膜技术在印染废水回用中的应用

【摘 要】通过在常规物化和生化处理法处理至达标排放的印染放流水基础上进行膜法深度处理试验，结果表明放流水回用率可控制在 70%以上，出水水质色度低，SS 及 COD 极少，完全可回用于高质量的印染生产线中。应用膜法实现废水循环回用，废水的循环利用也为印染业提供了可持续发展的道路。

【关键词】膜分离；印染废水；水回用

【中图分类号】X791 【文献标识码】A 【文章编号】2095-2066（2019）01-0008-03

1 目前印染行业废水处理情况

1.1 印染工业废水来源及水质情况

在我国不同工业领域里， 整个纺织业一年产生的废水排放量大约有 15.23 亿 t，包 括 12.4 亿 t 的 印 染 废 水，大 概 在 我国工业废水总排放量的 7%， 平均一天能排除 350~450t 的废水。 生产过程中，从纺织材料的前处理、染色、印花和后整理过程均存在废水排放， 不同之处体现在各个工段废水中的污染物含量与成分与废水排放量上。 依据产品所用原材料的差异可区分成以下几种：毛纺织、棉纺织、丝绸印染等等。 其中纺织印染具备含水量多、污染物数量多、碱性高、水质转变快等特征，是一种处置难度较大的工业废水，其中具有酸碱、浆料、染料以及油剂等等。 目前，印染行业和其产生的废水与处理工艺已得到人们的广泛关注。

1.2 印染工业废水现阶段处置状况

印染业属于排水大户， 在大多数的印染厂基本都具备普通的污水处置设施， 当下我国利用率较高的印染废水处置工艺，通常以生化、物化等工艺方法为主，主要有膜处置方法、物理化学处置方法、生物活性污泥池处置方法等等。 首级处置通常采用絮凝的方式，次级处置一般选用生化技术，包括接触氧化和生物转盘以及空曝、表曝等等。 大多企业由于采用常规处理法无法稳定回用水的指标而放弃回用， 或只能降级循环回用，多数厂家仅维持达标排放的阶段，排放的废水量依然远远超过先进国家水平，并且有的中小型印染厂排水量更多。 对于印染厂来说，其消耗的蒸汽量一样很多，大部分蒸汽都没有被有效循环使用。 在废水处置工艺与所有流程中依然有较大的发展空间。 怎样实现节水节能减排现已是现阶段各个印染厂亟须解决的首要问题，同样也是提高企业经济利益的关键手段。

1.3 印染工业废水回用的必要性

现阶段，有很多区域在实施环保方针政策后，对废水处置排放提出了更高的要求， 开始严格控制相关企业的废水排放量。环保政策的全面落实，让一些区域的印染厂产能扩张肩负较大压力，污水排放费用与取水资源费用也随之持续升高。 因此，未来怎样合理应用水资源成为抑制企业良好发展的主要问题。为实现这一要求，作为印染技术攻关项目，在节省工艺用水的过程中， 例如可以把现阶段经过处置后依然无法循环使用的一些废水通过膜技术进行二次处置， 提供排放废水的利用率， 不但能减少印染过程中用水量， 还能提高企业社会效益， 同时对约束排放量的已有印染企业的产能扩张奠定良好基础，膜工艺的运用有效地解决了此种问题。 针对此种印染大户而言，废水回收利用是推动环境、社会、经济良好发展的有效手段。

2 膜法运用工艺简介

2.1 印染工业中的废水回用技术

处理印染废水的方式众多，比如化学处置方法、生化方法以及混凝气浮方法等等。 此种水体中污染物种类繁多，采用单一的处置方法一般无法将所有的污染物剔除出去， 要把各种方法组合在一起，联合处置才能实现理想目标。 经过现阶段普通工艺处置的引燃废水，一般仅能满足最低标准，大部分被回收利用的工艺用水，针对水质指标，尤其是色度、有机物等方面有着更为苛刻的要求。 把之前符合标准的排放废水用膜处置再处理一遍，得到的纯水和地表水取水相比还要透彻，漂浮物、色度、电导值等方面也都显著超过工艺用水需求，但若没有落实前预处置此环节，对排放废水直接应用膜处理，不但会增加投入成本，并且还不能让系统良好运作，回收水质也无法被有效保证。 只有把膜法与普通方法融合应用，才能真正提高水资源的利用率。

