混凝—納濾法處理印染漂白廢水

畢 琴，徐雨芳，趙玉明

（南京大學 污染控制與資源化研究國家重點實驗室，江蘇 南京 210046）

混凝—納濾法處理印染漂白廢水

畢 琴，徐雨芳，趙玉明

（南京大學 污染控制與資源化研究國家重點實驗室，江蘇 南京 210046）

采用混凝—納濾法處理印染漂白廢水，考察了混凝劑種類和膜操作條件對出水COD、濁度的影響。實驗結果表明：混凝以硫酸為混凝劑、混凝pH為1.0；納濾運行壓力為1.86 MPa、運行溫度為20 ℃、進水pH為 7左右、濃縮倍數為1時，納濾出水COD降至30 mg/L左右，總COD去除率為95.4%；濁度為0，總濁度去除率為100%。出水水質滿足工業用水回用標準。

印染；漂白；混凝；納濾；廢水處理

我國是印染大國，印染行業的資源消耗及廢水排放量都很大。面對環境保護和能源短缺的現狀，節能降耗和資源的有效利用成為印染行業可持續發展的關鍵。化纖織物漂白廢水是印染廢水的一種［1-2］，其水量較大，但污染較輕，具有回用價值。回用印染廠漂白廢水是減輕污染、節約水資源、實現行業健康發展的關鍵途徑之一。反滲透技術用于印染廢水回用已取得了較好的效果［3-5］，為行業資源利用提供了借鑒，但對進水中有機物的含量限制較為嚴格。納濾作為一種壓力膜分離技術，可在高溫、高酸堿含量等苛刻的條件下運行，能有效地去除水中的鹽分和有機物［6］。目前，納濾技術在各行各業中廣泛應用［7-11］。

本工作以江蘇某工廠印染漂白廢水（簡稱廢水）為研究對象，采用混凝—納濾法對廢水進行處理，透過液滿足工業用水回用國家標準［12］。

1 實驗部分

1.1 材料、試劑和儀器

實驗用廢水為江蘇某工廠印染漂白廢水，COD為650～700 mg/L，pH 約為9.5，濁度為95～120 NTU，呈白色渾濁狀，經定性濾紙過濾后濁度無改變。

NF90-4040型卷式納濾膜：美國陶氏公司。NF90-4040型卷式納濾膜特性見表1。

表1 NF90-4040型卷式納濾膜特性

聚合硫酸鐵（聚鐵）、聚合氯化鋁（聚鋁）：工業級，分別配制成質量分數10%的水溶液。實驗所用試劑均為分析純。

85-2型恒溫磁力攪拌器：常州國華股份有限公司；PHS-3C型便攜式pH計：上海精密科學儀器有限公司；WGZ-100型散射式光電濁度儀：上海珊科儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 混凝實驗

取廢水200 m L于燒杯中，放置于恒溫磁力攪拌器上，廢水pH在混凝作用范圍內時，實驗時不需調節pH，加入不同混凝劑，加入量分別為2 000 mg/L（聚鐵、聚鋁為3.5 m L/L）。先以200 r/m in的轉速攪拌1～2 m in，再加入質量分數為10%的聚丙烯酰胺溶液1～2 m L，以45 r/m in的轉速攪拌3～5 m in，靜置30 min，過濾，取濾液測定COD和濁度。

以硫酸溶液為混凝劑時，取廢水50 m L，滴加硫酸溶液，混勻，用pH計控制溶液的pH，靜置30 min，過濾，取濾液測定COD和濁度。

1.2.2 納濾實驗

以混凝實驗處理后的水樣為進水，考察納濾分離效果的影響因素。考察運行壓力、pH、運行溫度、運行時間因素時采用全回流方式，濃縮液和透過液全部回到進水桶，保證進水的濃度恒定。考察濃縮倍數（進水體積與進水桶剩余進水體積之比）時，濃縮液進入進水桶，透過液單獨收集。運行狀態間隔20 m in取透過液、濃縮液各50 m L，測定COD。

1.3 分析方法

采用重鉻酸鉀法測定COD［13］；采用濁度儀測定濁度［13］；采用pH計測定pH［13］。

2 結果與討論

2.1 混凝實驗

2.1.1 混凝劑種類對混凝段廢水COD和濁度去除率的影響

混凝法是去除膠體物質最簡單、有效的方法［14］。混凝劑種類對混凝段廢水COD和濁度去除率的影響見圖1。由圖1可見：鐵系和鋁系混凝劑對廢水COD和濁度均有一定的去除效果，聚鐵和聚鋁效果相對較好，但去除率未達到50%；以硫酸溶液為混凝劑時，COD和濁度去除率最大，混凝效果最好。實驗中觀察到，該廢水能在酸性條件下生成大量白色絮凝體，因此選用硫酸溶液為處理廢水的最佳混凝劑。

圖1 混凝劑種類對混凝段廢水COD和濁度去除率的影響

2.1.2 混凝pH對混凝段廢水COD和濁度去除率的影響

以硫酸溶液作為混凝劑，混凝pH對混凝段廢水COD和濁度去除率的影響見圖2。由圖2可知，當混凝pH為1.0時，混凝段COD和濁度去除率分別達到69.9%和96.9%，混凝效果最佳。混凝后靜置過濾，濾液澄清。

