1  廢水水質(zhì)

浙江紹興某印染廠以棉類、滌綸類、絲織類、針織等類布匹印染加工為主，在生產(chǎn)過(guò)程中，排放的廢水有機(jī)污染物含量高、組分復(fù)雜、色度深、堿性強(qiáng)，工藝用水經(jīng)生產(chǎn)使用后，一部分排放至附近火力發(fā)電廠進(jìn)行除塵沖灰用，另一部分排至污水處理廠集中治理。

廠方擬對(duì)廢水進(jìn)行清濁分流，COD及色度較高的第一道染色廢水及高堿量廢水作為濁流水，其水量2 500t/d左右，CODCr~5 000~30 000 mg／L，色度800-2 000倍，該濁流水保持原處理方式不變。其他一部分COD較低的淺色漂洗廢水等清流水．其水量3 600t/d左右，CODCr~220~600 mg／L，濁度30~50NTU，色度20~70倍，電導(dǎo)率1 200~1600μS／cm，pH 6．5~12之間。廠方擬對(duì)清流水進(jìn)行深度處理后回用，在控制廢水排放總量的同時(shí)，減少取水量和污水排放量，將有效水資源進(jìn)行回收循環(huán)利用，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2 處理工藝

目前，我國(guó)印染廢水處理普遍采用物化處理+生化處理工藝[1]，但這類常規(guī)處理方法有一些弊端，如占地面積大，出水水質(zhì)受進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)影響較大，操作復(fù)雜等[2~3]。根據(jù)原水水質(zhì)特點(diǎn)，該清流水處理回用采用常規(guī)絮凝沉淀+多介質(zhì)過(guò)濾(MMF)+超濾膜法(UF)+反滲透膜法(RO)的工藝進(jìn)行處理，該工藝具有占地面積小、處理水量大、產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定、全自動(dòng)PLC+上位機(jī)控制運(yùn)行、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。其工藝流程如圖1所示。

該工藝流程可以劃分為3個(gè)部分：預(yù)處理、超濾膜處理和反滲透膜處理。           

系統(tǒng)所有在線儀表均采用GF+SIGNET儀表，加藥裝置均采用MILTON ROY計(jì)量泵，COD檢測(cè)采用上海安銳5B-3BCOD快速檢測(cè)儀，濁度檢測(cè)采用HACH 2100P型便攜濁度計(jì)，色度檢測(cè)采用上海精勝SD9011型水質(zhì)色度儀。

2．1預(yù)處理

采用冷卻塔將原廢水水溫降到合適范圍，以保證后續(xù)膜處理設(shè)備的最佳運(yùn)行溫度。冷卻塔風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)根據(jù)冷卻塔出水口在線溫度變送器溫度來(lái)控制，當(dāng)冷卻塔出水溫度>30℃時(shí)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，溫度<25℃時(shí)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)停機(jī)。

加酸調(diào)節(jié)原廢水的pH，以保證次氯酸鈉的最佳水解條件[4]。加酸量由冷卻塔出口設(shè)置的在線pH計(jì)自動(dòng)控制，控制冷卻塔出水pH為7左右，原水pH<7．不加酸。

冷卻塔出水加次氯酸鈉以去除一部分原廢水中的COD．減輕后續(xù)設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷。

聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)間隔投加于冷卻塔出水管，進(jìn)絮凝反應(yīng)池進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間15 min。絮凝后進(jìn)斜板沉淀池進(jìn)行沉淀，HRT約為1 h。斜板沉淀池上清液進(jìn)清水池，供多介質(zhì)過(guò)濾器使用。沉淀池污泥經(jīng)污泥泵抽出后，排至空地，自然干化后處理。

多介質(zhì)過(guò)濾器采用常規(guī)濾料，包括粗石英砂、細(xì)石英砂和片狀無(wú)煙煤。多介質(zhì)過(guò)濾器運(yùn)行一定時(shí)間后．濾料頂部會(huì)形成一層厚厚的污染物濾餅，影響濾速和產(chǎn)水量，應(yīng)定期對(duì)多介質(zhì)過(guò)濾器進(jìn)行氣擦和水反沖洗，以保持正常運(yùn)行。

多介質(zhì)過(guò)濾器產(chǎn)水直接進(jìn)入超濾膜裝置，在多介質(zhì)過(guò)濾器進(jìn)水管加次氯酸鈉去除一部分COD，以減輕后續(xù)超濾膜的運(yùn)行負(fù)荷，并可降低超濾膜設(shè)備的跨膜壓差。此外，次氯酸鈉還可以保證超濾產(chǎn)水有一定余氯值，以抑制超濾產(chǎn)水池中細(xì)菌和藻類的滋生。加藥量由超濾產(chǎn)水余氯值來(lái)控制。

