浸沒式超濾處理印染廢水工藝

印染廢水是在對(duì)織物進(jìn)行預(yù)處理、染色、印花和整理過程中產(chǎn)生的一種綜合廢水，其通常具有成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、可生化性差、水質(zhì)波動(dòng)大的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的生化工藝難以保證達(dá)標(biāo)排放，可回用比例低，僅為10%左右。近年來，以反滲透為核心的膜分離技術(shù)不僅能降低回用水的COD和色度，還能脫除印染過程中投加無機(jī)鹽，生產(chǎn)高品質(zhì)再生水，在印染廢水回用中應(yīng)用廣泛。

膜污染是膜分離技術(shù)應(yīng)用面臨的最主要問題，在印染廢水回用中超濾膜污染尤為突出。本中試研究的目的在于優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行。

1、試驗(yàn)部分

1.1 工藝流程

本次中試在紹興柯橋區(qū)某印染廠工業(yè)再生水生產(chǎn)車間進(jìn)行，項(xiàng)目再生水生產(chǎn)的工藝為格柵初次沉淀池-水解酸化-生物接觸氧化-二沉池-混凝氣浮-砂濾-外壓式超濾-反滲透。試驗(yàn)進(jìn)水為砂濾工藝出水，pH范圍為6.9~8.1，COD變化范圍為130.5~250.7mg/L，濁度變化范圍為7.5~34NTU。

中試裝置由膜產(chǎn)水系統(tǒng)（包括膜組件、空氣泵、自吸泵、膜池、清水池）、維護(hù)清洗系統(tǒng)（包括反洗泵、藥劑自動(dòng)投加設(shè)備）、在線監(jiān)測系統(tǒng)（包括溫度、壓力、溫度、pH、液位傳感器）和PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，自動(dòng)完成膜池進(jìn)水、排空、膜過濾產(chǎn)水、水反洗、藥劑清洗及洗數(shù)據(jù)采集等過程。

試驗(yàn)裝置采用ECONITY浸沒箱式中空纖維膜組件，材質(zhì)為PVDF，采用拉升法和熱法結(jié)合制膜工藝，產(chǎn)生狹縫型非對(duì)稱膜孔結(jié)構(gòu)，公稱孔徑為0.1μm，有效膜面積為21?O。

1.2 運(yùn)行清洗方式

本次中試分2個(gè)階段：

第1階段為連續(xù)曝氣運(yùn)行，通量取0.8m/d；第2階段為無曝氣運(yùn)行，通量取0.7m/d。

本試驗(yàn)化學(xué)清洗方式為2種：化學(xué)增強(qiáng)反洗（CEB，Chemical Enhanced Backwash），把清洗藥品通過反洗泵注射到膜絲內(nèi)部，停留一段時(shí)間；排空維護(hù)性清洗(MCBD，Maintenance Clean Before Drain)，膜池濃水排出前，把低濃度的清洗藥品投入在整個(gè)膜池里浸泡。CEB每周3次，使用200ppmNaClO溶液20L，1000ppm草酸溶液20L。MCBD每周1次，投入NaClO至膜池內(nèi)，濃度為200ppm，浸泡1h；投入草酸濃度為1,000ppm，浸泡1h，排空膜池。

為了控制膜池內(nèi)的濃水濃度，同時(shí)保證目標(biāo)回收率大于90%，膜池每天需排空3次，排水、充水過程中運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)，利用氣泡擦洗使得膜表面上的污染物掉落，結(jié)束充水后關(guān)閉曝氣重新運(yùn)行系統(tǒng)。

1.3 測試方法

膜透水性測能測試是短期內(nèi)膜化學(xué)清洗節(jié)點(diǎn)判斷和長期膜使用壽命分析的主要方法，膜透水性能通過比通量（SF，specific flux）反映，計(jì)算公式如下：

