印染廢水深度處理及回用技術的應用

孔德紅,汝建華,奚旦立

(1.新疆芳婷針紡織有限責任公司,新疆烏魯木齊830074;2.東華大學,上海 200051)

印染廢水深度處理及回用技術的應用

孔德紅1,汝建華1,奚旦立2

(1.新疆芳婷針紡織有限責任公司,新疆烏魯木齊830074;2.東華大學,上海 200051)

文章簡要介紹了膜分離技術,分析了陶瓷膜技術特點、優點及與各類膜分離技術比較,通過其在實踐中的應用,顯現其在印染廢水深度處理及回用中應用的前景。

膜分離技術;陶瓷膜;深度處理;回用

1 前言

印染廢水一直以排放量大、處理難度高而成為廢水治理工藝研究的重點和難點。同時,隨著我國經濟的飛速發展,水資源緊缺已成為制約我國印染行業進一步發展的限制因素。為了實現印染行業的可持續發展,印染廢水的資源化回用成為實現這一目標的關鍵。在我國,印染廢水普遍采用生化+物化處理工藝,出水水質指標一般不能達到廢水回用要求,須經進一步深度處理后才能實現回用。目前在水處理實際工程應用中,除了原有技術改進外,作為深度處理和回用技術主要有：生物濾池、活性炭吸附和膜技術等,其中膜分離技術是21世紀最有前途的技術之一。

2 膜分離技術

膜技術在環境工程中應用包括生物膜技術和膜分離技術等二大類。生物膜技術是利用微生物(原生動物)棲息在填料上,在好氧或厭氧條件下利用微生物分解有機物,如生物接觸氧化放置填料的氧化池、兼氧池等;利用活性碳等濾料作為載體著膜,結合過濾成為生物濾池。膜分離技術是利用膜的孔隙以阻留和通過不同物質達到分離目的,例如超濾、反滲透、微濾等。特別是超濾、反滲透在制造純水、飲用水、高純產品制造、分離等方面顯示了卓越性能。其在環境工程中應用是當前世界研究熱點。

近年來,用膜技術進行廢水深度和回用是水處理技術研究的熱點之一,用超濾或反滲透處理生活污水、工業廢水的報道有很多,特別是應用膜生物反應器處理各種廢水的效果相當好,一般可達到某些回用目標。但膜分離技術在環境工程中(廢水處理或廢氣處理)應用推廣有兩大難點：第一是膜組件、膜設備價格高,由于阻力大,因此運行費用高,加上膜的使用壽命相對較短,造成膜的更換費用高;第二,膜分離性能優良但能耗大,僅以超濾為例,廢水處理效果很好,但運行費用一般難以承受,以國內用自來水制純水來分析,水價幾乎和油價相近,這對廢水治理來講是極大的障礙。

因此,價格低廉、通量大的膜的處理技術將是未來膜分離技術能夠得到推廣應用的前提。

3 陶瓷膜分離技術

陶瓷膜分離技術是東華大學研制開發的一種膜處理技術。以陶瓷膜技術為基礎,結合混凝沉淀、陶粒過濾等技術所組合的一種復合分離技術,其陶瓷膜孔徑介于超濾與微濾之間。這一技術主要用于環保領域水與廢水深度處理及回用。

3.1 陶瓷膜的類別及優點

陶瓷膜是無機膜的一種,其特點是原料來源廣泛、價格低廉,與超濾和反滲透膜相比無疑具有很大的吸引力。當然膜分離技術的前處理對防止膜的堵塞、便于反沖洗及穩定運行具有十分重要的作用。陶瓷膜與有機膜相比其主要優點：一是耐高溫,可以在低于1000℃下穩定使用,適用于處理高溫、高粘度流體(水和氣體);二是機械強度高,在高壓或大的壓差下使用不會變形;三是化學穩定性好,能抗微生物降解,對于有機溶劑、腐蝕性氣體和微生物侵蝕,表現出良好的穩定性;四是使用壽命長,可使用3～5年,甚至8～10年。

3.2 陶瓷膜技術特點

(1)使污染物分子聚集到微米級及以上并沉淀分離毫米級污染物;(2)用所研制的多孔陶粒分離5μ以上微粒,以保證第三道“膜”有足夠時間不需反沖;(3)使用可根據需要調整孔徑的膜分離一定粒徑物質以達到分離污染物、凈化水質、氣體、回收資源等目的。這一技術包括二類,一類是膜分離技術與物化技術(混凝、沉淀、陶粒過濾等)相結;另一類是膜分離技術與生化技術相結合。陶瓷膜、陶粒的開發大大降低了膜分離設備成本,而降低運行能耗勢必適當加大孔徑,途徑有二：一是使分子“凝聚”;二是適當放大孔徑使之在超濾、微濾之間。

