【集萃網(wǎng)觀察】紡織、印染工業(yè)對水的需求量很大，被人們稱之為用水大戶、排水大戶，并且工藝過程中產(chǎn)生的染色廢水比較難處理。因而，在許多地方，紡織印染工業(yè)的發(fā)展受到限制。膜分離技術(shù)是當代新型高效分離技術(shù)、具有高效、節(jié)能、過程易控制、操作方便、易與其他技術(shù)集成等優(yōu)點。本項目通過大量的中試工作，成功地開發(fā)應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的印染廢水膜處理回用技術(shù)。
1 印染廢水膜處理試驗 1.1 實際印染廢水膜處理中試試驗
實驗?zāi)康模翰捎糜∪具^程排放的實際生產(chǎn)廢水檢測膜的性能。在企業(yè)現(xiàn)場安裝一套中試設(shè)備，其中由閥、預(yù)過濾器和料罐組成的收集系統(tǒng)用于收集實際印染過程排放的廢水。中試設(shè)備中使用的膜膜芯與卷式膜組件中所用的相同。
試驗主要考查：一是如何選用合適的膜有效截留印染廢水中的染料、纖維和其他污染物，使膜透析液達到印染工藝用水要求：二是膜系統(tǒng)經(jīng)長時間運行后膜通量的恢復；三是膜系統(tǒng)的集成、投資與運行成本控制。
1.2 試驗水樣
試驗水樣取自華懋織造染整有限公司。廢水主要污染物如表1所示：
1.3 試驗流程
膜組件過濾流程原理如下所示：
料罐中的料液經(jīng)泵進入膜組件，料液中污染物質(zhì)被膜截留，稱為濃縮液（或回流液）返回料罐，沒有被膜截留的物質(zhì)和水透出，成為透析液。隨著濃縮液的不斷循環(huán)，水份和不被截留的物質(zhì)逐漸透析，濃縮液最終越來越濃，達到設(shè)計的濃縮倍數(shù)后，整個膜過濾過程就完成了。膜對被截留物質(zhì)的截留過程是以截留率的概念進行的。在連續(xù)式設(shè)計中，是沒有回流液的，濃縮液直接排出。
2 試驗結(jié)果與討論
2.1 試驗結(jié)果
2.1.1 納濾膜與反滲透膜通量試驗
第一次試驗用LCI膜，共取具有代表性的7批原樣（見圖1），第二次試驗（見圖2）用LC7450膜進行中試（一級、二級一同比較）。試驗表明膜通量穩(wěn)定性好。
2.1.2 膜截留率試驗 在LCI膜一級納濾中，COD的平均截留率與濃縮倍數(shù)相關(guān)，濃縮倍數(shù)越高其平均截留率越低，但截留率不低于85%，濃縮倍數(shù)在22.5倍時，COD的平均截留率為94%以上（見圖3）。
2.1.3 膜透析液試驗
透析液水質(zhì)分析由華懋公司負責，LCI膜的一級納濾透析水的COD在5080ppm，二級透析水COD在10ppm左右，COD的平均截留率在80%以上；而LC7450膜的一級納濾透析水的COD應(yīng)在10ppm左右，COD的平均截留率在97%左右，從中試數(shù)據(jù)來看，第一級和第二級的出水水質(zhì)指標相差不多，都在10ppm左右，已達染整水回用標準和一級排放標準，就沒有必要增加多一級的膜，所以，從華懋提供的水質(zhì)分析來看，LC7450膜的一級納濾透析水即可達到回用。
2.1.4 膜通量與透析液COD水平
LCI膜和LC7450膜對比；在膜通量和出水COD值方面綜合對比看，LC7450膜比LCI膜好，故選擇LC7450膜作為廢水處理用膜。
2.2 中試結(jié)果討論與分析
2.2.1 LC7450納濾膜在染整廢水處理中的優(yōu)點
該膜對廢水中懸浮物和染料截留率大于99%，COD截留率也在95%以上；一級透析液中SS和色度為未檢出，COD不但可達一級排放標準，從測試數(shù)據(jù)來看還可達回用水標準，故沒有必要上二級納濾。膜分離過程是物理分離，沒有新的污染物產(chǎn)生。膜經(jīng)清洗后其膜通量恢復能力好。
2.2.2 中試透析液水質(zhì)
