超濾-反滲透/納濾膜分離技術在印染廢水回用中的應用
　　
　　超濾-反滲透/納濾膜分離技術在印染廢水回用中的應用。印染廢水是一種高濃度堿度、色度、木質素的有機廢水，可生化性差，用傳統的生物法處理難度較大。本文通過超濾-反滲透/納濾膜分離技術對印染廢水進行分類處理，回收廢水中的有用成分，再對zui后的綜合廢水進行處理，做到達標排放甚至做到中水回用。
　　
　　1印染廢水特點
　　
　　印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、難降解物質多、色度高，以及組分復雜等特點，屬難處理的工業廢水。印染廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿，纖維雜質及無機鹽等，其中染料中的硝基和胺基化合物，以及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素，具有較大的生物毒性,嚴重污染環境。
　　
　　印染產生的廢水主要特點有：①水量大；②濃度高。大部分廢水呈堿性，COD值較高，色澤深；③水質波動大。印染廠的生產工藝和所用染化料，隨紡織品種類和管理水平的不同而異。而對于每個工廠，其產品都在不斷變化，因此，廢水的污染物成分濃度的變化與波動十分頻繁；④以有機物污染為主。除酸、堿外，廢水中的大部分污染物是天然或合成有機物；⑤處理難度較大。染料品種的變化以及化學漿料的大量使用，使印染廢水含難生物降解的有機物，可生化性差。可見印染廢水是較難處理的工業廢水之一。
　　
　　2印染廢水水質類別
　　
　　印染廢水中的污染物主要來自織物纖維本身和加工過程使用的染化料，不同印染廠加工工藝不同，一般主要有前處理（包括燒毛、退漿、煮練、漂白、絲光等工序）、染色、印花和整理等工序。印染加工過程中各工序排出的廢水組成了印染廢水。
　　
　　2.1前處理廢水
　　
　　退漿廢水：退漿是用化學藥劑將織物上所帶的漿料退除（被水解或酶分解為水溶性分解物），同時也除掉纖維本身的部分雜質。退漿廢水是堿性有機廢水，含有漿料分解物、纖維屑、酶等，其COD、BOD5都很高。退漿廢水的量較少，但污染較重,是前處理廢水有機污染物的主要來源。當采用淀粉漿料時,廢水的BOD5含量約占印染廢水的45%；當采用PVA或CMC化學漿料時,廢水的BOD5下降，但COD很高,廢水更難處理。PVA漿料是造成印染廢水處理效果不好的主要原因之一。
　　
　　煮煉廢水：煮煉是用燒堿和表面活性劑等的水溶液,在高溫（120℃）和堿性（pH值為10~13）條件下，對棉織物進行煮煉，去除纖維所含的油脂、蠟質、果膠等雜質，以保證漂白和染整的加工質量。煮煉廢水呈強堿性，含堿濃度約為0.3%，呈深褐色，BOD5和COD值都較高。
　　
　　漂白廢水：漂白是用次氯酸鈉、雙氧水、亞氯酸鈉等氧化劑去除纖維表面和內部的有色雜質。漂白廢水的特點是水量大、污染程度較輕，其BOD5和COD值均較低，屬較清潔廢水。
　　
　　絲光廢水：絲光是將織物在濃氫氧化鈉溶液中進行處理，以提高纖維的張力強度，增加纖維的表面光澤，降低織物的潛在收縮率和提高對染料的親和力。絲光廢水是在絲光過程中產生的廢水。絲光廢水特點是堿度高，BOD5和COD均較低。
　　
　　2.2染色、印花和整理廢水
　　
　　染色廢水：染色廢水主要污染物是染料和助劑。由于不同的纖維原料和產品需要使用不同的染料、助劑和染色方法，加上各種染料的上染率和染液濃度不同，使染色廢水水質變化很大。一般染色廢水的色澤較深，且可生化性差。其COD值一般為300~700mg/L,BOD5/COD小于0.2，色度可高達幾千倍。
　　
　　印花廢水：印花廢水主要來自配色調漿、印花滾筒、印花篩網的沖洗廢水，以及印花后處理時的皂洗、水洗廢水。由于印花色漿中的漿料量比染料量多幾倍到幾十倍，故印花廢水中除染料、助劑外,還含有大量漿料，其BOD5和COD值都較高。
　　
　　整理廢水：整理廢水含有樹脂、甲醛、表面活性劑等。整理廢水量較小，對混合廢水的水質水量影響也較小。
　　
　　3超濾-反滲透/納濾膜分離技術在印染廢水回用中的應用
　　
　　印染行業的"十一五"奮斗目標是注重環保，發展綠色紡織品生產，推行清潔生產技術，走循環經濟之路。對于紡織印染企業來說，清潔生產就是要從生產源頭下手，實施清潔生產，減少生產過程中能源的使用和廢物料生產量，提高廢水、物料的回收利用，從而減輕末端治理的資金投入和負擔。膜分離技術處理印染廢水具有選擇性好、生產效率高、設備簡單、操作方便、無相變和節能以及廢水處理成本低等特點，因而具有*的優勢和廣闊的潛在應用前景。印染廢水經膜分離處理可有效去除廢水中的有機物、硬度和大部分離子。處理后的廢水不僅可以作為工藝用水或沖洗用水使用,而且可回收部分染料或印染助劑等有效成分。