2.2 膜法处置在印染工业废水中的重要性

近年来， 科技水平较高的国家与发达国家纷纷把膜分离技术，例如 RO、NF、UF 技术等运用在印染工业废水的处置过程中，能有效减少耗能，降低成本投入。 因为膜过滤技术具备技能、设施简易、分离质量高、操作便捷等优势，让其在废水处置范围内有较大上升空间。

微孔过滤，简称微滤，是一种采用机械过考虑的模式，把中段废水里的细小纤维自水体中隔离开来。 所谓微滤，具体是指利用缝隙非常小的纤维网或者不锈钢网当作过滤媒介展开隔离处理，其不仅能回收纤维，而且对 BOD 以及 COD 有着良好的剔除成效。 当下，利用率较高的是 2~6cm 格栅过滤，以此筛出木屑等杂物，预防破坏泵。

废水处置中选用超滤， 是利用拦截物流里分子质量超过超滤膜拦截分子质量的溶质， 准许分子质量较低的成分与水通过。 其透过水筛出分子质量大的物体，比如浆料、纤维杂物以及燃料等，还能进行回收再利用。 此种过滤手段是现阶段印染领域中口碑较好的一种膜技术， 通常应用在减少废水相关承载，减少氧化损耗量，让回收用水更加清洁，降低耗能。 我国研制的空超滤膜凭借其经济适用的价格备受人们认可和青睐。

为剔除回收用水里的累积盐分， 可采用纳滤或者反渗透的方法，经过其脱盐的水体质量远远超过工艺用水，并保留了一定的热能，为蒸发零排放节约蒸汽耗量。 大部分印染漂洗废液的浓度普遍偏低， 相关人员仅利用纳滤膜便能达成工艺回收利用标准。 但针对盐度与浓度较高的印染废水可使用 RO法对其进行脱盐，以此达到回收用水标准，同时把 RO 浓缩液经过合理处置满足指标排放或者放到蒸发皿蒸发， 处置浓度大的印染工业废水的有效方法还正在研究探索中。

MBR， 具体是把有效分离工艺和生物降解作用进行有机融合，形成的一种新兴有效的回用及污水处置工艺。 在清除浊度、COD 等方面利用率较多，其较传统的活性污泥法更加有效和合理。 其能充分顶替二沉池发挥作用， 从根源上减少 COD值，并且让出水较普通生化法形成的效果更好。 膜反应反应器是现阶段污水回收利用最核心的技术，因为成本投入多，在我国的利用率较低。

几十年来， 全国各地纷纷开始建设且投入应用膜法处置工厂，减少印染行业水体损耗量，同时为创造了非常可观的经济利益。 现阶段，我国在膜分离工艺的探究方面已取得较大成就，并且已步入现代化生产阶段。 接下来将重点分析膜法回用我国某地区印染厂废水的中试状况。

3 膜法处置印染废水中试分析

3.1 关于进水需求

印染废水通常带有漂浮物，其中有机和无机的众多，细小的纤维杂物非常容易引起堵塞问题。 为杜绝此现象发生，降低清理难度与次数，不可直接应用膜分离法来处置，在正式分离膜之前完成气浮与絮凝准备工作是一种非常有效的手段。 结束 此 工 作 后 ，SS 消 除 率 在 75 ~85% 范 围 内 ，COD 剔 除 率 在75%，需要展开后续生物处置，从而彻底清除各种污染物。 通过生化和物化的共同处置，出水水质为：pH 在 7.5 左右，COD=110mg/L，SS=22-45ml/L，满足我国规定标准，若是接着使用膜法处置，那么能迅速满足不同工艺的回用水需求，不但节省用水量，而且还能降低污水排放量。 上述提高的准备工作，是为了优化废水水质， 剔除污染物与漂浮物， 提高处理的总体效果，保证处置系统的可靠性，所以此工作在印染废水处置中有着举足轻重的作用。

