印染、造紙廢水深度處理及回用小試裝置設計

摘 要：紡織印染業和造紙業既是用水大戶又是水污染大戶，廢水處理再生利用不僅有利于緩解資源短缺、保護環境，還給企業節約投資、降低成本、減少污染、改善質量等方面帶來經濟效益。文章對此類廢水的深度處理的小試裝置設計進行介紹。

關鍵詞：造紙廢水；印染廢水；深度處理；膜處理

我國是一個水資源短缺的國家。水資源總量為28000億m3，人均水資源量約為2200m3，約為世界平均水平的四分之一。如此同時，伴隨著水污染的加劇，水質性缺水又進一步加劇了我國水資源的短缺。水危機已嚴重制約了我國經濟、社會的發展。

近幾年，歐美發達國家采用UF、RO等膜處理技術，這一技術對造紙、印染廢水在常規處理的基礎上進行了深度處理，實現循環回用。國內一些研究機構采用物化、生化及膜處理等技術對此類廢水進行深度處理和生產性回用試驗研究，取得了一定成果。但采用膜法處理此類廢水的實際應用工程還存在諸多問題。為了探明造紙及印染等行業廢水回用膜處理工藝的可行性，為實際工程設計提供可靠的設計資料，本文對此類廢水深度膜法處理的小試裝置設計進行介紹。

1 小試裝置系統流程

1.1 流程選擇說明

造紙和印染廢水是一種處理難度較大的工業廢水，一般通過物化法+生化等常規二級處理使其中的污染物質得以降解。由于廢水本身所含污染物十分復雜，經處理后，出水雖能基本達到排放標準，但水中的懸浮物、色度、COD、含鹽量與廢水回用對水質的要求相距較遠。

采用傳統多介質過濾、活性炭過濾器等處理工藝難以實現廢水回用處理，只是一定程度降低出水懸浮物濃度，對污水中可溶性污染物如COD、氨氮和鹽分等無法進一步除去。而回用水對含鹽量有相應要求，正是處理的關鍵。目前對廢水含鹽量降低常用的方式為離子交換法和反滲透工藝，而造紙和印染廢水中多項污染物容易對樹脂造成中毒和氧化，降低樹脂的使用壽命，故本小試裝置采用反滲透脫鹽工藝。

活性炭過濾器能有效的去除廢水中的有機物、膠體物質、微生物、余氯等多種物質，在預處理中較為常用。但造紙和印染行業廢水水量大，水質不好，在實際工程中活性炭過濾器無論是數量還是運行成本均較高，且使用壽命較短，故本系統采用高流速進口的纖維束過濾器代替活性炭過濾器。考慮到造紙和印染廢水中的懸浮物、色度等較高，比較難以處理，故前端采用了多介質過濾器+纖維過濾器+超濾預處理，確保后續RO膜的安全運行。

1.2 基本流程如下

圖1 工藝流程圖

2 系統參數要求

2.1 系統出力

反滲透出力0.5m3/h。

2.2 出水水質

2.2.1 多介質過濾器

濁度：<5NTU

2.2.2 纖維過濾器

濁度：<2NTU

2.2.3 超濾裝置

濁度：<0.2NTU

回收率：≥90%

2.2.4 反滲透裝置

脫鹽率：≥97%

回收率：≥15%（單支膜）

3 主要設備說明選型規格

3.1 多介質過濾器

原水進入多介質過濾器，多介質過濾器能有效去除原水中存在的機械雜質和降低原水總鐵含量，有效抵卸突發事故造成的原水濁度增高，以保證后續的進水污染指數達標。過濾器內裝填不同級配的優質錳砂、石英砂、無煙煤，能有效地截留原水中的顆粒物，從而降低原水濁度。