　　
　　3.1超濾回用洗毛廢水
　　
　　當前國內外廣泛采用除砂系統、超濾膜系統、循環提油系統和水回用系統的工藝處理洗毛廢水。根據生產的需要，UF膜技術可將羊毛脂濃度低于1%的廢水濃縮至原水濃度的4~6倍，UF的濃縮水進入離心回收羊毛脂工序，UF透過的水回用到洗毛工序。超濾—離心工藝與常規的單一離心工藝相比較，高價值羊毛脂的總回收率提高1~2倍，同時每回收1t羊毛脂，可降低排放廢水中COD負荷2.3t左右，改善了后續的廢水可生化性，經濟效益和環境效益都十分明顯。
　　
　　東莞市某羊毛衫毛條廠曾采用外壓套管式UF裝置處理生產線一槽、二槽、三槽排出的廢水。UF膜裝置配置了型號為UF-48的17個膜組件，總計膜面積68m2。裝置中膜組件設計為三組，其中兩組為兩并兩串，一組為兩并三串。UF運行方式為間歇式操作。主要操作參數：運行溫度45~50℃；UF系統的運行壓力為進口小于0.36Mpa，出口大于0.12Mpa；膜面流速為3m/s；UF水通量為35~40L/（m2·h）；濃縮倍數依原水羊毛脂濃度不同，一般為3~5倍，濃縮液的羊毛脂濃度控制在40g/L左右；膜清洗周期依洗毛工藝不同，對助洗劑為NaCl的洗毛廢水，運行24h后清洗一次，對助洗劑為Na2CO3和Na2SO4的洗毛廢水，一般在運行一周后清洗一次。清洗劑通常采用陰離子表面活性劑的堿溶液，在50℃左右，清洗時間1~2h。如果洗毛廢水采用硬度較高的水，膜面的污染物將是廢水中的無機鹽類在UF運行過程中的沉積物如Fe（OH）3、CaCO3等，則用檸檬酸和HCl混合液，調pH=3~4，作為去除膜面沉積物的清洗劑。該系統的運行結果表明，洗毛一槽、二槽、三槽廢水中COD、羊毛油脂、TS的一次性去除率分別大于95%、99%和80%，UF透過水的COD從進水的68000mg/L左右降至3000~5000mg/L左右，羊毛油脂從進水的14500mg/L左右降至100~300mg/L左右。
　　
　　3.2膜法處理退漿廢水
　　
　　紡織品每年大約消耗15~25萬噸*（PVA）。在上漿廢水及洗滌退漿廢水中會含有大量的PVA,增加了對環境的污染和生產成本。利用超濾可以有效地回收PVA。用于回收PVA的膜孔徑一般在0.5μm左右。1973年，日本的Stenens生產廠開始利用超濾膜分離回收PVA。據估算，一個100m/min的纖維布生產裝置,采用超濾膜回收PVA后，每天可節約6000美元。
　　
　　通常退漿廢水中PVA含量在0.1%~1.5%（質量）之間退漿廢水經UF膜法處理后，透過水返回到退漿浴，UF濃縮液進入混合槽，調整到合適濃度后返回到上漿槽。在超濾操作過程中，濃縮液的濃度控制在10%（質量）以下。膜法PVA回收系統的PVA回收率可達98%。
　　
　　相關文獻記載，用截留分子量20000的SPES/PES-C共混中空纖維UF膜和截留分子量150~300的DK型NF膜集成系統處理退漿廢水[2]，可以獲得較好的結果，UF和NF對COD的去除率分別為66%和90.2%。退漿水中的PVA含量為0.5%~4.5%，UF通量為34~82L/（m2·h）；NF操作壓力在0.5~1.5Mpa，溫度在42~59℃，通量為17.7~176L/（m2·h），處理后的水可以回用于退漿淋洗水。
　　
　　用炭管支撐的氧化鋯膜從退漿廢水中回收*始于1973年，其回收率大于95%。在強酸性條件下，氧化鋯動態膜使用壽命可達5年或更長，每個膜組件內有1000根膜管，工作壓力7×105~10×105Pa，水通量可達100~150L/（m2·h）[3]。
　　
　　3.3染料廢水處理
　　
