膜分離技術(shù)處理印染廢水在我國(guó)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

孫佳林 何曉燕（伊犁師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院 新疆 伊寧 835000）

引言

紡織工業(yè)是我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障人民生活中起著非常重要的作用，然而我國(guó)作為紡織大國(guó)每年排放的印染廢水量高達(dá)30×108t,占全國(guó)工業(yè)廢水排放總量的35%，但回收率不到10%[1]。

一、印染廢水的來(lái)源與特性

印染廢水的主要來(lái)源于退漿、煮練、漂白、絲光、染色、后處理等工序中排放的廢水，該廢水具有色度大、有機(jī)物含量高、可生化性差、含鹽量高、電導(dǎo)率大、水質(zhì)變化范圍大、pH值變化大、水文水量變化大以及生物毒性等特點(diǎn)[1]。

二、膜分離技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用

1.微濾技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

微濾的膜孔徑為0.05-20.00微米，一般能去除水中的細(xì)菌、固體顆粒等，其分離機(jī)制與傳統(tǒng)的過(guò)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[2]。李煒[3]等研究了多孔陶瓷微濾膜對(duì)印染廢水的過(guò)濾效果，對(duì)操作壓力、錯(cuò)流速度以及運(yùn)行時(shí)間等操作參數(shù)進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，操作壓力為0.275Mpa，錯(cuò)流速度為2.5m·s-1,運(yùn)行時(shí)間20min后COD和NH3-N的去除率分別達(dá)到了30%和20%左右。

2.超濾技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

超濾是一種篩孔分離過(guò)程，在靜壓差為推動(dòng)力的作用下，原料液中溶劑和小溶質(zhì)粒子從高壓的料液測(cè)透過(guò)膜到低壓側(cè)，一般稱為濾出液或透過(guò)液，而大粒子組分被膜所阻攔，使他們?cè)跒V液中濃度增大。超濾的篩孔徑小，可截留病毒、細(xì)菌、膠體、有機(jī)大分子、油脂、蛋白質(zhì)、懸浮物等。張偉[4]等采用特種耐堿超濾膜對(duì)印染廢水中的絲光淡堿進(jìn)行了回收，回收率95%以上；在洗毛廢水處理中采用超濾膜法使較高溫度的透過(guò)液直接回用于洗毛裝置，廢水中的羊毛脂得到富集，提高了離心萃取提取羊毛脂的效率；在絲膠回收中采用超濾膜分離技術(shù)使絲膠蛋白質(zhì)被膜阻攔，水和小分子則透過(guò)膜從而達(dá)到絲膠蛋白質(zhì)濃縮分離目的；采用超濾技術(shù)對(duì)染料進(jìn)行了回收。

3.納濾技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

納濾技術(shù)是一種壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù)，介于反滲透和超濾之間，主要應(yīng)用于廢水凈化處理、飲用水和工業(yè)水純化。納濾膜對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量在200-1000的有機(jī)物和高價(jià)離子具有很高的截留率，而對(duì)單價(jià)鹽和小分子物質(zhì)截留則很低，只有部分無(wú)機(jī)鹽可以通過(guò)納濾膜。童佳[5]等針對(duì)二級(jí)處理后達(dá)標(biāo)排放的印染廢水采用納濾膜技術(shù)深度處理回用，研究了納濾膜去除污染物的影響因素及最佳操作條件。結(jié)果表明，當(dāng)納濾膜的運(yùn)行壓力為0.65Mpa，回流率為1.5，運(yùn)行周期為25d，納濾膜對(duì)色度、COD、TDS的平均去除率分別達(dá)到91.5%、93.8%、96.2%；出水色度小于4倍，COD 為 8mg·L-1，TDS 質(zhì)量濃度為 100 mg·L-1，出水水質(zhì)滿足某印染廠用水水質(zhì)要求，成本僅為2.63元·t-1，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

