印染廢水雙膜法（CMF—RO）深度處理及回用研究

張鵬翔　劉瓚　張璐

【摘要】在水資源利用過程中，工業廢水回收利用一直是企業技術革新的重要內容。本文主要從印染廢水膜處理技術角度出發，重點對雙膜法（CMF-RO）深度處理技術以及相關運行成本進行了剖析，以供同行參考。

【關鍵詞】廢水處理；回用；印染廢水雙膜法

1、引言

水在印染行業中作為染料、藥劑、助劑等的溶劑，漂洗織物也需要水，行業用水量大，隨著水資源的日益短缺和水費不斷上漲，該行業對廢水的循環使用及回用提出了更高的要求，廢水回用技術勢必逐步推廣。要實現印染廢水的大規模回用，需將廢水回用至印染生產過程中，而印染生產用水對水質CODcr、色度、硬度、含鹽量等有指標有較為嚴格的要求。《紡織染整工業廢水治理工程技術規范》（HJ471-2009）中給出指導性的意見：

印染廢水COD、色度、鹽度較高，傳統的處理技術難以滿足回用的要求。雙膜技術是目前國際上研發和工程化應用的熱點，作為一種有效的工程預處理手段，超濾可去除廢水中大部分濁度和有機物，從而能減輕反滲透膜的污染，延長膜的使用壽命，減少膜工程的運行成本。反滲透不僅能有效去除有機物、降低COD，而且具有優秀的脫鹽效果。出水品質能直接回用于印染環節。

2、印染廢水膜處理技術

2.1 超濾及微濾膜技術

印染廢水的深度處理一般在生化二級處理之后進行，而作為反滲透的預處理系統，連續膜過濾（CMF）可替代傳統絮凝、機械過濾、精濾等RO膜前處理工藝，可有效去除水中的膠體、細菌、微生物、懸浮物等，污染指數（SDI）可小于3，大大減少設備的占地面積，系統產水水質搞并且水質穩定，在處理印染廢水時優勢十分明顯，可以保證反滲透系統的長期連續運行并延長防滲透系統的使用壽命，是新一代的高效水處理系統工藝。

連續膜過濾（CMF）指的是，以微濾亦或超濾膜為中心，配備規格一致的管路與閥門，智能清洗體系，助劑添加體系與智能管控體系，構成一套能夠完成連貫操作產水，在線膜清理體系，進而實現持續運行的目標。不管是超濾，還是微濾，對膠體與懸浮物質的清除機理均是機器篩選，差異體現在膜孔徑的尺寸，前者的孔徑小于后者，后者的孔徑分布通常在1至10um，而前者的孔徑通常在0.1至1um。因此必須要在反滲透處置之前對廢水實施反復微濾亦或超濾處置，降低反滲透膜的運作負載和膜的污染。和微濾膜比較，超濾膜的水質更優良，可是因為壓力高，操控運行的能量消耗也比較多。

微濾膜和超濾膜的加工技藝比較簡單，當前我國和海外擁有連續過濾技術的膜企業和膜組件見下表2所示。

如果膜被雜物污染，一定要對其進行清理。連續過濾體系中，膜的污染大致有下述類型：（1）有機物污染；（2）顆粒物污染；（3）微生物污染。膜的污染物清理大致包括兩種，其一是水力清洗；其二是化學清洗。

（l）水力清洗。水力清洗重點依托速度非常快的水流的沖洗，清除膜表層的顆粒雜物和對膜附著性能較弱的污染物。依照清洗方式的差別能夠分成三種，一種是靜置浸泡反沖洗，第二種是反沖洗，第三種是汽水反沖洗，第二種清洗方式，清水從產水的一側進入到膜中，進而入水的一邊吸附膜表層的雜物被清洗出來。第一種與第三種清洗方法在第一種方式的基礎上各自引進了清水浸泡與壓縮空氣先進科技。其中引入壓縮空氣能夠推動膜管中膜絲的互相摩擦和運動，迫使雜物與膜分開，能夠在一定程度上提升只進行反沖洗的成效。

（2）化學清洗。連續膜過濾時，存有有機物在膜表層的累積問題，此種有機物難以采用水力清洗的方式清除干凈，當積累到一定濃度，一定要采用化學清洗的方式才能夠將其清除。化學清洗時運用的化學制劑能夠分成下述幾個大類：氧化劑，表面活性劑，酸，堿，鰲合劑，還原劑，每一種制劑的添加對于類別不一樣的污染物有不同的清理效果，其清理的機理也存有差異。經過添加酸制劑，能夠將無機顆粒物講解為可溶性鹽類，進而達到清理目的；堿能夠和有機物產生化學反應，讓有機物帶親水基團，和水相融而被清除；表面活性劑中既包括親水的極性基團，也包括親油的非極性基團，擁有增溶、破乳等性能而將污染物清除；鰲合劑能夠和金屬離子產生化學反應，形成和水相溶的，進而將污染物清除。

