印染堿減量廢水處理陶瓷膜+樹脂技術(shù)

印染行業(yè)堿減量廢水是滌綸仿真絲堿減量工序產(chǎn)生的，主要成分為聚酯在熱堿作用下水解形成的對(duì)苯二甲酸鈉、乙二醇等。堿減量廢水同時(shí)還含有3%～5%的NaOH，其pH值一般大于12。堿減量工序排放的廢水每升中CODcr可高達(dá)數(shù)萬(wàn)毫克，屬高濃度難降解有機(jī)廢水，此種廢水具有可生化性較差、難降解有機(jī)物含量高、含鹽量高、對(duì)微生物的生長(zhǎng)有抑制作用等特點(diǎn)，常規(guī)的厭氧水解工藝過程中易產(chǎn)生大量的硫化氫、甲硫醇等惡臭氣體，高級(jí)氧化處理工藝將會(huì)消耗大量藥劑，使廢水中含鹽量增加較多，并且處理費(fèi)用較高。根據(jù)堿減量廢水的實(shí)際特點(diǎn)及客戶的需求，提出了通過過濾吸附工藝設(shè)備去除廢水中難生物降解有機(jī)物質(zhì)的方法來(lái)提高廢水的可生化性，并且可消除廢水處理過程中惡臭氣體的產(chǎn)生，制定了一套陶瓷膜超濾+樹脂吸附的工藝試驗(yàn)路線：采用陶瓷超濾膜過濾去除廢水中非溶解性對(duì)苯二甲酸和毛絨等其他固形污染物，陶瓷膜產(chǎn)水再次采用樹脂吸附過濾去除廢水中溶解性的對(duì)苯二甲酸，可提高廢水的可生化性，省去常規(guī)處理工藝中的厭氧水解和高級(jí)氧化工藝段，消除硫化氫、甲硫醇等惡臭氣體的產(chǎn)生。

1、材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)方法及流程

實(shí)驗(yàn)裝置流程如圖1所示，采用浙江某印染廠堿減量廢水經(jīng)過酸析板框過濾后的廢水為實(shí)驗(yàn)水質(zhì)，先經(jīng)過陶瓷膜過濾掉水中非溶解性有機(jī)物，陶瓷膜采用美國(guó)某品牌陶瓷超濾膜元件，膜過濾精度為30nm。陶瓷膜濾出的清液采用樹脂進(jìn)行吸附水中難降解有機(jī)物（對(duì)苯二甲酸等成分），樹脂吸附后的廢水可直接進(jìn)入后續(xù)生化工序處理，樹脂采用國(guó)內(nèi)某廠家品牌的大孔樹脂濾料。樹脂吸附飽和后需要清洗再生，再生液有機(jī)物濃度較高，回到陶瓷膜前面的調(diào)節(jié)池，進(jìn)行pH值調(diào)解后重新進(jìn)入陶瓷膜過濾。陶瓷膜可以進(jìn)行小流量的濃縮液排出，排出的濃縮液與清洗陶瓷膜的廢水一起回到原水調(diào)節(jié)池中重新混合后處理。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)

1.2.1 陶瓷膜實(shí)驗(yàn)設(shè)備

陶瓷膜元件采用美國(guó)某品牌，過濾面積為0.3m2，設(shè)備參數(shù)如表1。

陶瓷膜實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖2。

1.2.2 樹脂實(shí)驗(yàn)設(shè)備

樹脂實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖3。樹脂型號(hào)為D-221，D-251，均為大孔樹脂，樹脂柱選用?J30mm，H250mm的透明玻璃管作為樹脂罐。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)過程參數(shù)

陶瓷膜超濾試驗(yàn)水源為堿減量廢水，pH值為2～3，水溫為38～40℃，CODcr為3000～4000mg?L-1，BOD5為200～500mg?L-1，SS為10～50mg?L-1。采用0.3m2膜面積的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，過濾精度為30nm，可以過濾掉廢水中幾乎全部的懸浮物和不溶有機(jī)物，通過實(shí)驗(yàn)觀察不同的運(yùn)行壓力條件下陶瓷膜的過濾效果以及陶瓷膜的清洗恢復(fù)狀況。

樹脂吸附試驗(yàn)水源采用陶瓷超濾膜實(shí)驗(yàn)設(shè)備的產(chǎn)出水，SS基本上已不存在，但CODcr含量約2000～3000mg?L-1，首先對(duì)陶瓷膜實(shí)驗(yàn)設(shè)備的產(chǎn)出水分別進(jìn)入兩個(gè)樹脂吸附柱過濾吸附，進(jìn)行篩選樹脂吸附實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)行解吸實(shí)驗(yàn)，選出最優(yōu)的樹脂型號(hào)，利用最優(yōu)樹脂進(jìn)行廢水的吸附―再生―吸附實(shí)驗(yàn)，觀察樹脂在不同的流速條件下產(chǎn)出水效果以及產(chǎn)水水質(zhì)的BOD5，CODcr變化，樹脂柱的過濾流向是上進(jìn)下出，再生液流向也是上進(jìn)下出。

1.3 分析方法

水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定：重鉻酸鹽法GB11914―1989。

水質(zhì)五日生化需氧量的測(cè)定：稀釋與接種法HJ505―2009。

水質(zhì)懸浮物的測(cè)定：重量法GB11901―1989。

2、結(jié)果與分析

2.1 陶瓷膜過濾效果

2.1.1 產(chǎn)水水質(zhì)的情況

陶瓷超濾膜小試裝置的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。陶瓷超濾膜對(duì)SS的截留率效果非常好，對(duì)CODcr也有一定的截留效果，但不能截留鹽類物質(zhì)（表現(xiàn)為電導(dǎo)率基本無(wú)變化）。CODcr去除率不高的主要原因是堿減量廢水中含有大量分子量較小的溶解性有機(jī)物，而超濾膜無(wú)法截留此類有機(jī)物。