　　染料廢水處理中采用較多的膜有超濾膜、納濾膜和反滲透膜。染料廢水通過膜分離技術的處理不僅處理水可以達標排放，而且可以回收染料。用Desalinat*tems的卷式NF膜處理棉紡和聚酯纖維印染廢水[1]，在濃縮倍數為1.2~6的范圍內，型號為DL、DK的NF膜對廢水中的去除率分別為：色素98.7%、99.5%，COD54.0%、63.3%，鹽分20.5%、16.6%。ChakraortyS[4]用截留分子量400的NF膜，對活性黑染料和活性紅染料的脫鹽率分別達到94%和92%。1983年Tinghuis報道[5]了用反滲透技術對13種酸性、堿性染料溶液的分離效果。鮑廷鏞等[6]采用反滲透技術對錦綸染色廢水進行了處理,研究表明,可使弱酸性染色廢水濃縮10倍以上,色度去除率為99%~99.5%,COD從400~500mg/L下降到10~100mg/L,TDS從1000~2000mg/L下降到200—300mg/L,廢水達到了排放標準。1984年姜安璽等[7]利用聚砜超濾膜處理印染廢水,可回收士林染料,操作壓力為0.15~0.2Mpa,透水率不低于30L/m2.h,脫色率不低于97%。由上述資料可見，膜處理染料廢水，脫色、回收染料是*可行的。
　　
　　3.4膜生物反應器（MBR）處理印染綜合廢水
　　
　　印染廢水處理的突出問題是色度和難降解有機物的去除問題。蔡惠如[8]等進行了膜生物反應器與SBR法處理染料廢水的比較，結果表明，在相同的水質條件下，膜生物反應器對COD去除率和脫色率均比SBR法高出5~10%。Z.Badani[9]等人采用分離式膜生物反應器處理印染廢水，COD、色度的去除率分別達到97%、70%以上。
　　
　　同幟[10]等采用A/O膜生物反應器處理印染廢水，當水力停留時間為9~10小時，進水COD、色度分別為1500~2300mg/L、800-1200倍,對COD、色度的去除率分別達到了95%、90%，鄭祥[11]等的研究結果表明，當HRT為7h，進水COD、BOD5分別為179~358mg/L和44.8~206mg/L，對COD、BOD5、色度、濁度的平均去除率分別為92.1%、98.4%、60.7%、98.9%，出水達到了雜用水標準。由于印染廢水中的污染物種類多，成分復雜，且非連續性排放的廢水成分和水量變化很大，造成擊負荷大，對處理系統要求很高。M.Brik[12]等的研究表明，當進水COD為1380~6033mg/L，pH為6.36~9.67范圍時，COD去除率在60%~90%，色度在87%以上。熊小京[13]等研究了進水pH值對A/O膜生物反應器處理印染廢水效果的影響，當進水pH值在5.0~9.0范圍內變化時，由于厭氧槽的pH值都能夠穩定在6.0附近，使好氧槽和系統出水的pH值能夠分別保持在7.0和7.5附近，從而保證了整個系統對染料及COD的降解性能處于*狀態。卿春霞[14]等研究表明，在進水COD為208.54~2592.00mg/L，色度為52~256倍時，水解酸化-膜生物反應器系統對COD、色度的去除率分別一直保持在80%~90%、87.5%，這一去除率要遠遠好于現場廢水處理車間同期的污染物去除率。
　　
　　從以上的研究結果可以看出，膜生物反應器具有較高的COD和色度去除效率；同時具有較強的耐沖擊能力，因此*有能力處理印染廢水。但膜污染問題和能耗高制約了膜生物反應器的應用與發展，因此，為了降低能耗、減緩膜污染和進一步提高去除效果，研究者在處理印染廢水時，對膜生物反應器進行了改進。
　　
　　3.5膜集成技術在印染廢水回用上的應用
　　
　　3.5.1二級出水-砂濾-超濾-反滲透/納濾-回用M.Marcucci[15]等人采用超濾作為反滲透的預處理工藝，深度處理并回用印染廢水的二級處理出水，結果發現實驗中反滲透一直沒有出現過膜污染的問題，用納濾作為zui后的膜處理工藝電導率和總硬度的去除都不*,分別是40%和75%，出水不能達到像淺染色這種復雜的工藝的用水要求；而以反滲透作為zui后的膜工藝工程對鹽分的去除率達到95%以上，出水幾乎不含有任何有機物和色度，可回用于包括對水質要求zui高的淺染色工藝在內的任何生產工序。
　　
　　3.5.2二級出水-微濾-納濾/反滲透-回用
　　
　　A.Rozzi[16]等人采用這3種膜進行中試實驗,微濾作為納濾和反滲透的預處理工藝,可以降低廢水中的膠體和懸浮固體濃度,減少膜污染和保證膜具有足夠長時間的運行周期。經反滲透和納濾后的出水水質如下表所示。
　　
　　4前景展望
　　
　　隨著排放標準的日趨嚴格和水費的不斷上漲，印染廢水深度處理和回用的問題越來越引起了人們的重視。膜分離技術不僅能降低去除水中殘存的有機物和色度，還能脫除水中無機鹽類,越來越多的研究表明膜分離技術是印染廢水回用上有可行性的技術。
　　
　　膜分離技術處理印染廢水是一條在經濟性和技術上都具有很強可行性的途徑,并已在一些印染廢水的處理方面得到了實際應用。膜分離法不僅可以有效地處理印染廢水，達到排放標準,而且可以回收部分染料和印染助劑、提高水的利用率和能量利用率,因而其必將具有廣闊的應用前景。