張 云，陳建標(biāo)，楊柳俊

（江蘇省水文水資源勘測局南通分局，江蘇南通 226006）

連續(xù)微濾＋反滲透技術(shù)在印染廢水回用中的研究

張 云，陳建標(biāo)，楊柳俊

（江蘇省水文水資源勘測局南通分局，江蘇南通 226006）

采用連續(xù)微濾（CMF）＋反滲透（RO）處理技術(shù)對印染廢水進(jìn)行深度處理，研究了CMF＋RO集成工藝的處理效果。實驗結(jié)果表明：CMF＋RO處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，對CODcr、色度、濁度、電導(dǎo)率的去除率均達(dá)到98%以上，RO產(chǎn)水的水質(zhì)優(yōu)于自來水，各項水質(zhì)指標(biāo)均滿足印染工藝回用的要求。

連續(xù)微濾；反滲透；印染廢水；回用

我國是紡織印染的第一大國，每天印染廢水排放300萬～400萬t。紡織印染產(chǎn)業(yè)是江蘇省的支柱行業(yè)，也是江蘇省水資源消耗量大、污染物排放量較大的行業(yè)之一，全省紡織印染廢水、COD排放量占全省工業(yè)廢水排放總量15%以上，僅次于化工產(chǎn)業(yè)。印染行業(yè)廢水產(chǎn)排量大、有機(jī)污染物含量高，已經(jīng)成為水環(huán)境污染嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)之一［1］。實行最嚴(yán)格的水資源管理制度，落實用水總量、用水效率、納污總量三條紅線管理，均要求對印染行業(yè)廢水進(jìn)行再生處理回用。對印染廢水進(jìn)行深度處理，實現(xiàn)水資源循環(huán)利用，對緩解水資源短缺、實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和合理配置具有重要的戰(zhàn)略意義［2］，是建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的必經(jīng)之路。

目前處理印染廢水的常規(guī)方法主要有物理法、生物法和化學(xué)法，各種方法都有其不同的優(yōu)缺點，往往需要多種方法和多個處理單元組成的系統(tǒng)處理后才可以達(dá)到要求。采用常規(guī)的廢水處理方法盡管能將廢水中的大部分有機(jī)物和色度去除，但是水中的硬度、離子濃度仍然無法滿足生產(chǎn)用水要求。同時常規(guī)廢水處理系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊能力較差、處理效果不穩(wěn)定，出水水質(zhì)較難穩(wěn)定地滿足回用水的要求。膜處理技術(shù)以其高脫鹽率、處理效果穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)及運(yùn)行和操作的自動化程度高等優(yōu)點受到業(yè)內(nèi)人士關(guān)注。越來越多的研究表明，膜分離技術(shù)是印染廢水回用最具有可行性的技術(shù)之一。本文采用連續(xù)微濾＋反滲透工藝深度處理印染企業(yè)二沉池出水，系統(tǒng)地研究了連續(xù)微濾＋反滲透工藝深度處理印染廢水的效果。

1 試驗部分

1．1 試驗材料

廢水來源于南通某印染企業(yè)二沉池出水，該印染企業(yè)主要從事短纖，長絲坯布，色織布，絨布，精、粗毛布的生產(chǎn)與銷售，廢水主要來源于染色工段，主要成分為：COD、BOD5、色度等，COD的濃度在1 200～1 800 mg／L，色度在300～450 PCU。采用水解酸化＋接觸氧化＋砂濾池工藝進(jìn)行廢水處理，經(jīng)處理出水水質(zhì)達(dá)到膜處理裝置的進(jìn)水要求（pH 6～9，COD≤180 mg／L，BOD5≤25 mg／L，懸浮物SS≤70 mg／L）。

1．2 試驗裝置與試驗方法

連續(xù)微濾（CMF）選用天津膜天膜工程技術(shù)有限公司研制的內(nèi)壓式聚偏氟乙烯中空纖維濾膜組件（?160 mm×1 730 mm）1根，膜表面積為40 m2，CMF運(yùn)行的工藝流程見圖1。反滲透膜采用陶氏TW30—4014膜組件，反滲透裝置由高壓泵、2段RO膜及出水箱組成。

