孫佳林 何曉燕（伊犁師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院 新疆 伊寧 835000）

引言

紡織工業(yè)是我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障人民生活中起著非常重要的作用，然而我國作為紡織大國每年排放的印染廢水量高達(dá)30×108t,占全國工業(yè)廢水排放總量的35%，但回收率不到10%[1]。

一、印染廢水的來源與特性

印染廢水的主要來源于退漿、煮練、漂白、絲光、染色、后處理等工序中排放的廢水，該廢水具有色度大、有機(jī)物含量高、可生化性差、含鹽量高、電導(dǎo)率大、水質(zhì)變化范圍大、pH值變化大、水文水量變化大以及生物毒性等特點(diǎn)[1]。

二、膜分離技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用

1.微濾技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

微濾的膜孔徑為0.05-20.00微米，一般能去除水中的細(xì)菌、固體顆粒等，其分離機(jī)制與傳統(tǒng)的過濾篩分機(jī)制基本相同，膜物理結(jié)構(gòu)是分離效果的決定性因素，微濾主要用于染色廢漿和洗滌水中不溶物、懸浮固體等的脫除，以及超濾、納濾、反滲透的前處理[2]。李煒[3]等研究了多孔陶瓷微濾膜對印染廢水的過濾效果，對操作壓力、錯流速度以及運(yùn)行時間等操作參數(shù)進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，操作壓力為0.275Mpa，錯流速度為2.5m·s-1,運(yùn)行時間20min后COD和NH3-N的去除率分別達(dá)到了30%和20%左右。

2.超濾技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

超濾是一種篩孔分離過程，在靜壓差為推動力的作用下，原料液中溶劑和小溶質(zhì)粒子從高壓的料液測透過膜到低壓側(cè)，一般稱為濾出液或透過液，而大粒子組分被膜所阻攔，使他們在濾液中濃度增大。超濾的篩孔徑小，可截留病毒、細(xì)菌、膠體、有機(jī)大分子、油脂、蛋白質(zhì)、懸浮物等。張偉[4]等采用特種耐堿超濾膜對印染廢水中的絲光淡堿進(jìn)行了回收，回收率95%以上；在洗毛廢水處理中采用超濾膜法使較高溫度的透過液直接回用于洗毛裝置，廢水中的羊毛脂得到富集，提高了離心萃取提取羊毛脂的效率；在絲膠回收中采用超濾膜分離技術(shù)使絲膠蛋白質(zhì)被膜阻攔，水和小分子則透過膜從而達(dá)到絲膠蛋白質(zhì)濃縮分離目的；采用超濾技術(shù)對染料進(jìn)行了回收。

3.納濾技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

納濾技術(shù)是一種壓力驅(qū)動型膜分離技術(shù)，介于反滲透和超濾之間，主要應(yīng)用于廢水凈化處理、飲用水和工業(yè)水純化。納濾膜對相對分子質(zhì)量在200-1000的有機(jī)物和高價離子具有很高的截留率，而對單價鹽和小分子物質(zhì)截留則很低，只有部分無機(jī)鹽可以通過納濾膜。童佳[5]等針對二級處理后達(dá)標(biāo)排放的印染廢水采用納濾膜技術(shù)深度處理回用，研究了納濾膜去除污染物的影響因素及最佳操作條件。結(jié)果表明，當(dāng)納濾膜的運(yùn)行壓力為0.65Mpa，回流率為1.5，運(yùn)行周期為25d，納濾膜對色度、COD、TDS的平均去除率分別達(dá)到91.5%、93.8%、96.2%；出水色度小于4倍，COD 為 8mg·L-1，TDS 質(zhì)量濃度為 100 mg·L-1，出水水質(zhì)滿足某印染廠用水水質(zhì)要求，成本僅為2.63元·t-1，具有良好的市場應(yīng)用前景。

4.反滲透濾技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

反滲透膜采用納米級分離材料，截留對象是所有離子，處理后，離子和大部分有機(jī)物不能透過膜成為濃縮液，便于回收有用物質(zhì)，而水分子透過膜成為透析液，可回用于印染生產(chǎn)工序。對水質(zhì)要求高的印染用水，可采用反滲透膜進(jìn)行脫鹽處理。常向真[6]介紹了某公司印染廢水反滲透膜處理工程設(shè)計，設(shè)計表明反滲透膜工程回用率最佳值為50%，實(shí)際產(chǎn)水成本僅為1.507元·t-1，說明開展污水處理回用能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5.雙膜組合技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