3.2 关于微滤膜法

通过兼氧、 气浮和初沉池等处置满足要求的印染工业废水，现已能满足膜处置的进水需求。 工艺力只要在超滤前添加自清理过滤器，确保进水水质小于 110μm 便可顺利通过超滤要件。 相关人员在印染工厂依次在二沉池与初沉池满足要求的废水池里检测其运作情况， 可知后者的废水因为为漂浮物较大，能迅速堵住微滤缝隙，水压差持续升高，运行非常不可靠。 但通过常规处置的前者便能一天内始终维持多压差不变，以后试验现象，可发现采用膜法来回用废水，风险性极高，先采取常规处置然后再利用膜法来提升回用效率更加实用。

把陶瓷膜当作废水回用核心技术， 能取得事半功倍的效果。 把其和有机膜作比较，前者具备抗高温、抗酸碱、耐微生物腐蚀、孔径均衡、应用时间久、容易清理等优势。 在大部分印染工艺里，通常染水的温度要保持在 80℃上下，若能把这些热量全部回收，可节省诸多蒸汽。 在过滤浓度较大的染料废水时，使用此种技术不但提高废水利用率， 而且能获得较高的经济利益。

3.3 关于超滤膜法处理

超滤材料众多，可采用 PP、PES、PS、PVC 等材料的超滤要件来检测运行的可靠性， 经过实验检测和结果发现无明显差别。 中空超滤的运用在国内已相当普及，而在印染废水上的应用国内也才起步。 我公司在绍兴某印染厂做回用印染废水的试验，处理水量为 9~11m3/d，为期 45d，进水水质状况为：通过生化与沉淀处置后符合标准的盐分与放流水较少， 电导率为980～1650μs/cm 范围内， 色度范围在 15~19 之间， 存在漂浮物 ，pH 在 6.7~7.5 之 间 ，COD 在 84~99mg/L 之 间 ，SS 在 44~63mg/L 之间，浊度：1NTU。

实验方法为：利用 PVC 外压式超滤膜，尺寸为 9 寸，来处置符合标准的放流水，此膜面积等于 50m2，自动运作形式，设置程序为：20min 运行后，气洗 15s，再反冲洗 30s，正洗 10s。在膜通量减少或者压差提升的过程中，展开化学清理，一般采用碱洗的方式，此外还利用 NaClO 进行消毒杀菌。

超滤实验现象剖析：出水水质自污浊变得越来越透彻，透过液流量没有任何变化，运行维持在 30～40L/min，操作压力稳定在 0.05～0.09MPa 范围内运行，内部循环流量在 54~60L/min，回收率控制在 90%以上，详见图 1。 从取样测定数据剖析：原水 SS 大 约 为 55mg/L，透过水基本无法检测得 到，剔 除 SS 的比例大约为 98%， 效果比较明显。 超滤膜进一步澄清后色度10～18、浊度 0.10～0.30NTU，浊度有明显降低，色度变化不大，是由于超滤膜的截留分子量在 10 万道尔顿，而色素分子量较小，极宜通过超滤膜，详见图 2 和图 3。 代表截留分子量十万的超滤膜体系对漂浮物、 分子质量较大有机物等杂物的剔除效果非常明显。

在双膜法处置过程中引进超滤技术， 其关键作用体现在剔除水内的胶体物愈大粒径物， 为反渗透的常规可靠运作打下良好基础。 但进行预处理时，检测超滤出水的一个核心标准即产水的 SDI 与浊度。 中试中超滤把浊度维持在 0.4NTU 之下，满足反渗透进水对浊度的要求。 通过 50d 的连续实验，数据非常丰富，能为大系统的假设供应合理根据。

3.4 关于反渗透膜法

用超滤技术处置后的废水已非常透彻，几乎为透明的，不能实现的是去除废水力的颜色， 且存在一些添加剂的盐分累积，干扰印染功能，特别是在水平较高的染整过程中回用依然要通过更加全面的纳滤膜或者反渗透二次处置， 以此获得满足回收要求的水。 针对以上二者展开实验， 前者在剔除 COD以及大面积颜色上已取得一定成绩， 在拥有大量 1 价钠盐的造纸废水回用的水体中依然有部分盐分累积， 因为其在回用过程中的耗能较后者少，因此得到人们一致好评。实验里选用了 2 个北斗星的低压 5 寸聚酰胺复合反渗透膜要件，废水第一部先通过了超滤体系的预处理，再以 75%的回收率，使膜保持稳定运行，操作压力在 9～10bar，膜透过通量为 20~30L/h·m2；在上述操作工况下，经过现场连 续做四十多天的试验。 反渗透脱盐率稳定在 95%以上，而 NF-90 的纳滤膜的脱盐率保持在 80%以上，COD 值也比较低，维持在 20mg/L以内。