4.反滲透濾技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

反滲透膜采用納米級(jí)分離材料，截留對(duì)象是所有離子，處理后，離子和大部分有機(jī)物不能透過(guò)膜成為濃縮液，便于回收有用物質(zhì)，而水分子透過(guò)膜成為透析液，可回用于印染生產(chǎn)工序。對(duì)水質(zhì)要求高的印染用水，可采用反滲透膜進(jìn)行脫鹽處理。常向真[6]介紹了某公司印染廢水反滲透膜處理工程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)表明反滲透膜工程回用率最佳值為50%，實(shí)際產(chǎn)水成本僅為1.507元·t-1，說(shuō)明開(kāi)展污水處理回用能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5.雙膜組合技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

在印染廢水處理方面，雙膜組合技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。馬江權(quán)，郭楠[7]采用微濾-納濾聯(lián)用裝置對(duì)印染廢水生化二沉池出水進(jìn)行深度處理，研究表明，處理后的水質(zhì)COD去除率大于86%，鹽截率大于95%，濁度和色度去除率高達(dá)100%。葉舟，王敏[8]采用超濾-反滲透膜工藝對(duì)印染廢水進(jìn)行處理，出水COD及色度幾乎檢測(cè)不出，濁度小于0.1NTU，COD去除效率達(dá)到99%以上，色度及濁度去除率近100%。邢奕[9]等采用膜生物反應(yīng)器（MBR）-反滲透（RO）工藝對(duì)印染廢水進(jìn)行深度處理實(shí)驗(yàn)，原水經(jīng)MBR系統(tǒng)處理后，COD去除率、SS去除率和色度去除率分別達(dá)89.9%、100%和87.5%。MBR系統(tǒng)處理出水進(jìn)入RO系統(tǒng)進(jìn)行處理，硬度去除率和除鹽率分別達(dá)到99.62%和99.64%，同時(shí)可進(jìn)一步除去剩余的COD、色度。系統(tǒng)出水水質(zhì)滿足生產(chǎn)回用的要求。夏衍[10]等采用MBR-NF技術(shù)處理印染廢水，結(jié)果表明MBR出水的COD為94%，COD、NH3-N和TN的去除率分別達(dá)到了 87%、95.8%和70.2%，出水水質(zhì)滿足GB4287-92，再經(jīng)過(guò)NF處理后出水COD，色度、pH值分別為11-30mg/L、2.3-7.4倍、8.06-8.21，水質(zhì)可滿足印染工藝回用要求。

三、新型膜生物技術(shù)

膜生物反應(yīng)器（MBR）是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用發(fā)展比較迅速的一種廢水處理新技術(shù)[11]，它將膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)器相結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間的徹底分離，增加了生物反應(yīng)器中的活性污泥的濃度，從而增強(qiáng)了對(duì)廢水中有機(jī)物的生物降解[12]。

1.膜生物反應(yīng)器與活性炭結(jié)合技術(shù)

劉建伯[13]等利用新型膜生物反應(yīng)器處理技術(shù)，以配置的印染廢水為原水，原水COD濃度為775-835 mg/L，出水COD為51-65 mg/L，COD的去除率在93%左右，通過(guò)厭氧-好氧-膜過(guò)濾的降解后，色度大幅度降低。

2.微網(wǎng)膜生物反應(yīng)器

陸葦菁[14]采用100目濾布膜組件和生物反應(yīng)器構(gòu)成的微網(wǎng)膜生物反應(yīng)器處理印染廢水。結(jié)果表明，該微網(wǎng)膜生物反應(yīng)器對(duì)有印染廢水的處理效果很好，COD和NH3-N的平均去除率達(dá)85%，色度平均去除率達(dá)90%，且抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定。