SF=J/TMP

式中，J表示膜通量；TMP為跨膜壓差。

本試驗(yàn)中，維持膜通量J不變，跨膜壓差TMP隨著膜系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的持續(xù)呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。試驗(yàn)水溫比較穩(wěn)定，維持在23~25℃，故本試驗(yàn)不考慮水溫對(duì)通量的修正。

2、結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)凈化效果

試驗(yàn)結(jié)果表明，超濾膜對(duì)COD的去除效率較低，去除率為7%~14%，產(chǎn)水COD隨著進(jìn)水COD波動(dòng)而變化；而對(duì)濁度的去除穩(wěn)定且高效，去除率維持在90%以上，盡管試驗(yàn)期間進(jìn)水濁度波動(dòng)較大，部分時(shí)段超過30NTU，產(chǎn)水濁度仍能穩(wěn)定維持在0.5NTU以下。說明超濾膜對(duì)水中懸浮物和膠體物質(zhì)等產(chǎn)生濁度物質(zhì)保持穩(wěn)定去除，可保證后續(xù)RO預(yù)處理效果，但對(duì)溶解性有機(jī)物的去除率較低。

2.2 運(yùn)行方式選擇

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，第1階段在全過程曝氣、通量為0.8m/d情況下運(yùn)行平穩(wěn)；第2階段為無曝氣運(yùn)行，在通量為0.7m/d下同樣穩(wěn)定運(yùn)行。通過對(duì)比2個(gè)運(yùn)行階段的跨膜壓差（TMP）和比通量（SF）變化曲線的斜率，可以得出，第2階段跨膜壓差和比通量的變化速率低于第1階段，即膜污染速率降低。說明在該運(yùn)行通量范圍內(nèi)，膜通量對(duì)膜污染的影響程度大于有無曝氣擦洗。

膜通量的維護(hù)主要通過化學(xué)增強(qiáng)反洗（CEB）和排空前維護(hù)性清洗（MCBD）實(shí)現(xiàn)。CEB每2d~3d進(jìn)行一次，MCBD當(dāng)比通量降至200LMH/bar時(shí)實(shí)施，兩者均可以恢復(fù)透水性。通過比通量變化圖可以發(fā)現(xiàn)，MCBD的恢復(fù)效果遠(yuǎn)優(yōu)于CEB，前者是后者的8~10倍，MCBD可作為維護(hù)膜通量、降低膜恢復(fù)性清洗頻率的有效手段。第2階段MCBD清洗周期平均為10.7d，而第1階段平均8.7d，進(jìn)一步說明第2階段的維護(hù)效果優(yōu)于第1階段。同時(shí)，98%的運(yùn)行時(shí)間不需曝氣，可實(shí)現(xiàn)75%以上的能耗減少，極大地優(yōu)化了運(yùn)行。

3、結(jié)論

超濾膜可保證出水濁度可能控制在0.5NTU以下，對(duì)懸浮物和膠體保持穩(wěn)定的去除，是一種高效的RO預(yù)處理方式。

中試期間，連續(xù)曝氣運(yùn)行時(shí)的通量為0.8m/d，無曝氣運(yùn)行時(shí)的通量為0.7m/d時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)，且回收率穩(wěn)定達(dá)到90%以上。

建議采用運(yùn)行費(fèi)用低、同時(shí)可保證高通量運(yùn)行的第2階段運(yùn)行方式作為RO預(yù)處理：運(yùn)行通量維持在0.7m3/(?Od)，無曝氣運(yùn)行，每周2~3次化學(xué)增強(qiáng)反洗，每9~12d實(shí)施排空前維護(hù)清洗。此運(yùn)行方式可維持比通量>200LMH/bar，保證穩(wěn)定的產(chǎn)水量和清洗周期。（來源：愛科利態(tài)（上海）環(huán)保技術(shù)有限公司，上海環(huán)科淙達(dá)水務(wù)有限公司，杭州開源環(huán)保有限公司）