从色度检测数据分析， 原水色度变化范围大约为 10～20倍。 反渗滤透过液的色度可以控制在 2 倍左右， 反渗透膜的COD 的平均去除率 90％左右。 代表挑选的低压膜截留色素与COD 功能有效，在放流水处置环节中非常适用，如图 4~5 所示。放流水被处置过后接着采用膜法二次处置运行会更加可靠，而没有通过达标处置的废水因为带有漂浮物并且 COD 较多，对膜造成不良影响，清洗较为频繁，风险较大。 图 5 显示整个中试期间脱盐率变化情况，反渗透的运行比较稳定，纳滤膜的脱盐率由于原水变化较大引起波动。 具体实验数据对比如表 1 所示。

经过上述试验数据可知，纳滤与反渗透在剔除盐分、色度和 COD 等过程中都有着良好表现，水体能回收再利用。 纵观运作数据，浓度较大的印染废水里的 COD 和 SS 数值较高，反

渗透体系脱除效果不明显， 但在处置浓度较低的放流水时运作较为可靠，满足现代化大生产的需求，能为大系统的建设供应准确根据。

4 实际应用介绍

4.1 项目概况

浙江某印染企业欲将已达标排放的部分废水再回用，以满足扩大再生产所需补充的用水量，控制最终污水排放量。 经过几十天的试验验证， 确定选用普通处置融合膜法回用的技术， 就是通过普通耗氧兼氧生物处置过的达标排放水通过超滤预处理，然后经过反渗透处理后满足印染工艺用水要求，落实此项目能节省质量控制资金投入， 同样也会为企业创造更多的价值。

4.2 膜法处置工艺流程

4.3 膜法运用状况

经过不同印染废水的实验，现阶段开始创建 3200t/d 处置量的回收利用项目，为降低污水排放量，在当下已处置满足要求的废水中回用 65%的水体到工艺用水线中， 保证 35%的污水达到三级排放标准，采用集成膜法工艺：混凝沉降→兼氧→好氧→二沉池→自清理滤器→超滤→反渗透处理， 脱盐率高达 96%，获得的纯水能直接去工艺用水系统，以扩大印染的产能。 在之前污水处理站搭建40×20m 的厂房，布置一系列膜处置设施。 系统里添加 2 台膜面积大概在 2750m2 外压式超滤装备当作预处理，然而再添加量台膜面积在 2650m2 左右的反渗透装置，厂房内地沟直接通入原水调节池，所有冲洗清洗及超滤浓水均回到原水调节池，以提高水回收率。 为让超滤运行具有安全性与稳定性，在放流水流进超滤前设置自清理过滤器，过滤精度要在 75~79μm， 此系统选用高端的 PLC 程序掌控，全自动运作。 计划 2008 年 9 月底产水。 预计运行成本可控制在 2.00 元/t 左右。 现企业投入 3500t/d 印染废水回用系统不但节省了取水开销，还降低了约有 75%的排放量，成本投入较直接在河里取水再处理的系统要更经济适用一些， 有效保证回用水质，有助于提升商品质量，减少成本投入，提升企业 商品在国际上的核心竞争力， 为其占有更多的市场份额提供有利条件，尤其是在提升企业环境效益上有着重大意义。

5 总 结

鉴于印染废水中存在较多漂浮物与带颜色的有机物体，无论哪种单一技术的处置都实现不了良好效果， 一定要关注膜分离技术和其余水处置技术的结合工艺探究， 发挥不同技术的优势和作用，打造深层处置的新技术。 膜技术的运用为企业扩充产能，加大生产规模创造了良好环境。 应用之前的达标排放的废水处置设施， 融合膜技术二次开展深层处置后直接回用于一些高档印染过程中，不但技术合理，并且在经济方面也能发挥较大作用，特别是在不远的明天，水价持 续增长，排污标准愈来愈高时，膜法将有更大的上升空间。

收稿日期：2018-12-18

作者简介：胡茂华（1981-），男，工程师，大学本科，主要从事城市节水管理等工作，任节水综合科科长。

胡茂华（杭州市公用事业监管中心，浙江省 杭州市 310004）