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膜分离技术在印染废水回用及零排放处理中的应用

发表时间:2016-04-19 08:25

        “色度高、盐含量高、资源化程度低,这是目前印染企业普遍存在的环保问题。”业内人士表示,受技术限制,纺织印染废水的处理存在诸多难题。

        纺织废水处理难题多多,纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水之一。纺织印染废水的排放总量位于全国各工业部门排放总量的第二位,是我国工业水污染物的重点来源。

    而且纺织废水含有多种有机染料,其中许多属“三致类”(致畸、致癌、致突变),色度高,盐含量高;染料结构中的硝基、羟基、磺酸基和胺基等化合物具有较大的生物毒性。能否高效去除废水中的染料是困扰行业、制约行业发展的的瓶颈问题。

       2015年4月国家出台了“水十条”,其中提出:到2020年,全国水环境质量得到阶段性改善,到2030年,力争全国水环境质量总体改善,水生态系统功能初步恢复,到本世纪中叶,生态环境质量全面改善,生态系统实现良性循环.专项整治十大重点行业,制定造纸、焦化、氮肥、有色金属、印染、农副食品加工、原料药制造、制革、农药、电镀等行业专项治理方案,实施清洁化改造.有些缺水地区也相应的根据当地的水质水量特点制定出了“零排放”的要求。
        本文简述膜分离技术在印染废水深度处理方面的应用,设计出水水质达到绿化用水水质标准,实现“零排放”目标。

        1 膜分离技术在印染废水零排放中的应用

        废水资源化回用中的新型膜工艺是指将膜分离技术与传统的物理、生物和化学法进行优化藕合得到的高效低耗水处理技术集成工艺.国外对膜分离技术处理印染废水的研究已有近40年的历史,美国早在20世纪70年代就开始将膜分离技术应用于印染废水的处理.我国于20世纪80年代开始研究印染废水的膜处理技术。近年来,有关膜技术在印染废水处理及回用中应用的研究日益增多,主要包括以下几个方面。

       1. 1 单一膜分离技术

       膜分离技术最初用于印染废水处理时较多采用单一的膜元件。美国水处理科学家采用反渗透对18种染料的回收和再利用进行了试验,研究发现:内压管式醋酸纤维膜、中空纤维聚酚胺膜、卷式醋酸纤维膜对污染物的分离效果较好,色度去除率>99%,COD去除率均在92%以上,透过水可回用。

        尽管单一的反渗透膜、纳滤膜、超滤膜和微滤膜都能够用于处理印染废水,但随着新型染料开发与染整技术的发展,印染废水中出现大量较难去除的有机物,采用单一膜技术处理已经无法达标排放印染废水,更难满足回用要求。

       1. 2 组合膜分离技术

        组合膜分离技术主要包括下面2类。

       1.2.1 膜分离技术的组合工艺

        膜分离技术组合工艺通过不同膜材料孔径的差异实现对印染废水的分级处理,以此减小膜污染,同时提高处理效果,使得出水达到回用水要求。采用超滤一反渗透和超滤一纳滤2种双膜技术对印染废水进行深度处理。结果证明,纳滤和反渗透作为最后的膜工艺对盐分的去除率都达到95%以上,出水几乎不含任何有机物和色度。

       近年来,组合膜工艺的研究和开发逐渐成为印染废水深度处理与回用方面的研究热点,该技术具有相当强的技术优势。以微滤膜作为预处理可有效缓解后续膜污染问题,增加膜材料的使用寿命。纳滤或反渗透膜作为深度处理过程,可实现高盐度、难降解有机染料废水的有效处理,还可以回收印染废水中有价值的物质。

       1.2.2膜分离技术与其他技术组合工艺

        膜分离技术与其他技术组合处理印染废水可采用混凝、生化等方法作为预处理,以降低进水中污染物浓度,从而达到提高处理效果和降低膜污染的目的。采用混凝沉淀法对印染废水进行预处理,而后以膜生物反应器与反渗透膜分离系统组合工艺处理,结果表明:即使原水COD高达2500mg/ L,色度高达10000倍,经处理后出水也可达到废水回用标准。采用配有纳滤膜的厌氧一好氧膜生物反应器处理印染废水,研究表明:厌氧生物滤池对色度的去除率达70%,MBR一超滤系统可去除90%一95%的COD,而反渗透膜装置进一步去除COD、色度和脱盐,出水几乎无色,可达到回用水水质标准。

       1.3 印染废水处理中反渗透浓水的处理方式

        经膜分离技术处理后的印染废水,产水可达到回用水水质标准,浓水按照最新的环保法要求,要求废水零排放。金正环保采用DTRO膜系统+蒸发结晶工艺处理该环节高盐、高COD废水。DTRO系统将反渗透浓水进一步浓缩,产水可回用,浓水进入多效蒸发系统,最终实现系统零排放。