圖1 連續(xù)微濾＋反滲透系統(tǒng)的工藝流程圖Fig．1 Flow chart of CMF and RO combined process

CMF進(jìn)水為原污水處理系統(tǒng)水解酸化＋接觸氧化＋砂濾池的出水，水質(zhì)指標(biāo)為：COD的濃度為168．2mg／L，濁度為20 NTU，SS為63．2mg／L，pH為6～9，色度為30 PCU。RO試驗進(jìn)水為本試驗中的連續(xù)微濾產(chǎn)水。

1．3 測定指標(biāo)與分析方法

試驗中測定CMF＋RO系統(tǒng)運(yùn)行的壓力考察膜系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，測定pH、CODcr、濁度、色度來表征CMF＋RO系統(tǒng)對印染廢水二次出水深度處理的效果，本試驗在常溫下進(jìn)行。試驗中pH檢測采用玻璃電極法，CODcr檢測采用重鉻酸鉀法，濁度檢測采用分光光度法，色度檢測采用鉑鈷比色法，電導(dǎo)率檢測采用電極法。

2 結(jié)果與討論

2．1 CMF＋RO系統(tǒng)運(yùn)行壓力情況

對連續(xù)微濾＋反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行壓力進(jìn)行跟蹤測定，CMF＋RO系統(tǒng)運(yùn)行壓力的變化情況如圖2所示。

圖2 CMF＋RO系統(tǒng)運(yùn)行壓力變化Fig．2 Variation of pressure offered by the operation of CM F and RO system

由圖2可見，在1個月的運(yùn)行過程中，CMF＋RO系統(tǒng)的運(yùn)行壓力變化很小，運(yùn)行情況十分穩(wěn)定。CMF系統(tǒng)的運(yùn)行壓力保持在0．035 MPa左右，主要因為連續(xù)微濾采用了恒流量運(yùn)行方式；RO系統(tǒng)的運(yùn)行壓力保持在1．1 MPa左右。

圖3 CMF＋RO系統(tǒng)進(jìn)出水COD的變化情況Fig．3 Variation of COD concentration in the in fluent and effluent of CM F and RO system

2．2 CMF＋RO系統(tǒng)對COD的去除效果

連續(xù)跟蹤監(jiān)測CMF＋RO系統(tǒng)對COD的去除效果，CMF和RO系統(tǒng)運(yùn)行過程中進(jìn)出水的COD變化情況如圖3所示。

由圖3可見，CMF進(jìn)水的COD值存在較大的波動，通過微濾膜的截留作用，出水的COD值基本穩(wěn)定在160 mg／L上下，保證了連續(xù)微濾膜出水水質(zhì)具有較高的穩(wěn)定性，RO產(chǎn)水完全滿足印染工藝用水標(biāo)準(zhǔn)對CODcr的要求。CMF和RO對CODcr的去除完全依靠物理截留作用，進(jìn)水CODcr的濃度高低對CMF產(chǎn)水的CODcr有直接影響。因此，必須進(jìn)一步加強(qiáng)印染廢水的原預(yù)處理工藝，確保其出水的穩(wěn)定性，保障深度處理膜系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2．3 CMF＋RO系統(tǒng)對濁度的去除效果

CMF＋RO系統(tǒng)進(jìn)出水濁度的變化情況如圖4所示。

圖4 CMF＋RO系統(tǒng)進(jìn)出水濁度的變化Fig．4 Variation of turbidity of the influent and effluent of CMF and RO system

從圖4可以看出，砂濾處理后的印染廢水經(jīng)過CMF系統(tǒng)處理后，濁度大幅度降低，最低0．15 NTU，去除率最高達(dá)97．9%，滿足RO進(jìn)水對濁度的要求。RO產(chǎn)水濁度平均只有0．18 NTU，滿足印染工藝用水對濁度的要求。