從表2可以看出，透析液堿度的大小可通過在膜系統(tǒng)前進行調(diào)節(jié)，其他的指標都很低�？傮w來看，膜透析液出水水質(zhì)比自來水好，能夠作為印染工藝用水。
2.2.3 濃縮液返回原生化系統(tǒng)處理 應(yīng)用膜處理工程與原有生化處理系統(tǒng)結(jié)合的優(yōu)點，膜系統(tǒng)隨原廢水水質(zhì)變化的適應(yīng)能力強，通過改變膜系統(tǒng)運行的水回收率或濃縮倍數(shù)就可保持濃縮液濃度的穩(wěn)定。濃縮液作為生化處理系統(tǒng)的進水，也就保證了生化處理系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。經(jīng)膜濃縮后的廢水供給生化池，減少了廢水處理量，提高了生化池的水力負荷。
2.2.4 回用水實際染色效果試驗
印染廢水回用是否會對產(chǎn)品產(chǎn)生不良的影響，需要進行“著色”試驗，需要顏色相容性和耐磨性（著色牢度）進行評估。結(jié)果表明：
合理的應(yīng)用回收水可以取得符合標準的染色效果和洗滌牢度。特別是反滲透水可以用于染色工藝的所有過程。納濾水由于含鹽量相對較高被成功的用于染色后針織品的清洗。
如預(yù)期的一樣，反滲透透析液要比納濾透析液純凈。最主要的區(qū)別在于透析液中的含鹽量。納濾透析液的含鹽量相當于工藝廢水含鹽量的80%，而反滲透透析液的含鹽量僅為工藝廢水的20%。
采用膜過濾水和能量回收系統(tǒng)可以節(jié)約大量能量。這是因為清洗水可以在最高允許溫度時排放，并在相同溫度下進行過濾和再利用，從而避免了在管道中的熱損失。
同時，由于使用了再利用系統(tǒng)中回收熱水，在染料設(shè)備中的加熱時間縮短，染色周期也相應(yīng)縮短。這就意味著現(xiàn)有染色設(shè)備的生產(chǎn)能力得到了提高。
進料水中懸浮固體的存在是各種膜過濾設(shè)備中膜受到損壞的主要原因之一。適當?shù)仡A(yù)過濾對于膜設(shè)備的良好運行和延長膜的使用壽命是十分必要的。
3 工業(yè)化項目設(shè)計與運行
3.1 膜工藝設(shè)計
印染廢水通過泵加壓后進入膜組件，膜組件排列形式為“圣誕樹”形式，即上級的濃縮液進入下一級作為下一級膜組件的進料液。經(jīng)過膜分離后，濃縮液直接通過濃縮管排出，透析液通過透析管排出。此工藝沒有循環(huán)料罐，沒有料液循環(huán)濃縮，此濃縮過程為連續(xù)式的，避免了所有膜組件都在高濃度區(qū)域運行，只有最后端的膜組件在高濃度區(qū)域運行，而前端占總膜組件數(shù)量的80%以上的膜組件始終運行在低濃度區(qū)域。既防止了膜污染，又大大延長了膜的壽命。這種形式是通過膜的排列實現(xiàn)的連續(xù)式生產(chǎn)，所以本系統(tǒng)為連續(xù)式膜處理系統(tǒng)。
3.2 膜工藝流程：
工業(yè)化生產(chǎn)的膜設(shè)備工藝流程如圖6所示。
構(gòu)成染色廢水COD和色度的污染物主要是染料，用納濾膜進行截留。
印染廢水添加絮凝劑后，經(jīng)由預(yù)處理設(shè)備去除S.S及部分膠體等物質(zhì)，使印染廢水達到納濾膜的進水要求，若某個過濾器前后的壓差達到設(shè)計反沖洗數(shù)值時，經(jīng)閥門切換進行反沖洗。預(yù)處理后的印染廢水直接進入納濾膜系統(tǒng)進行分離濃縮，濃縮液直接由濃縮管排出（含有較高壓力），透析液由透析管直接排出（基本沒有壓力）。 經(jīng)過預(yù)處理的印染廢水通過納濾單元的泵加壓，進行納濾分離濃縮；納濾膜將印染廢水中的BOD/COD組成物質(zhì)、色素、病毒、病原體、農(nóng)藥成分、染料成分及其他有機物等截留，直接進入生化池進行生物處理。選用的納濾膜對BOD/COD組成物質(zhì)的截留率很高，透析液直接排出，整個膜系統(tǒng)設(shè)計濃縮倍數(shù)為2倍，在生產(chǎn)中可通過壓力調(diào)節(jié)實際所需要的濃縮倍數(shù)。整套系統(tǒng)采用不停機設(shè)計、膜組件分成4個模塊。CIP清洗系統(tǒng)可以根據(jù)不同模塊污染情況分別進行清洗，保證了系統(tǒng)在連續(xù)生產(chǎn)中同時對某一模塊進行清洗操作。輸料泵、高壓泵及清洗泵都采用變頻控制，電機啟動為軟啟動，能夠有效保護開機時大流量對膜組件的沖擊。