DTRO膜系统的特点:

 

.浓缩倍数高

       金正环保DT组件操作压力具有20bar,75bar,90bar,120bar,160bar五个等级可选,可根据废水水质、浓缩倍数选择适合的DT膜组件,在一些浓缩倍数高的应用中,其含固量可以达到15%以上,浓缩倍数高。大大缩减“零排放”工艺中蒸发结晶的运行成本。

.避免物理堵塞现象

        DT组件采用开放式流道设计,料液有效流道宽,避免了物理堵塞。 

.最低程度的结垢和污染现象 

        采用带凸点支撑的导流盘,料液在过滤过程中形成湍流状态,最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生,允许SDI值高达20的高污染水源,仍无被污染的风险。 

.膜使用寿命长

        DT膜组件有效减少膜的结垢,膜污染减轻,清洗周期长,同时DT的特点结构及水力学设计使膜组易于清洗,清洗后通量恢复性非常好,从而延长了膜片寿命。实践工程表明,即使在渗液原液的直接处理中,DT膜片寿命可长达3年以上,这对一般的膜处理系统是无法达到的。 

.组件易于维护

        DT膜组件采用标准化设计,组件易于拆卸维护,打开DT组件可以轻松检查维护任何一片过滤膜片及其它部件,维修简单,当零部件数量不够时,组件允许少装一些膜片及导流盘而不影响DT膜组件的使用,所有这些维护工作均在现场即可完成。 

.回收率高,能耗低

        DTRO系统对于高盐及复杂的垃圾渗滤液处理,能产生高达85%的回收率,同时装机功率低,运行能耗低。

.过滤膜片更换费用低 

        DT组件内部任何单个部件均允许单独更换。过滤部分由多个过滤膜片及导流盘装配而成,当过滤膜片需更换时可进行单个更换,对于过滤性能好的膜片仍可继续使用,这最大程序减少了换膜成本。 

       2膜分离技术在印染废水深度处理中的案例分析

       2.1水质水量及排放标准

       2.1.1设计进水水质设计进水水质见表1。


       2.1.2出水水质

       回用水水质按照《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T 18920-02中规定的绿化用水水质标准设计,具体如表2。
   
       2. 2工艺流程选择及说明

       2. 2. 1工艺流程(图1)

       2.2.2 主要工艺说明

       印染废水经过二级生化处理后仍含有难生物降解的有机物,项目采用“臭氧+曝气生物滤池”,通过臭氧氧化使难降解有机物转换为易生物降解的物质,曝气生物滤池填料上生长的微生物对废水中有机物有较强的降解能力。再采用“多介质过滤器+活性炭过滤器+超滤”工艺作为反渗透系统的预处理,使得其出水满足反渗透的进水水质要求。超滤作为反渗透预处理工艺,对反渗透膜具有良好的保护作用。反渗透是脱盐的核心设备,为了系统能够长期安全稳定运行,需要向进水中投加还原剂、阻垢剂和非氧化性杀菌剂等。

       采用“二级DTRO”工艺处理反渗透的浓水,进一步浓缩高含盐废水,减少进人机械蒸汽压缩(MVR)蒸发系统的水量,降低运行费用。为了达到污水“零排放”的要求,DTRO系统产生的浓水进行蒸发结晶处理,产生的盐定期外运,冷凝水并入反渗透产水池中。

    3结论

    采用“臭氧氧化+曝气生物滤池+多介质过滤+活性炭过滤+超滤+反渗透”的处理工艺可以达到回用水要求,处理中产生的高含盐废水采用“DTRO+机械蒸汽压缩蒸发(MVR)”工艺可以实现零排放的目标.

       1)采用“臭氧氧化+曝气生物滤池”可以有效去除水中的COD,降低后续膜系统的污染;

       2)采用“多介质+活性炭+超滤”作为反渗透的预处理,保证了反渗透的进水水质,保证了系统的安全稳定运行;

       3)采用抗污染的反渗透元件,有效的延长了膜的使用寿命,降低运行成本,保证产水质量;

       4)采用“DTRO+机械蒸汽压缩蒸发MVR",可以将高含盐量废水浓缩、结晶,实现系统的零排放.

       印染废水的处理一直是国内外废水处理领域的重大难题之一,随着印染企业的发展,使得企业用水量和废水排放量不断增加。膜分离处理技术处理印染废水零排放技术在工程上是可行的,但仍需开发具有化学稳定性高、抗污染、高通量的膜材料,特别是针对印染废水的复杂特性,研制和开发不同印染废水的专用膜,不断开发膜技术与其它技术的有机组合,促进印染企业的经济效益、社会效益与环境效益同步发展

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