2．2超濾膜處理

采用兩套超濾膜裝置，超濾膜采用DOW公司的Omexell SFP2860超濾膜，處理水量>3 600 t／d，系統(tǒng)回收率>95％，裝置運(yùn)行30~45 min進(jìn)行一次夾氣反洗，反洗過(guò)程中加次氯酸鈉，以保證膜的產(chǎn)水通量。

由于原廢水水質(zhì)較差，正常運(yùn)行過(guò)程中還加設(shè)分散反洗步驟，分散反洗采用加酸、加堿、加次氯酸鈉，浸泡、沖洗的方式進(jìn)行。加藥的順序按先酸洗、后堿洗的方式進(jìn)行。

在反滲透系統(tǒng)不運(yùn)行的情況下，超濾產(chǎn)水可供車間印染前漂洗布和沖洗印染料使用。

2．3反滲透膜處理

采用兩套反滲透膜裝置，反滲透膜采用DOW公司的BW30-365FR抗污染反滲透膜，處理水量>3 200t/d。系統(tǒng)回收率>60％。裝置采用連續(xù)運(yùn)行，定時(shí)沖洗的方式，沖洗采用反滲透產(chǎn)水。反滲透進(jìn)水投加阻垢劑，以減少反滲透膜污堵結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。

反滲透產(chǎn)水供車間印染調(diào)漿和印染后工序使用。

2．4化學(xué)清洗裝置

系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著膜截留污染物和鹽類的增加，會(huì)出現(xiàn)超濾膜和反滲透膜表面污堵的現(xiàn)象，使得膜的壓差增大，當(dāng)增大到一定程度后，產(chǎn)水量會(huì)下降，此時(shí)需對(duì)超濾膜和反滲透膜進(jìn)行化學(xué)清洗，以達(dá)到理想的產(chǎn)水量。

3  系統(tǒng)運(yùn)行效果與討論

系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行，出水水量穩(wěn)定，水質(zhì)狀況良好。就回用水和原工藝用水對(duì)印染產(chǎn)品質(zhì)量影響進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明二者在印花、印染質(zhì)量和特性上沒有明顯差異。

3．1  對(duì)CODCr的去除效果

系統(tǒng)對(duì)CODCr的去除效果如圖2所示。

系統(tǒng)運(yùn)行中原廢水CODCr在317~475 mg／L，通過(guò)絮凝沉淀、多介質(zhì)過(guò)濾器和超濾膜處理后，對(duì)CODCr的平均去除率為80％左右，經(jīng)過(guò)反滲透膜處   理后的產(chǎn)水，CODCr均在2 mg／L以下，去除率達(dá)到了99％以上。

本系統(tǒng)中CODCr的去除主要依靠絮凝沉淀、次氯酸鈉氧化、超濾和反滲透來(lái)實(shí)現(xiàn)。Omexell超濾膜的典型孔徑在0．01～0．1 μm之間[5]，通過(guò)微孔截留廢水中的膠體物質(zhì)和可溶性大分子有機(jī)物，起到去除CODCr的作用。但是很大一部分印染廢水的CODCr是由于印染工藝生產(chǎn)中添加染料和助劑引起的[6]，是溶解性的小分子污染物，超濾膜的孔徑不能截留，所以超濾產(chǎn)水中仍然殘留一定的CODCr。DOW的反滲透膜可截留納米級(jí)[7]、數(shù)百相對(duì)分子質(zhì)量的顆粒，從而進(jìn)一步去除廢水中的小分子溶解性CODCr，使系統(tǒng)對(duì)CODCr的總?cè)コ蔬_(dá)到99％以上。

3．2對(duì)濁度的去除效果

斜板沉淀池(plate sedimentation tank，PST)、多介質(zhì)過(guò)濾器、超濾對(duì)濁度的去除效果如圖3所示。

系統(tǒng)運(yùn)行中原廢水濁度在31．4~47．5 NTU，經(jīng)過(guò)絮凝后斜板沉淀池對(duì)濁度的去除率在50％以上，多介質(zhì)過(guò)濾器對(duì)濁度的去除率在75％以上．超濾對(duì)濁度的去除率在95％以上。整個(gè)系統(tǒng)對(duì)濁度的去除率接近100％。

斜板沉淀池通過(guò)絮凝沉淀作用使原廢水中的大顆粒的懸浮物和膠體物質(zhì)得以沉淀去除，從而去除濁度。多介質(zhì)過(guò)濾器和超濾都是通過(guò)微孔過(guò)濾方式來(lái)去除廢水中的濁度，二者結(jié)合能基本去除水中的濁度。