在印染廢水處理方面，雙膜組合技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。馬江權(quán)，郭楠[7]采用微濾-納濾聯(lián)用裝置對印染廢水生化二沉池出水進(jìn)行深度處理，研究表明，處理后的水質(zhì)COD去除率大于86%，鹽截率大于95%，濁度和色度去除率高達(dá)100%。葉舟，王敏[8]采用超濾-反滲透膜工藝對印染廢水進(jìn)行處理，出水COD及色度幾乎檢測不出，濁度小于0.1NTU，COD去除效率達(dá)到99%以上，色度及濁度去除率近100%。邢奕[9]等采用膜生物反應(yīng)器（MBR）-反滲透（RO）工藝對印染廢水進(jìn)行深度處理實(shí)驗(yàn)，原水經(jīng)MBR系統(tǒng)處理后，COD去除率、SS去除率和色度去除率分別達(dá)89.9%、100%和87.5%。MBR系統(tǒng)處理出水進(jìn)入RO系統(tǒng)進(jìn)行處理，硬度去除率和除鹽率分別達(dá)到99.62%和99.64%，同時可進(jìn)一步除去剩余的COD、色度。系統(tǒng)出水水質(zhì)滿足生產(chǎn)回用的要求。夏衍[10]等采用MBR-NF技術(shù)處理印染廢水，結(jié)果表明MBR出水的COD為94%，COD、NH3-N和TN的去除率分別達(dá)到了 87%、95.8%和70.2%，出水水質(zhì)滿足GB4287-92，再經(jīng)過NF處理后出水COD，色度、pH值分別為11-30mg/L、2.3-7.4倍、8.06-8.21，水質(zhì)可滿足印染工藝回用要求。

三、新型膜生物技術(shù)

膜生物反應(yīng)器（MBR）是近年來國內(nèi)外研究與應(yīng)用發(fā)展比較迅速的一種廢水處理新技術(shù)[11]，它將膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)器相結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)了水力停留時間和污泥停留時間的徹底分離，增加了生物反應(yīng)器中的活性污泥的濃度，從而增強(qiáng)了對廢水中有機(jī)物的生物降解[12]。

1.膜生物反應(yīng)器與活性炭結(jié)合技術(shù)

劉建伯[13]等利用新型膜生物反應(yīng)器處理技術(shù)，以配置的印染廢水為原水，原水COD濃度為775-835 mg/L，出水COD為51-65 mg/L，COD的去除率在93%左右，通過厭氧-好氧-膜過濾的降解后，色度大幅度降低。

2.微網(wǎng)膜生物反應(yīng)器

陸葦菁[14]采用100目濾布膜組件和生物反應(yīng)器構(gòu)成的微網(wǎng)膜生物反應(yīng)器處理印染廢水。結(jié)果表明，該微網(wǎng)膜生物反應(yīng)器對有印染廢水的處理效果很好，COD和NH3-N的平均去除率達(dá)85%，色度平均去除率達(dá)90%，且抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定。

3.新型海藻式膜生物反應(yīng)器

陳強(qiáng)[14]等采用混凝沉淀法對印染廢水進(jìn)行預(yù)處理，然后采用新型海藻式膜生物反應(yīng)器對印染廢水進(jìn)行活性污泥法處理實(shí)驗(yàn)研究，通過對 COD、BOD、NH3-N、TN、TP、色度、濁度等水質(zhì)指標(biāo)連續(xù)進(jìn)行測定、分析和處理，考察MBR隊(duì)印染廢水的降解效果，并觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況和膜組件污染狀況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海藻式MBR對印染廢水的處理效果良好，出水濁度低于0.3NTU，對COD、BOD、色度、NH3-N、TN、TP的去除率分別可達(dá)90%、94%、91.4%、87.8%、86.4%。海藻式MBR還能夠降低MBR膜絲根部的污染。

4.新型陶瓷膜組合生物反應(yīng)器

目前單一廢水處理技術(shù)處理效果均不太理想，多技術(shù)聯(lián)用（如陶瓷膜過來技術(shù)和其他技術(shù)聯(lián)用）已經(jīng)成為印染廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢。陶瓷膜技術(shù)也發(fā)展較快，從最初的摸索實(shí)驗(yàn)到各種方法制備陶瓷膜的應(yīng)用，有機(jī)陶瓷膜的誕生，現(xiàn)在無機(jī)陶瓷膜的的發(fā)展勢頭比較迅猛。吳俊[15]等研究了無機(jī)陶瓷膜處理印染廢水過程，考察了膜孔徑，操作條件對處理結(jié)果的影響及清洗劑和清洗時間對清洗效果的影響。結(jié)果表明：選用200nm的Al2O3膜管處理印染廢水效果較好，合適的操作條件為：膜面流速4.2m/s，操作壓力0.2Mpa，溫度為30℃，此時滲透通量為129.64L/m2·h,CODCr的截留率達(dá)65%以上，色度去除率達(dá)90%以上。選擇1.5mol/L硝酸溶液為清洗劑，清洗20min后，通量恢復(fù)到原來的81%以上。

5.A/O型序批式膜生物反應(yīng)器處理技術(shù)

徐高田[16]課題組將缺氧/好氧（A/O）工藝與聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維超濾膜組合成為一體式膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于印染廢水處理，對該工藝的最佳工況進(jìn)行了研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：水力停留時間為30h，曝氣量在0.56-0.8m3/h（DO在3.0-5.0mg/L）之間，pH為8.0左右，水溫控制在25℃左右的工藝條件比較高效。