由表2可見，懸浮物較高的堿減量酸析廢水經(jīng)陶瓷超濾膜過濾后，出水中懸浮物基本被去除，CODcr降低35%左右，濾出液澄清透明。

2.1.2 膜運(yùn)行的穩(wěn)定性

分析圖4的數(shù)據(jù)不難看出，陶瓷超濾膜過濾該類廢水在運(yùn)行200LMH通量比較穩(wěn)定，雖然隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)、運(yùn)行跨膜壓差TMP略有上升，但經(jīng)過簡(jiǎn)單的化學(xué)加強(qiáng)反沖洗后都可以恢復(fù)至最初的運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行過程中每4h進(jìn)行一次化學(xué)加強(qiáng)反洗，反洗方法是通過水泵將陶瓷膜產(chǎn)水從陶瓷膜的產(chǎn)水側(cè)泵入膜內(nèi)，廢水從膜的內(nèi)部流道排出，反洗的同時(shí)向反洗廢水中投加20mg?L-1的氫氧化鈉溶液和50mg?L-1的次氯酸鈉溶液，反洗周期為4h，反洗時(shí)間為30s，可見加強(qiáng)反洗效果較好，可維持膜系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 樹脂吸附效果

2.2.1 樹脂的篩選

根據(jù)廢水的特點(diǎn)以及樹脂廠家推薦采用對(duì)廢水中CODcr的吸附性能較好的樹脂型號(hào)，選取了A，B兩種樹脂進(jìn)行吸附篩選試驗(yàn)。采取陶瓷膜濾出液各100mL放入150mL的錐形瓶中，然后將錐形瓶置于313K恒溫震蕩器中，以120r/min的轉(zhuǎn)速震蕩12h，使吸附達(dá)到平衡，取錐形瓶?jī)?nèi)上清液做CODcr的分析檢測(cè)，結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，A樹脂相對(duì)來(lái)講效果比較理想。

2.2.2 樹脂吸附效果

選取陶瓷膜過濾產(chǎn)水為水源，采用A型號(hào)樹脂進(jìn)行過柱實(shí)驗(yàn)，分別控制過柱流速為1.5BV和2.5BV，過濾期間對(duì)樹脂柱出水CODcr，BOD5的變化進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，分析數(shù)據(jù)如表4。

由表4可知，原水的B/C為0.15，經(jīng)過樹脂吸附后部分難降解的有機(jī)物被吸附去除，廢水的可生化性有所提高，B/C比最高時(shí)可達(dá)到0.45，因此可根據(jù)樹脂柱的運(yùn)行時(shí)間來(lái)控制廢水的可生化性指標(biāo)。

2.2.3 樹脂的再生效果

樹脂柱吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，首先采用純水進(jìn)行沖洗,將樹脂柱內(nèi)所含廢水沖洗置換干凈后，采用6%的氫氧化鈉溶液加熱至70℃，以0.5BV的流速進(jìn)入樹脂柱，用量為2BV體積，再生廢液中的CODcr分析數(shù)據(jù)分別為24250mg?L-1，19987mg?L-1，樹脂柱再生數(shù)據(jù)如圖5，根據(jù)樹脂吸附量粗略計(jì)算樹脂柱的再生效率分別為94.1%，93.2%。

3、討論

本實(shí)驗(yàn)采用陶瓷膜過濾回收廢水中微量PTA，產(chǎn)水中基本不再含有非溶性有機(jī)物顆粒，大大減輕了后續(xù)廢水處理難度，COD的去除率可達(dá)到35%，如果按照常規(guī)處理工藝，廢水酸析并經(jīng)過板框過濾后進(jìn)入生化系統(tǒng)，廢水中不溶性PTA將會(huì)使生化系統(tǒng)的污泥活性大大降低，生化效果受到很大影響。堿減量廢水含鹽量較高，可生化性很差，本實(shí)驗(yàn)采用大孔樹脂對(duì)廢水中可溶性難降解有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行吸附去除，廢水的生化性大大提高，同時(shí)吸附飽和后的樹脂柱通過酸堿進(jìn)行再生，再生液可回到酸析工序前重新回收PTA處理。采用“陶瓷膜過濾+樹脂吸附”這一物理分離方法處理堿減量廢水，可以解決堿減量廢水難處理的問題，完全可以替代常規(guī)處理工藝中的微電解-芬頓、催化氧化等高耗能的高級(jí)氧化技術(shù)。因廢水中難降解物質(zhì)已通過物理分離的方式精確分離出，可省去常規(guī)處理工藝中的高級(jí)氧化和厭氧生化處理過程，后續(xù)直接進(jìn)入好氧生化處理，其處理過程中將會(huì)大大減少惡臭氣體的產(chǎn)生。

4、結(jié)論

（1）采用“陶瓷膜過濾+樹脂吸附”新型組合工藝來(lái)處理印染堿減量廢水是可行的，通過小試實(shí)驗(yàn)證明實(shí)驗(yàn)效果是顯著的。

（2）陶瓷膜過濾設(shè)備可回收堿減量廢水中的對(duì)苯二甲酸等不溶顆粒物，CODcr的去除率在20%左右；樹脂吸附可將廢水的可生化性從0.15提高至0.45，可減輕堿減量廢水生化處理系統(tǒng)的處理負(fù)荷。

（3）本實(shí)驗(yàn)組合工藝和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可為高難度堿減量廢水的常規(guī)處理方法提供思路參考，為今后工藝放大試驗(yàn)和工藝延伸研究提供依據(jù)。（來(lái)源：極膜環(huán)境科技（上海）有限公司）