2．4 CMF＋RO系統(tǒng)對色度的去除效果

CMF＋RO系統(tǒng)進(jìn)出水色度比較如圖5所示，從圖5可以看出，CMF進(jìn)水色度較高，過濾后CMF產(chǎn)水色度降低到平均6．6 PCU。RO系統(tǒng)對色度有較好的去除率，RO產(chǎn)水的色度未檢出。反滲透系統(tǒng)對色度的去除效果很好且穩(wěn)定，原因是產(chǎn)生色度的污染物多數(shù)是含有苯環(huán)和雙鍵等發(fā)色基團(tuán)的有機(jī)物，其分子量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且空間尺寸較大，而反滲透膜結(jié)構(gòu)致密、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在壓力驅(qū)動下反滲透膜只能通過溶劑分子和相對分子質(zhì)量較小的溶質(zhì)分子和離子，故反滲透能高效地截留有機(jī)物。另一方面，這些帶有發(fā)色基團(tuán)的有機(jī)物的物理化學(xué)參數(shù)（如極性參數(shù)、非極性參數(shù)、Hammet數(shù)或Taft數(shù)等）會增大其與膜材料之間的排斥力使分離度增加，故反滲透膜工藝能較徹底地脫除色度［3］。

圖5 CMF＋RO系統(tǒng)進(jìn)出水色度的變化Fig．5 Variation of chromaticity of the influent and effluent of CM F and RO system

2．5 CMF＋RO系統(tǒng)出水電導(dǎo)率變化

為考察CMF＋RO系統(tǒng)對電導(dǎo)率的去除效果，對CMF＋RO系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)的電導(dǎo)率進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，試驗結(jié)果如圖6所示。

圖6 CMF＋RO系統(tǒng)進(jìn)出水電導(dǎo)率的變化Fig．6 Variation of conductivity of the influent and effluent of CMF and RO system

從圖6可以看出，CMF產(chǎn)水電導(dǎo)率很高，平均5 256μS／cm，RO產(chǎn)水電導(dǎo)率平均58μS／cm，RO脫鹽率高達(dá)99%。電導(dǎo)率表征物體傳導(dǎo)電流的能力，溶液的電導(dǎo)率等于溶液中各種離子電導(dǎo)率之和，可以間接衡量溶液中離子的總含量。微濾膜對溶液中溶解的離子是無法截留的，RO膜則具有非常優(yōu)秀的脫鹽能力，能完全去除水中的二價離子，對水中的一價離子也有很好的去除能力［4］。所以，CMF系統(tǒng)產(chǎn)水電導(dǎo)率較高，而RO系統(tǒng)產(chǎn)水電導(dǎo)率很低。

2．6 水質(zhì)量比較

將自來水、預(yù)處理水、連續(xù)微濾系統(tǒng)產(chǎn)水、反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水的水質(zhì)進(jìn)行比較，比較結(jié)果見表1。

從表中可以看出，反滲透對于水中的大部分污染物均具有很高的去除率，對于常見的，Cl－，Ca2＋，Mg2＋等常見離子，去除率均大于99%。產(chǎn)水的色度、濁度、COD等指標(biāo)無法檢測出，產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于自來水的水質(zhì)，完全滿足紡織印染工藝的要求。

表1 CMF產(chǎn)水、RO產(chǎn)水、自來水水質(zhì)對比Table 1 Com parion of the water quality among CM F water，RO water and tap water

2．7 膜污染控制

膜污染是膜處理技術(shù)應(yīng)用中不容忽視的問題，隨著微濾膜的運(yùn)行，污染物在膜孔及膜表面吸附，需要通過氣水反沖洗對微濾膜進(jìn)行清洗；反滲透元件的膜片在運(yùn)行過程中會受到無機(jī)鹽垢、微生物、膠體物質(zhì)和不溶性有機(jī)物等的污染，這些污染物沉積在膜表面，導(dǎo)致壓力上升，產(chǎn)水量下降［5］，一般采用pH值等于2左右的酸液對反滲透膜進(jìn)行化學(xué)清洗，清洗結(jié)束后即投入正常運(yùn)行生產(chǎn)；運(yùn)行到下一個周期，產(chǎn)水量比初始狀態(tài)下降15%后，對反滲透系統(tǒng)進(jìn)行酸洗和堿洗，每次清洗后基本都能恢復(fù)到初始性能。

