu)成一套能夠完成連貫操作產(chǎn)水，在線膜清理體系，進而實現(xiàn)持續(xù)運行的目標。不管是超濾，還是微濾，對膠體與懸浮物質(zhì)的清除機理均是機器篩選，差異體現(xiàn)在膜孔徑的尺寸，前者的孔徑小于后者，后者的孔徑分布通常在1至10um，而前者的孔徑通常在0.1至1um。因此必須要在反滲透處置之前對廢水實施反復(fù)微濾亦或超濾處置，降低反滲透膜的運作負載和膜的污染。和微濾膜比較，超濾膜的水質(zhì)更優(yōu)良，可是因為壓力高，操控運行的能量消耗也比較多。

微濾膜和超濾膜的加工技藝比較簡單，當前我國和海外擁有連續(xù)過濾技術(shù)的膜企業(yè)和膜組件見下表2所示。

如果膜被雜物污染，一定要對其進行清理。連續(xù)過濾體系中，膜的污染大致有下述類型：（1）有機物污染；（2）顆粒物污染；（3）微生物污染。膜的污染物清理大致包括兩種，其一是水力清洗；其二是化學(xué)清洗。

（l）水力清洗。水力清洗重點依托速度非?？斓乃鞯臎_洗，清除膜表層的顆粒雜物和對膜附著性能較弱的污染物。依照清洗方式的差別能夠分成三種，一種是靜置浸泡反沖洗，第二種是反沖洗，第三種是汽水反沖洗，第二種清洗方式，清水從產(chǎn)水的一側(cè)進入到膜中，進而入水的一邊吸附膜表層的雜物被清洗出來。第一種與第三種清洗方法在第一種方式的基礎(chǔ)上各自引進了清水浸泡與壓縮空氣先進科技。其中引入壓縮空氣能夠推動膜管中膜絲的互相摩擦和運動，迫使雜物與膜分開，能夠在一定程度上提升只進行反沖洗的成效。

（2）化學(xué)清洗。連續(xù)膜過濾時，存有有機物在膜表層的累積問題，此種有機物難以采用水力清洗的方式清除干凈，當積累到一定濃度，一定要采用化學(xué)清洗的方式才能夠?qū)⑵淝宄；瘜W(xué)清洗時運用的化學(xué)制劑能夠分成下述幾個大類：氧化劑，表面活性劑，酸，堿，鰲合劑，還原劑，每一種制劑的添加對于類別不一樣的污染物有不同的清理效果，其清理的機理也存有差異。經(jīng)過添加酸制劑，能夠?qū)o機顆粒物講解為可溶性鹽類，進而達到清理目的；堿能夠和有機物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，讓有機物帶親水基團，和水相融而被清除；表面活性劑中既包括親水的極性基團，也包括親油的非極性基團，擁有增溶、破乳等性能而將污染物清除；鰲合劑能夠和金屬離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成和水相溶的，進而將污染物清除。

2.2 反滲透技術(shù)

反滲透和納濾技術(shù)的特征是通過選取性透過膜將污染中的鹽類分開。圖1展現(xiàn)了滲透和反滲透過程的機理和差異。滲透進行時，因為稀濃溶液間存有選取性透明膜，濃度較大的溶液中的鹽類難以自行分散到濃度較小的溶液中，而水分子利用透明膜擴散到濃度較大的溶液中來均衡2側(cè)溶液由于濃度差異所形成的滲透壓差；而反滲透進行時，經(jīng)過在濃度較大的一邊施加大于滲透壓的壓力，促使水分子從濃度較高的溶液中進入到濃度較小的溶液，進而完成鹽類和水的分隔。納濾和反滲透運用過程中，單單把鹽類和水分開，并非把鹽類物質(zhì)清除。