2.2 反滲透技術

反滲透和納濾技術的特征是通過選取性透過膜將污染中的鹽類分開。圖1展現了滲透和反滲透過程的機理和差異。滲透進行時，因為稀濃溶液間存有選取性透明膜，濃度較大的溶液中的鹽類難以自行分散到濃度較小的溶液中，而水分子利用透明膜擴散到濃度較大的溶液中來均衡2側溶液由于濃度差異所形成的滲透壓差；而反滲透進行時，經過在濃度較大的一邊施加大于滲透壓的壓力，促使水分子從濃度較高的溶液中進入到濃度較小的溶液，進而完成鹽類和水的分隔。納濾和反滲透運用過程中，單單把鹽類和水分開，并非把鹽類物質清除。

要提高印染廢水的回用率和回用水平，直接面對的問題就是如何去除印染廢水中存在的鹽類物質以及廢水回用過程中鹽類物質積累問題，因為常規的水處理工藝對鹽類物質的去除基本上沒有效果。印染廢水中鹽類的不斷積累，直接后果就是導致生物處理工藝效率大大下降，甚至導致整個廢水處理系統因鹽濃度過高而癱瘓，更不必說回用水對產品質量的影響。通過反滲透膜的方法去除水中絕大部分鹽類物質，同時附帶去除水中的其他污染物，使廢水實現真正意義上的凈化。產水的污染物指標可以滿足印染工藝對水質的要求，直接應用于印染的整個工藝當中。

反滲透（RO）系統運行過程中，微生物吸附在反滲透膜表層以后，從膜表層的濃差極化層吸納其生長所需要的各種成分，在膜表層持續繁衍，構成生物膜。而生物膜一旦構成，難以被清除，同時會對膜的運行壓力產生較大程度的影響，是反滲透污水處置中的重點。當前工業運用中常常使用的膜清洗方式化學清洗。這種方式依托化學制劑的性能，乳化、降解、絡合等消除膜表層的各個類型的污染物。化學清洗中運用較多的助劑有氧化劑、酸、堿等。化學助劑的選取應當以膜污染物的類別、污染水平、膜的特點為依據：

（1）酸與堿。酸類化學助劑有檸檬酸、鹽酸、氨基磺酸等，大多用于清理無機污染物。酸類清洗劑能夠讓酸值減小，增快無機鈣、鎂離子的分解，將金屬硫化物等全部清除；堿類洗液大多包含氫氧化物，磷酸鹽等，可破壞沉淀物的牢固程度，清理蛋白、油脂等生物類雜物，膠體類雜物與大部分的可溶性有機物質。

（2）表面活性劑。該種制劑中既有親水基團，也有親油基團，用來吸附膜表層的有機污染物讓其降解在清洗劑中。

（3）氧化劑。該種制劑大致包括雙氧水、氯酸鹽等，能夠將有機污染物與微生物氧化，讓其性狀發生變化而和膜分開。

3、運行成本剖析

運行費用大致包含：電費、人力開支、助劑開支、膜更新開支、設施養護開支等。助劑開始一方面盡可能運用市場銷售的價格低廉的常規制劑譬如NaOH、NaCOL、HCL等，另一方面聯系現實運行情況運用科學的制劑數量，減少制劑費用；電費在運行費用中所占比重很大，大多體現在風機與水泵的運行方面；健全的預處理和類型多樣的膜污染管控舉措，能夠較好的增長膜的運用時間，增長更新周期，降低膜的更新費用；系統完成智能管控，一名或者兩名工作人員就能夠管控整個系統，節省了人力開支；實施有效的運行管控形式，定時對機器加以檢修，能夠減小設施養護開支。

4、結語

實現印染廢水回用，進一步減少印染廢水排水量，是關系到印染工業與環境保護持續協調發展的重大問題。同時，新項目建設必須符合總量控制減排要求，解決印染廢水回用的關鍵技術成為印染企業進一步擴大產能的瓶頸。

參考文獻：

[1]鄒勇斌，顏幼平，陳師楚，陳志星，陳鵬.MF-RO深度處理印染廢水的效果和回用[J].印染.2013（01）

[2]張云，陳建標，楊柳俊.連續微濾+反滲透技術在印染廢水回用中的研究[J].長江科學院院報.2013（11）

作者簡介：張鵬翔（1982.12），男，安徽黃山市人，環境工程碩士。中級，研究方向：水污染治理。