整個系統(tǒng)采用PLC控制，并將流程控制結(jié)果、運行狀態(tài)通過觸摸屏直觀反映，我們可以通過集中顯示屏就可以知道系統(tǒng)的運行狀態(tài)。
3.3 膜濃縮液的生化處理
膜設(shè)備處理能力為3600m3/d印染廢水，經(jīng)膜處理后，透析液回用2000m3/d,而1600噸的濃縮液返回原生化系統(tǒng)。膜濃縮液污染物濃度較高，COD約1700mg/l。原生化系統(tǒng)經(jīng)適當改造后，廢水達標排放。
3.4 膜系統(tǒng)出水水質(zhì)
4 經(jīng)濟效益分析
4.1 直接經(jīng)濟效益
4.2 回收水資源效益
4.1.2 節(jié)省了原來軟化自來水的的費用
由于印染工藝用水水質(zhì)要求嚴格，城市自來水硬度較高需要“軟化”，降低硬度。而膜出水水質(zhì)好，特別是水中的Ca+2、Mg+2經(jīng)膜過濾后，硬度顯著降低，無需再用傳統(tǒng)的離子交換工藝處理，從而節(jié)省了原自來水的軟化費用。原自來水的軟化費用0.5元/噸，這樣每年可節(jié)約自來水軟化費用33萬元。
4.2 運行成本
按每天產(chǎn)水2000噸計算，產(chǎn)水成本（包括電費、換膜、清洗和折舊費等）為1.8元/噸，即每年運行費用118.8萬元。
4.3 項目凈收益
4.4 間接經(jīng)濟效益
4.4.1 提高產(chǎn)品競爭力
膜透析液水質(zhì)好，尤其是Fe+3、NH3-N、總磷等工藝用水指標得到明顯改善，這將有利于提高印染產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品競爭力。
4.4.2 促進企業(yè)可持續(xù)發(fā)展
中國是缺水國家。國家提倡節(jié)約用水。印染企業(yè)是用水大戶，在許多地方受到嚴格限制。印染廢水膜處理回用技術(shù)無疑為印染企業(yè)的持續(xù)發(fā)展闖出了一條新路，水回收率可以達到70%-80%，徹底解決印染企業(yè)用水量大，排水量大的問題，促進企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
5 結(jié)語
5.1 本項目技術(shù)能夠達到印染廢水回用的工藝用水要求；濃縮液經(jīng)生化處理后，能夠達標排放。
5.2 本技術(shù)設(shè)備已在華懋織造染整有限公司應(yīng)用一年，于2005年6月通過廈門市環(huán)保局驗收，并獲得廈門市科技局成果鑒定。實踐證明由廈門綠創(chuàng)科技有限公司設(shè)計制造的印染廢水膜處理回用設(shè)備、投資少，運行費用低，運行穩(wěn)定；膜清洗效果好，通量恢復快，項目投資具有顯著的經(jīng)濟效益，該項目已被福建省環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會推薦為《福建省先進環(huán)保實用技術(shù)》。
5.3 就用膜技術(shù)處理印染廢水并達到回用目的，解決了長期以來阻礙印染行業(yè)發(fā)展的用水量大，排水量大的問題，對印染行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有很大的經(jīng)濟價值和戰(zhàn)略意義。 來源: 中國印染行業(yè)協(xié)會 作者：吳先昌 王永勝
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