根據小試系統RO反滲透出水水量要求折算預處理水量為4 m3/h，1臺， 過濾器外形尺寸：φ700×1950mm，材質采用碳鋼襯膠。

3.2 纖維過濾器

纖維過濾器是一種性能先進的壓力式纖維過濾器，它采用了一種新型的束狀軟填料——纖維絲作為過濾器的濾元，其濾料直徑可達幾十微米甚至幾微米，并具有比表面積大，過濾阻力小等優點，解決了粒狀的過濾精度受濾料粒徑限制等問題。微小的濾料直徑，極大地增加了濾料的比表面積和表面自由能，增加了水中雜質顆粒與濾料的接觸機會和濾料的吸附能力，從而提高了過濾效率和截污容量。

為了充分發揮束狀纖維濾料的特長，在過濾器的濾層內設有加壓室，通過加壓室對纖維的擠壓，使濾層沿水流動方向的截面逐漸減小，密度逐漸加大，相應濾層孔隙逐漸減小，達到理想的深層過濾。當濾層被污染需清洗再生時，可將加壓室內的水排出，使纖維束處于放松狀態，即可用水進行清洗。

設計處理水量4m3/h，1臺， 過濾器外形尺寸：φ700×1280mm，材質采用304不銹鋼。

3.3 超濾系統

與傳統濾料過濾工藝相比，超濾工藝是一種過濾精度更高的水處理技術，它可有效地去除細菌、病毒、大分子有機物、膠體和顆粒物。具有抗污染、藥劑用量少、水回收率高站地面積小的特點。

超濾裝置采用中空纖維膜組件，具有出水水質好、透過量大等特點。能進一步去除水中的懸浮物和膠體硅，及其他加大分子的物質（蛋白質、核酸、多糖等）以及細菌、有機物等雜質，更加有效降低SDI值，為反滲透減少壓力，從而被稱為反滲透的最佳預處理單元，可以有效延長反滲透膜壽命。確保后續設備的正常運行。

選用2支美國陶氏的SFP-2860超濾膜，超濾系統出力為：3.5 m3t/h。膜材質采用PVDF。

3.4 反滲透膜組件

反滲透亦稱逆滲透（RO），是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜（或稱半透膜）分離出來。因為它和自然滲透的方向相反，故稱反滲透。根據各種物料的不同滲透壓，就可以使大于滲透壓的反滲透法達到分離、提取、純化和濃縮的目的。

反滲透主機由膜元件、壓力容器、儀表、管道、閥門、控制箱、儀表箱、電氣控制系統、機架等組成。（1）反滲透系統采用美國海德能公司的復合膜。（2）反滲透裝置開機前，用預處理水進行低壓沖洗；停機后，啟動沖洗泵，用反滲透淡水進行低壓沖洗。（3）反滲透入口管道設置電動慢開閥，當高壓泵啟動時，電動慢開閥緩慢開啟，以防止高壓泵啟動時產生水錘對膜造成損壞。（4）反滲透淡水側設置超壓爆破膜，當淡水背壓超過限值，自動爆破，防止膜元件損壞。（5）反滲透裝置設有就地操作盤、就地儀表盤和集中取樣裝置。（6）配套高壓管道閥門采用不銹鋼材料；低壓管道閥門采用UPVC材料。選用美國海德能增強型PROC20低污染膜，數量1支，膜材質為芳香簇聚酰胺復合材料。

4 系統主要設備清單（見表1）

5 結束語

通過本小試試驗的設計及后期開展的研究，獲得不同進出水水質的工藝處理參數，為今后在造紙、印染廢水深度處理及回用領域的市場開拓奠定良好基礎。

參考文獻

[1]GB/T50335-2002.污水再生利用工程設計規范[S].

[2]GB/T50109-2006.工業用水軟化除鹽設計規范[S].

[3]GB/T19249-2003.反滲透水處理設備[S].

[4]反滲透和納濾膜產品即使手冊.美國海德能公司.

[5]DOWTM Ultrafiltration 產品技術手冊.美國陶氏.