3.新型海藻式膜生物反應(yīng)器

陳強(qiáng)[14]等采用混凝沉淀法對(duì)印染廢水進(jìn)行預(yù)處理，然后采用新型海藻式膜生物反應(yīng)器對(duì)印染廢水進(jìn)行活性污泥法處理實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì) COD、BOD、NH3-N、TN、TP、色度、濁度等水質(zhì)指標(biāo)連續(xù)進(jìn)行測(cè)定、分析和處理，考察MBR隊(duì)印染廢水的降解效果，并觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況和膜組件污染狀況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海藻式MBR對(duì)印染廢水的處理效果良好，出水濁度低于0.3NTU，對(duì)COD、BOD、色度、NH3-N、TN、TP的去除率分別可達(dá)90%、94%、91.4%、87.8%、86.4%。海藻式MBR還能夠降低MBR膜絲根部的污染。

4.新型陶瓷膜組合生物反應(yīng)器

目前單一廢水處理技術(shù)處理效果均不太理想，多技術(shù)聯(lián)用（如陶瓷膜過(guò)來(lái)技術(shù)和其他技術(shù)聯(lián)用）已經(jīng)成為印染廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。陶瓷膜技術(shù)也發(fā)展較快，從最初的摸索實(shí)驗(yàn)到各種方法制備陶瓷膜的應(yīng)用，有機(jī)陶瓷膜的誕生，現(xiàn)在無(wú)機(jī)陶瓷膜的的發(fā)展勢(shì)頭比較迅猛。吳俊[15]等研究了無(wú)機(jī)陶瓷膜處理印染廢水過(guò)程，考察了膜孔徑，操作條件對(duì)處理結(jié)果的影響及清洗劑和清洗時(shí)間對(duì)清洗效果的影響。結(jié)果表明：選用200nm的Al2O3膜管處理印染廢水效果較好，合適的操作條件為：膜面流速4.2m/s，操作壓力0.2Mpa，溫度為30℃，此時(shí)滲透通量為129.64L/m2·h,CODCr的截留率達(dá)65%以上，色度去除率達(dá)90%以上。選擇1.5mol/L硝酸溶液為清洗劑，清洗20min后，通量恢復(fù)到原來(lái)的81%以上。

5.A/O型序批式膜生物反應(yīng)器處理技術(shù)

徐高田[16]課題組將缺氧/好氧（A/O）工藝與聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維超濾膜組合成為一體式膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于印染廢水處理，對(duì)該工藝的最佳工況進(jìn)行了研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：水力停留時(shí)間為30h，曝氣量在0.56-0.8m3/h（DO在3.0-5.0mg/L）之間，pH為8.0左右，水溫控制在25℃左右的工藝條件比較高效。

6.膜集成技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

謝鵬偉，杜啟云[17]采用膜集成技術(shù)處理印染廢水進(jìn)行了中試研究，中試的原水為生化處理后的二沉淀出水。中試結(jié)果表明：連續(xù)膜過(guò)濾進(jìn)水壓力的變化十分穩(wěn)定，對(duì)COD的截留效果良好，連續(xù)微濾產(chǎn)水的膜污染指數(shù)（SDI）值一直維持在較低的水平。

四、化學(xué)-生物膜處理技術(shù)

吳慧芳，王世和[18]采用應(yīng)用折流式水解-復(fù)合膜生物法處理印染污水，COD與色度去除效果顯著。組合工藝出水COD在100mg/L以下，總?cè)コ?0%以上，出水色度為6倍以下，色度去除率達(dá)97%以上，達(dá)到紡織印染行業(yè)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，其中ABR段的COD去除率在50%-65%，MBR段的去除率在78%-85%，COD的去除主要在MBR段，而色度去除主要在ABR段。此外，還對(duì)MBR段的HRT、污泥濃度、曝氣量的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，MBR段適宜的HRT為8-12h，污泥濃度為3-8.5g/L,氣水比為 23：1-31：1。