由于超濾膜已基本去除了原廢水中的濁度，反滲透膜孔徑更小，其產(chǎn)水濁度已經(jīng)接近于零。

3．3對(duì)色度的去除效果

斜板沉淀池、超濾、反滲透對(duì)色度的去除效果如圖4所示。

系統(tǒng)進(jìn)水色度為45~64倍，從圖4可以看出經(jīng)過(guò)絮凝沉淀后色度有很大改善，去除率在55％左右，超濾對(duì)色度的去除不明顯，而反滲透基本去除了廢水中的色度。

由此可以看出，絮凝沉淀去除原廢水中的大顆粒和膠體物質(zhì)，對(duì)原廢水色度的去除有較大作用，超濾膜由于過(guò)濾孔徑較大，對(duì)色度的去除效果不明顯。整個(gè)系統(tǒng)基本去除掉了原廢水中的色度。

3．4對(duì)鹽分的去除效果

水中的鹽分可用電導(dǎo)率來(lái)表現(xiàn)，由于絮凝沉淀只能去除大的污染物，對(duì)原廢水的電導(dǎo)率影響不大。超濾膜過(guò)濾孔徑較大，只能去除大分子顆粒，不能去除鹽類。這里只對(duì)反滲透系統(tǒng)的進(jìn)出水電導(dǎo)率進(jìn)行比較，結(jié)果見圖5。

RO進(jìn)水電導(dǎo)率為l 240．3～1 409．7μS／cm．RO產(chǎn)水電導(dǎo)率為17．4-20．9 μS／cm。RO使電導(dǎo)率下降98％以上。RO膜濾徑在納米級(jí)，能去除相對(duì)分子質(zhì)量在數(shù)百以下的分子和離子，使得廢水中大部分鹽分被去除掉，RO產(chǎn)水電導(dǎo)率在20μS／cm左右。

3．5超濾運(yùn)行跨膜壓差變化趨勢(shì)

超濾膜運(yùn)行的跨膜壓差(transmembrane pressure，TMP)是一個(gè)重要指標(biāo)，即超濾膜進(jìn)水壓力和產(chǎn)水壓力之間的差值，它是完成膜過(guò)濾的推動(dòng)力。TMP與膜產(chǎn)水通量在一定的范圍內(nèi)呈正比關(guān)系．但達(dá)到一定程度后，TMP對(duì)產(chǎn)水通量的增加作用將急劇減弱，產(chǎn)水量將急劇降低。Omexell超濾膜的最大允許跨膜壓差為0．21 MPa[4]。一般跨膜壓差達(dá)到0．1 MPa以上，需對(duì)超濾膜進(jìn)行化學(xué)清洗。單套超濾裝置運(yùn)行跨膜壓差和產(chǎn)水量變化如圖6所示。

隨著超濾膜截留污染物的不斷增加，超濾膜通量也隨之下降，超濾膜跨膜壓差呈上升趨勢(shì)，產(chǎn)水量也隨之下降8．5％。

3．6反滲透運(yùn)行壓差變化趨勢(shì)

反滲透膜運(yùn)行壓差(△P)是一個(gè)重要指標(biāo)，△P是指反滲透進(jìn)水壓力和濃水壓力之間的差值。△P與膜產(chǎn)水通量之間的關(guān)系和超濾膜類似。單套反滲透裝置運(yùn)行壓差和產(chǎn)水量變化如圖7所示。

隨著反滲透膜截留污染物和鹽分的不斷增加，反滲透膜通量也隨之下降，反滲透膜運(yùn)行壓差呈上升趨勢(shì)，產(chǎn)水量也隨之下降19．3％。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益分析見表1。

從表1可以看出，該工程投資回收快，經(jīng)濟(jì)效益顯著。反滲透產(chǎn)水達(dá)到工業(yè)純水標(biāo)準(zhǔn)，為廠方印染生產(chǎn)提供了第二水源，投資回報(bào)率很高。每年減排CODCr585 t，環(huán)境效益明顯。廠方積極參與環(huán)保的事跡得到當(dāng)?shù)卣隙ê臀镔|(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)。

5  結(jié)論

(1)整個(gè)系統(tǒng)對(duì)CODCr的去除率達(dá)到了99％以上，對(duì)濁度、色度的去除率均接近100％，反滲透對(duì)鹽分的去除率在98％以上。超濾產(chǎn)水和反滲透產(chǎn)水分別回用于車間，滿足印染工藝要求。

(2)隨著系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，超濾膜和反滲透膜都有一定程度的污染，壓差有所上升，產(chǎn)水量有所下降。

(3)相對(duì)常規(guī)印染廢水處理方法，雙膜法具有操作簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用較低、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益顯著等特點(diǎn)。

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