3.3 陶瓷膜分離技術與各種膜分離技術的比較

3.3.1 各種分離技術根據其孔徑(或通徑)及操作條件不同,其應用范圍也不同。表1是各種膜分離技術比較表。

表1 各種膜分離技術比較表

由表1得,陶瓷膜分離技術使用了通量大的膜,以此降低運行成本。

3.3.2 將物化處理(加藥混凝沉淀)、優質多孔陶瓷膜過濾和陶瓷管膜分離三項技術優化組合,具有價格低廉、運行能耗低的優點。

3.3.3 陶瓷膜技術采用了陶瓷膜和陶粒,與超濾膜相比,同樣處理規模,設備價格僅為1/4;能耗(電耗)僅為1 kwh/t水左右,是超濾的1/5;通量達0.312～0.810t/m2·h,而一般纖維膜只有0.015～0.025t/m2·h。這種低價格、低能耗、大通量的技術,為膜技術應用在廢、污水深度處理及回用工程化奠定了基礎。

3.3.4 將印染廢水污泥和河道淤泥作為陶粒,陶瓷管的發孔劑原料和建筑材料作添加劑,可有效利用廢物并資源化。

3.3.5 采用陶瓷膜和動態涂膜技術,可形成預期孔徑的無機膜,運行管理簡單。

3.3.6 與原有印染廢水的生化氧化法處理技術進行了優化結合,且運行成本較低,對紡織印染原有處理設施的改造和實現回用提供技術保障。

4 陶瓷膜分離技術在針織印染廢水處理及回用中的應用

4.1 工藝路線

實施清、濁分流方案：

輕污染水→水解氧化→好氧→復合反應器→陶瓷膜→回用

濃污染水→水解調節池→混凝池→酸化水解池→接觸氧化池→生物濾池→脫色池→排放

4.2 處理效果

以1000m3/d原有印染污水處理設施,經改造并使用陶瓷膜處理技術及設備,通過上述工藝路線的處理過程,小試后各階段的去除效果分別見表2、表3。

表2 濃污水(250m3/d)各處理單元處理效果

表3 輕污水(750m3/d)各處理單元處理效果

通過上述測試,濃污水可做到達標排放,而輕污水經亞濾系統陶瓷膜技術處理后,50％實現回用。

4.3 運行成本分析

式中：N—常用設備電機功率之和95 kW

d—電費單價,設0.6元/度;

K—取2.2。

E1=226,960元/年。

工資福利費E2：

每人每年工資福利以12,000元計,

E2=3×12,000=36,000元/年。

折舊提成費E3：

E3=直接費×4.2％

E3=153,090元/年。

檢修維護費E4：

E4=直接費×1％;E4=36,450元

其它費(行政管理費,輔助材料費)E5：E5=(E1+E2+E3+E4)×10％;E5=45,250元

藥劑費E6：藥劑費(混凝和污泥濃縮)平均估算每噸廢水0.50元;

以上費用不包括污泥處理費用。

運行費用=[(E1+E2+E3+E4+E5)/1000t/日×330天/年]+0.50元/t=2.00元/t

同時回用350t/日以噸水0.6元計,節約350t/日×330日/年×0.6元/t=69300元/年

回收熱能每年 231tce,相當于統配煤311.8t。

5 結論

陶瓷膜分離技術現也是膜分離技術的一類,管理簡單,運行成本低,且具有膜分離技術的一系列優點。在印染廢水回用方面,能有效降低水中電導率、總固體、硬度等,具有良好的除鹽脫色效果,具有廣闊的應用前景。

[1]鄭濤,徐竟成,金兆豐.印染企業清潔生產技術應用分析探討[J].化學世界 ,2004,49(增刊)：239 —240.

[2]張濟邦.印染廢水治理和綠色加工[J].印染,1999,(7)：44—48.

[3]戴日成,張統,郭茜等.印染廢水水質特征及處理技術綜述[J].給水排水 ,2000,26(10)：33.

[4]國家環保總局科技標準司.印染廢水污染防治技術指南[M].北京：中國環境科學出版社,2002.

[5]劉茉蛾等編.膜分離技術應用手冊[M].北京：化學工業出版社,2001.

[6]中國紡織工業協會編著.中國紡織工業發展報告(2009/2010)[M].北京：中國紡織出版社,2010.

Application of Printing and Dyeing Wastewater Treatment and Reuse Technology

Kong Dehong1,Ru Jianhua1,Xi Danli2
(1.Xinjiang Fangting Weaving&Knitting Co.,Ltd.,Urumqi 830074,China;2.Donghua University,Shanghai 200051,China)

Membrane separation technology was introduced briefly.The characteristics,advantages of ceramic membrane technology and the comparation with other kinds of membrane separation technology were analysed.The prospects of its application in printing and dyeing wastewater treatment and reuse were revealed.

membrane separation technology;ceramic membrane,advanced treatment;reuse

X791

：A

：1009-3028(2011)02-0038-03

2011-02-18

孔德紅(1970—),女,河南許昌人,工程師。