周書(shū)葵[19]等采用催化氧化-ABR-MBR工藝對(duì)印染廢水進(jìn)行處理，設(shè)置的反應(yīng)裝置為格柵、調(diào)節(jié)池、沉淀池、催化氧化池、ABR池、MBR池、中間水池、回用水池、污泥處理系統(tǒng)等，試驗(yàn)表明：系統(tǒng)運(yùn)行可靠、處理方便、剩余污泥量少、污泥性質(zhì)穩(wěn)定、耐沖擊負(fù)荷、處理效果顯著，出水水質(zhì)良好。經(jīng)實(shí)際核算，廢水站運(yùn)行時(shí)實(shí)際電耗為920kw·h/d，即耗電量不高于1 kw·h/d，藥劑費(fèi)約0.5元/m3，合計(jì)實(shí)際運(yùn)行費(fèi)為1-1.1元/m3。

孫超[20]等采用電解絮凝-水解酸化-MBR法處理印染廢水，原水為整個(gè)印染過(guò)程處理后的高色度廢水，設(shè)計(jì)處理水量為5000m3/h，改進(jìn)后的工藝流程為原水-人工篩網(wǎng)-集水井-沉砂池-pH調(diào)整池-電解絮凝池-氣浮池-冷卻塔-水解酸化池-好氧池-接觸氧化池-膜區(qū)-出水。試驗(yàn)表明：對(duì)SS的去除效果較為穩(wěn)定，出水濁度基本接近于零，色度基本穩(wěn)定在35倍左右，出水COD基本穩(wěn)定在100mg/L，平均去除率為92.23%。

高麗瓊的課題組[21]以印染廢水為研究對(duì)象，探討了混凝沉淀-水解酸化-膜生物反應(yīng)器工藝處理印染廢水的可行性，試驗(yàn)確定PAC為處理印染廢水的最佳混凝劑。確定水解酸化反應(yīng)器中 MLSS為 8g/L,HRT為 16h，MBR反應(yīng)器中 MLSS位8g/L/左右，HRT為8h比較合理。MBR反應(yīng)器ui有機(jī)物的去處主要取決于生物反應(yīng)的效果，膜的截留作用強(qiáng)化了MBR對(duì)色度和COD的去除。

陳前榮[22]等采用采用水解酸化-接觸氧化-微電解-MBR-RO組合工藝深度處理印染廢水并回用于生產(chǎn)，實(shí)際運(yùn)行情況表明，該工藝處理效果較好，運(yùn)行穩(wěn)定。RO的出水CODCr＜10mg/L,無(wú)懸浮物，無(wú)色，濃水CODCr、SS色度分別為125mg/L，17mg/L、8倍，濃水出水水質(zhì)遠(yuǎn)優(yōu)于三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，直接接入城市污水管網(wǎng)。

五、膜分離技術(shù)再印染廢水處理應(yīng)用中的發(fā)展趨勢(shì)

由于膜分離技術(shù)具有在常溫下進(jìn)行、無(wú)相態(tài)變化、無(wú)化學(xué)變化、選擇性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生物工程、廢水處理等領(lǐng)域，具有較好的應(yīng)用前景。膜分離技術(shù)也存在應(yīng)用上的劣勢(shì)，如膜面易受污染、穩(wěn)定性耐藥性耐熱性耐溶劑能力有限、單獨(dú)的膜分離技術(shù)功能有限、現(xiàn)階段膜元件價(jià)格較高等。

今后膜分離技術(shù)還應(yīng)繼續(xù)致力于研究與工藝相適應(yīng)的膜面清洗方法，對(duì)膜的性能進(jìn)行改進(jìn)擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，與其他分離技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用增加其功能，開(kāi)發(fā)出成本低廉的物質(zhì)用于膜材料的制備。

[1]黃萬(wàn)撫，嚴(yán)思明，丁聲強(qiáng).膜分離技術(shù)在印染廢水中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì).有色金屬科學(xué)與工程[J].2012，3（2）：41-45.

[2]李麗.微濾膜技術(shù)在印染廢水處理過(guò)程中的應(yīng)用探討.綠色科技[J].2012，1：104-105.