圖2 混凝pH對混凝段廢水COD和濁度去除率的影響

2.2 納濾實驗

2.2.1 運行壓力對納濾膜分離性能的影響

當運行溫度為20 ℃、不調節進水pH時，運行壓力對納濾膜分離性能的影響見圖3。由圖3可見：膜通量隨運行壓力增加而線性增加；COD去除率隨運行壓力增加而增加，但當運行壓力大于1.86 MPa時，COD去除率開始減小。實驗確定最佳運行壓力為1.86 MPa。

圖3 運行壓力對納濾膜分離性能的影響

2.2.2 運行溫度對納濾膜分離性能的影響

當運行壓力為1.86 MPa、不調節進水pH時，運行溫度對納濾膜分離性能的影響見圖4。由圖4可見：膜通量隨運行溫度升高而增大；COD去除率隨運行溫度升高而減小。由此確定納濾裝置在常溫（20 ℃）狀態下運行。

圖4 運行溫度對納濾膜分離性能的影響

2.2.3 進水pH對納濾膜分離性能的影響

當運行壓力為1.86 MPa、運行溫度為20 ℃、以氫氧化鈉溶液調節進水pH時，進水pH對納濾膜分離性能的影響見圖5。由圖5可知：在pH 1～7范圍內，COD去除率隨pH的升高而上升，在pH為7左右達到最大84%。因此在實際運行過程中調節進水pH為7左右。

2.2.4 運行時間對納濾膜分離性能的影響

當運行壓力為1.86 MPa、運行溫度為20 ℃，進水pH為7時，運行時間對納濾膜分離性能的影響見圖6。由圖6可見，系統全回流運行2 h時，膜通量及COD去除率即可穩定。實驗選擇全回流運行2 h后，濃縮液進入進水桶，透過液單獨收集。

圖5 進水pH對納濾膜分離性能的影響

圖6 運行時間對納濾膜分離性能的影響

2.2.5 濃縮倍數對納濾膜分離性能的影響

考慮廢水透過液要滿足工業回用水標準，即COD不大于60 mg/L，因此有必要考察在滿足工業回用水標準的前提下可以達到的濃縮倍數。當運行壓力為1.86 MPa、運行溫度為20 ℃、進水pH為7、運行時間約為20 m in時，濃縮倍數對納濾膜分離性能的影響見圖7。由圖7可見，當進水濃縮3倍時，透過液滿足工業回用水標準，此時COD去除率可達80%以上。

圖7 濃縮倍數對納濾膜分離性能的影響

2.3 混凝—納濾出水水質

混凝實驗以硫酸為混凝劑、混凝pH為1.0，納濾實驗運行壓力為1.86 MPa、運行溫度為20 ℃、進水pH為7、濃縮倍數為1時，混凝—納濾各級出水水質見表2。由表2可見：混凝—納濾出水COD降至30 mg/L左右，總COD去除率達到95.4%，總濁度去除率100%，滿足GB/T19923—2005《城市污水再生利用 工業用水水質》的工業用水回用標準。

表2 混凝—納濾各級出水水質

3 結論

a） 采用混凝—納濾法處理印染漂白廢水，混凝實驗中以硫酸為混凝劑時混凝效果最好，當混凝pH為1.0時，混凝出水的COD和濁度去除率分別達到69.9%和96.9%。

b）混凝處理后的濾液進入納濾裝置，納濾最佳運行條件為運行壓力1.86 M Pa、運行溫度20 ℃、進水pH 7、濃縮倍數1。在此條件下，納濾出水COD降至30 mg/L左右，總COD去除率達到95.4%；濁度為0；總濁度去除率為100%，滿足GB/ T19923—2005《城市污水再生利用 工業用水水質》的工業用水回用標準。

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［14］ 高延耀，顧國維. 水污染控制工程下冊［M］. 第2版.北京：高等教育出版社，1999：206 - 212.

Treatment of Bleaching W astewater in Dyeing and Printing Plant by Coagulation-Nanofiltration

Bi Qin，Xu Yufang，Zhao Yuming

（State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse，Nanjing University，Nanjing Jiangsu 210046，China）

The bleaching wastewater in a dyeing and Printing plant was treated by coagulation-nanofiltration process. The effects of coagulants and operation conditions on the effluent COD and turbidity were studied. The optimum conditions for coagulation are as follows：sulfuric acid used as coagulant，coagulation pH 1.0. The optimum conditions for nanofiltration are as follows：running pressure 1.86 MPa，running temperature 20 ℃，influent pH about 7，concentration multiple 1. Under these conditions，the COD of nanofiltration effluent is decreased to about 30 mg/L with 95.4% of total COD removal rate，the effluent turbidity is 0 with 100% of total turbidity removal rate. The quality of the effluent can meet the industrial water reuse standards.

dyeing；bleaching；coagulation；nanofiltration；wastewater treatment

TQ1162

A

1006-1878（2012）04 - 0347 - 04

2012 - 03 - 22；

2012 - 04 - 24。

畢琴（1987—），女，湖北省黃岡市人，碩士生，研究方向為水處理、清潔生產、環境風險評價等。電話 15850776049， 電郵 biqin_2006@126.com。聯系人：趙玉明，電話 13645150990，電郵 zym409@sina.com。

（編輯 張艷霞）