3 結(jié) 論

（1）印染廢水二級生化處理后達(dá)標(biāo)的廢水，采用連續(xù)微濾＋反滲透膜處理工藝，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水色度、濁度均未檢出，對COD、鹽度的去除率均達(dá)99%以上，出水水質(zhì)完全滿足紡織印染工藝的要求，可回用于印染生產(chǎn)的各工藝環(huán)節(jié)。

（2）將連續(xù)微濾＋反滲透膜系統(tǒng)的產(chǎn)水水質(zhì)與自來水的水質(zhì)進(jìn)行比較，產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于自來水的水質(zhì)。為提高印染廢水的回用量，降低運(yùn)行成本，可將CMF產(chǎn)水、RO產(chǎn)水、自來水按照比例混合調(diào)配使用。

［1］ 阮新潮，王 濤，曾慶福．印染廢水的深度處理及回用［J］．工業(yè)水處理，2006，26（4）：22－24．（RUAN Xin-chao，WANG Tao，ZENG Qing-fu．Wastewater Treatment and Reuse in Dyeing and Finishing Industry［J］．Industrial Water Treatment，2006，26（4）：22－24．（in Chinese））

［2］ 阮慧敏，褚 紅，阮水晶，等．膜集成技術(shù)在印染廢水回用中的應(yīng)用研究［J］．現(xiàn)代化工，2009，29（10）：73－75．（RUAN Hui-min，CHU Hong，RUAN Shuijing，et al．Application of Integrated Membrane Technology in Dyeing Wastewater Reuse［J］．Modern Chemical Industry，2009，29（10）：73－75．（in Chinese））

［3］ 魏 娜，張雁秋，季 凱．膜分離技術(shù)在印染廢水回用中的研究和應(yīng)用［J］．凈水技術(shù)，2009，28（5）：1－5．（WEINa，ZHANG Yan-qiu，JIKai．Membrane Separation Technology on Printing and DyeingWastewater Reuse［J］．Water Purification Technology，2009，28（5）：1－5．（in Chinese））

［4］ 徐竟成，許 健，李光明，等．微絮凝－微濾用于印染廢水回用反滲透預(yù)處理的試驗研究［J］．環(huán)境工程學(xué)報，2007，1（1）：64－68．（XU Jing-cheng，XU Jian，LI Guang-ming，et al．Research on Microflocculation and Microfiltration for RO Pretreatment of Dyeing Wastewater for Reuse［J］．Chinese Journal of Environmental Engineering，2007，1（1）：64－68．（in Chinese））

［5］ 鄭 濤．反滲透技術(shù)在PTA廢水回用處理中的應(yīng)用研究［D］．上海：同濟(jì)大學(xué)，2005．（ZHENG Tao．Research on the Reuse of PTA Wastewater by Reverse Osmosis Technology［D］．Shanghai：Tongji University，2005．（in Chinese） ）

（編輯：趙衛(wèi)兵）

Reuse of Dyeing Waste Water by CMF and RO Combined Treatment

ZHANG Yun，CHEN Jian-biao，YANG Liu-jun
（Nantong Branch of Hydrology and Water Resources Investigation Bureau of Jiangsu Province，Nantong 226006，China）

Dyeing waste water was pretreated by CMF（continuousmicrofiltration）and RO（reverse osmosis）combined process，and the effectof this treatmentwas analyzed．Results showed that CMF and RO system was operated steadily and economically．It can effectively remove total CODcr，chromaticity，turbidity and conductivity by over 98%．The water quality of RO effluent is superior to that of tap water，and each water quality indexmeets the requirement of dyeing technique．

continuousmicrofiltration；reverse osmosis；dyeing waste water；reuse

X793

A

1001－5485（2013）11－0024－04

10．3969／j．issn．1001－5485．2013．11．006

2012－09－05；

2012－09－21

江蘇省水利科技重點項目（2009033）

張 云（1983－），女，江蘇南通人，工程師，主要從事環(huán)境化學(xué)與水資源保護(hù)方面的研究，（電話）13814707612（電子信箱）zhangyun︳1983924＠163．com。