6.膜集成技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用

謝鵬偉，杜啟云[17]采用膜集成技術(shù)處理印染廢水進(jìn)行了中試研究，中試的原水為生化處理后的二沉淀出水。中試結(jié)果表明：連續(xù)膜過濾進(jìn)水壓力的變化十分穩(wěn)定，對COD的截留效果良好，連續(xù)微濾產(chǎn)水的膜污染指數(shù)（SDI）值一直維持在較低的水平。

四、化學(xué)-生物膜處理技術(shù)

吳慧芳，王世和[18]采用應(yīng)用折流式水解-復(fù)合膜生物法處理印染污水，COD與色度去除效果顯著。組合工藝出水COD在100mg/L以下，總?cè)コ?0%以上，出水色度為6倍以下，色度去除率達(dá)97%以上，達(dá)到紡織印染行業(yè)一級排放標(biāo)準(zhǔn)，其中ABR段的COD去除率在50%-65%，MBR段的去除率在78%-85%，COD的去除主要在MBR段，而色度去除主要在ABR段。此外，還對MBR段的HRT、污泥濃度、曝氣量的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，MBR段適宜的HRT為8-12h，污泥濃度為3-8.5g/L,氣水比為 23：1-31：1。

周書葵[19]等采用催化氧化-ABR-MBR工藝對印染廢水進(jìn)行處理，設(shè)置的反應(yīng)裝置為格柵、調(diào)節(jié)池、沉淀池、催化氧化池、ABR池、MBR池、中間水池、回用水池、污泥處理系統(tǒng)等，試驗(yàn)表明：系統(tǒng)運(yùn)行可靠、處理方便、剩余污泥量少、污泥性質(zhì)穩(wěn)定、耐沖擊負(fù)荷、處理效果顯著，出水水質(zhì)良好。經(jīng)實(shí)際核算，廢水站運(yùn)行時實(shí)際電耗為920kw·h/d，即耗電量不高于1 kw·h/d，藥劑費(fèi)約0.5元/m3，合計實(shí)際運(yùn)行費(fèi)為1-1.1元/m3。

孫超[20]等采用電解絮凝-水解酸化-MBR法處理印染廢水，原水為整個印染過程處理后的高色度廢水，設(shè)計處理水量為5000m3/h，改進(jìn)后的工藝流程為原水-人工篩網(wǎng)-集水井-沉砂池-pH調(diào)整池-電解絮凝池-氣浮池-冷卻塔-水解酸化池-好氧池-接觸氧化池-膜區(qū)-出水。試驗(yàn)表明：對SS的去除效果較為穩(wěn)定，出水濁度基本接近于零，色度基本穩(wěn)定在35倍左右，出水COD基本穩(wěn)定在100mg/L，平均去除率為92.23%。

高麗瓊的課題組[21]以印染廢水為研究對象，探討了混凝沉淀-水解酸化-膜生物反應(yīng)器工藝處理印染廢水的可行性，試驗(yàn)確定PAC為處理印染廢水的最佳混凝劑。確定水解酸化反應(yīng)器中 MLSS為 8g/L,HRT為 16h，MBR反應(yīng)器中 MLSS位8g/L/左右，HRT為8h比較合理。MBR反應(yīng)器ui有機(jī)物的去處主要取決于生物反應(yīng)的效果，膜的截留作用強(qiáng)化了MBR對色度和COD的去除。

陳前榮[22]等采用采用水解酸化-接觸氧化-微電解-MBR-RO組合工藝深度處理印染廢水并回用于生產(chǎn)，實(shí)際運(yùn)行情況表明，該工藝處理效果較好，運(yùn)行穩(wěn)定。RO的出水CODCr＜10mg/L,無懸浮物，無色，濃水CODCr、SS色度分別為125mg/L，17mg/L、8倍，濃水出水水質(zhì)遠(yuǎn)優(yōu)于三級標(biāo)準(zhǔn)，直接接入城市污水管網(wǎng)。

五、膜分離技術(shù)再印染廢水處理應(yīng)用中的發(fā)展趨勢

由于膜分離技術(shù)具有在常溫下進(jìn)行、無相態(tài)變化、無化學(xué)變化、選擇性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生物工程、廢水處理等領(lǐng)域，具有較好的應(yīng)用前景。膜分離技術(shù)也存在應(yīng)用上的劣勢，如膜面易受污染、穩(wěn)定性耐藥性耐熱性耐溶劑能力有限、單獨(dú)的膜分離技術(shù)功能有限、現(xiàn)階段膜元件價格較高等。

今后膜分離技術(shù)還應(yīng)繼續(xù)致力于研究與工藝相適應(yīng)的膜面清洗方法，對膜的性能進(jìn)行改進(jìn)擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，與其他分離技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用增加其功能，開發(fā)出成本低廉的物質(zhì)用于膜材料的制備。

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