要提高印染廢水的回用率和回用水平，直接面對的問題就是如何去除印染廢水中存在的鹽類物質(zhì)以及廢水回用過程中鹽類物質(zhì)積累問題，因為常規(guī)的水處理工藝對鹽類物質(zhì)的去除基本上沒有效果。印染廢水中鹽類的不斷積累，直接后果就是導(dǎo)致生物處理工藝效率大大下降，甚至導(dǎo)致整個廢水處理系統(tǒng)因鹽濃度過高而癱瘓，更不必說回用水對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。通過反滲透膜的方法去除水中絕大部分鹽類物質(zhì)，同時附帶去除水中的其他污染物，使廢水實現(xiàn)真正意義上的凈化。產(chǎn)水的污染物指標可以滿足印染工藝對水質(zhì)的要求，直接應(yīng)用于印染的整個工藝當中。

反滲透（RO）系統(tǒng)運行過程中，微生物吸附在反滲透膜表層以后，從膜表層的濃差極化層吸納其生長所需要的各種成分，在膜表層持續(xù)繁衍，構(gòu)成生物膜。而生物膜一旦構(gòu)成，難以被清除，同時會對膜的運行壓力產(chǎn)生較大程度的影響，是反滲透污水處置中的重點。當前工業(yè)運用中常常使用的膜清洗方式化學(xué)清洗。這種方式依托化學(xué)制劑的性能，乳化、降解、絡(luò)合等消除膜表層的各個類型的污染物?；瘜W(xué)清洗中運用較多的助劑有氧化劑、酸、堿等?；瘜W(xué)助劑的選取應(yīng)當以膜污染物的類別、污染水平、膜的特點為依據(jù)：

（1）酸與堿。酸類化學(xué)助劑有檸檬酸、鹽酸、氨基磺酸等，大多用于清理無機污染物。酸類清洗劑能夠讓酸值減小，增快無機鈣、鎂離子的分解，將金屬硫化物等全部清除；堿類洗液大多包含氫氧化物，磷酸鹽等，可破壞沉淀物的牢固程度，清理蛋白、油脂等生物類雜物，膠體類雜物與大部分的可溶性有機物質(zhì)。

（2）表面活性劑。該種制劑中既有親水基團，也有親油基團，用來吸附膜表層的有機污染物讓其降解在清洗劑中。

（3）氧化劑。該種制劑大致包括雙氧水、氯酸鹽等，能夠?qū)⒂袡C污染物與微生物氧化，讓其性狀發(fā)生變化而和膜分開。

3、運行成本剖析

運行費用大致包含：電費、人力開支、助劑開支、膜更新開支、設(shè)施養(yǎng)護開支等。助劑開始一方面盡可能運用市場銷售的價格低廉的常規(guī)制劑譬如NaOH、NaCOL、HCL等，另一方面聯(lián)系現(xiàn)實運行情況運用科學(xué)的制劑數(shù)量，減少制劑費用；電費在運行費用中所占比重很大，大多體現(xiàn)在風(fēng)機與水泵的運行方面；健全的預(yù)處理和類型多樣的膜污染管控舉措，能夠較好的增長膜的運用時間，增長更新周期，降低膜的更新費用；系統(tǒng)完成智能管控，一名或者兩名工作人員就能夠管控整個系統(tǒng)，節(jié)省了人力開支；實施有效的運行管控形式，定時對機器加以檢修，能夠減小設(shè)施養(yǎng)護開支。

4、結(jié)語

實現(xiàn)印染廢水回用，進一步減少印染廢水排水量，是關(guān)系到印染工業(yè)與環(huán)境保護持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的重大問題。同時，新項目建設(shè)必須符合總量控制減排要求，解決印染廢水回用的關(guān)鍵技術(shù)成為印染企業(yè)進一步擴大產(chǎn)能的瓶頸。

參考文獻：

[1]鄒勇斌，顏幼平，陳師楚，陳志星，陳鵬.MF-RO深度處理印染廢水的效果和回用[J].印染.2013（01）

[2]張云，陳建標，楊柳俊.連續(xù)微濾+反滲透技術(shù)在印染廢水回用中的研究[J].長江科學(xué)院院報.2013（11）

作者簡介：張鵬翔（1982.12），男，安徽黃山市人，環(huán)境工程碩士。中級，研究方向：水污染治理。