[3]李煒，李方，陳季華.多空陶瓷微濾膜處理印染廢水的研究.水處理技術(shù)[J].2009，35（2）：84-86.

[4]張偉，張艷.超濾在回收印染廢水有用物質(zhì)中的應(yīng)用.針織工業(yè)[J].2009，11：63-65.

[5]童佳，彭麗花，黃瑞敏.納濾膜技術(shù)回收印染廢水試驗(yàn)研究.水處理技術(shù)[J].2011，37（4）：102-104.

[6]常向真.印染廢水反滲透膜處理工程設(shè)計(jì)及效益分析.針織工業(yè)[J].2010，2：31-33.

[7]馬江權(quán)，郭楠，許守勇，侯永濤，陸慶玲.微濾/納濾聯(lián)用技術(shù)深度處理印染廢水.水處理技術(shù)[J].2010，36（9）：65-68.

[8]葉舟，王敏.超濾/反滲透雙膜法處理印染廢水及其回用工程應(yīng)用.環(huán)境工程[J].2011，29（6）：128-131.

[9]邢奕，魯安懷，洪晨，閆偉奇，侯佳，周佩慶，周福盛.膜生物反應(yīng)器（MBR）-反滲透（RO）工藝深度處理印染廢水的實(shí)驗(yàn)研究.環(huán)境工程學(xué)報(bào)[J].2011，5（11）：2583-2586.

[10]夏炎，張林生，陸繼來(lái)，馮美麗，鄒敏，張利民.MBR-NF處理印染廢水.化工環(huán)保[J].2010，30（1）：52-55.

[11]李浩飛，田曉婷，宋鳳敏.新型陌生無(wú)法處理印染廢水的研究進(jìn)展.化工技術(shù)與開(kāi)發(fā)[J].2011，40（3）：50-52.

[12]戴興國(guó)，吳立光，張林，陳歡林，高從楷.膜生物發(fā)言權(quán)處理印染廢水工藝條件的研究現(xiàn)狀.水處理技術(shù)[J].2009，35（2）：5-9.

[13]劉建伯，李金成，孫娜.新型膜生物反應(yīng)器處理印染廢水的研究.環(huán)境科學(xué)與管理[J].2010，35（2）：96-100.

[14]陸葦菁.微網(wǎng)膜生物反應(yīng)器處理印染廢水.印染[J].2009，6：39-40.

[15]陳強(qiáng)，黎中寶，陳陽(yáng)生，劉久清.新型海藻式膜生物反應(yīng)器處理印染廢水的應(yīng)用研究.水處理技術(shù)[J].2010，36（1）：82-85.

[16]徐高田，趙軍，徐靜，秦哲，孫佳琳.A/OMBR處理實(shí)際印染廢水的實(shí)驗(yàn)研究.中北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）[J].2010，31（5）：486-491.

[17]謝鵬偉.采用膜集成技術(shù)處理印染廢水的中試研究.天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)[J].2007，26（5）：22-25.

[18]吳慧芳，王世和.折流式水解-復(fù)合膜生物法處理印染廢水的特征.環(huán)境工程學(xué)報(bào)[J].2008，2（6）：776-779.

[19]周書(shū)葵，曾光明，王許兵，左洪澤.催化氧化-ABR-MBR處理印染廢水的工程實(shí)踐.給水排水[J].2009，35（5）：67-68.

[20]孫超，劉鵬飛，曹建云，馬千紅.電解絮凝/水解酸化/MBR工藝處理印染廢水.中國(guó)給水排水[J].2010，26（8）：71-75.

[21]高麗瓊，張宇峰，張朝暉，劉恩華.混凝沉淀+水解酸化+MBR 系統(tǒng)處理印染廢水.工業(yè)水處理[J].2010，30（5）：54-56.

[22]陳前榮，陳敏，王開(kāi)林.水解酸化-解除氧化-微電解-MBR-RO深度處理印染廢水回用技術(shù).工業(yè)水處理[J].2009，29（4）：84-86.