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超濾工藝在印染工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用江陰廢水

更新日期：2022-04-18 13:37

銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專(zhuān)家，提供污水處理解決方案

　　印染廢水是毛紡品、人工合成纖維布的染色及其印染行業(yè)所產(chǎn)生的一類(lèi)工業(yè)廢水，具有生化性難、色度高、成分復(fù)雜、水質(zhì)變化大、不同水平的臭味等特性。目前，印染工業(yè)廢水處理的辦法有許多，如混凝/沉淀法、混凝沉淀/臭氧氧化法、絮凝/Fenton氧化法、微生物法、納濾及超濾/反滲透、預(yù)處置/超濾、生物處置/反滲透、混凝預(yù)處置/納濾等組合工藝。但隨著印染行業(yè)的快速開(kāi)展，印染廢水中存在越來(lái)越多的難生化降解的人工合成染料及助劑，造成傳統(tǒng)生物、生化處置周期長(zhǎng)，占空中積大，處置效果差，以至無(wú)法生化處置，而Fenton類(lèi)氧化法也存在藥劑耗量大、渣量大及渣的二次污染問(wèn)題，直接膜別離工藝易造成膜系統(tǒng)梗塞及縮短膜的運(yùn)用周期。為減少進(jìn)水中懸浮顆粒、膠體、可溶性分子等污染物對(duì)膜外表污染、膜孔變小、梗塞等問(wèn)題，常采用絮凝預(yù)處置，如微絮凝直接過(guò)濾/超濾、微絮凝/微濾、微絮凝/變孔隙直接過(guò)濾、微絮凝/超濾/膜系統(tǒng)、微絮凝/直接過(guò)濾、微絮凝/反滲透等組合工藝。而已報(bào)道的“微絮凝”預(yù)處置工藝多采用傳統(tǒng)的聚合氯化鐵(PFC)、聚合氯化鋁(PAC)、FeCl3、Al2(SO4)3及其組合藥劑和高分子絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)。在運(yùn)用過(guò)程中，F(xiàn)e3+會(huì)造成膜外表污染，而Al3+、PAM及其合成單體丙烯酰胺對(duì)人和動(dòng)物均存在一定神經(jīng)毒性的風(fēng)險(xiǎn)。

　　近年來(lái)，微生物絮凝劑(MBF)作為新興的綠色環(huán)保型絮凝劑，具有價(jià)錢(qián)低廉、高效、無(wú)毒、順應(yīng)廣等特性，已成為國(guó)內(nèi)外研討的熱點(diǎn)之一。采用MBF實(shí)施微絮凝預(yù)處置，分離膜別離技術(shù)，構(gòu)成新的微絮凝/超濾組合工藝，并在實(shí)踐印染處置范疇的應(yīng)用鮮有報(bào)道。本研討選擇MBF作為絮凝劑，調(diào)查微絮凝過(guò)程的影響要素、微絮凝的正交實(shí)驗(yàn)和超濾處置過(guò)程的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)等，可為今后展開(kāi)MBF/膜別離組合工藝在廢水處置范疇的工程化應(yīng)用提供自創(chuàng)。

　　1、實(shí)驗(yàn)局部

　　1.1 廢水來(lái)源與水質(zhì)

　　印染廢水取自福建省泉州市某染整廠(chǎng)染整工序的廢水出水口，主要含有少量的染料、助劑、絮凝劑、少量的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，其主要水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

　　1.2 主要試劑與儀器

　　CaCl2為工業(yè)級(jí);H2SO4為剖析純;MBF(編號(hào)：XN188)。折疊濾芯過(guò)濾器(50μm);外壓式超濾膜別離設(shè)備(帶反洗功用，濾膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯，膜別離面積0.9m2，均勻截留分子量10000u);UV-2102C型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì);HCA-100型COD消解器;XZ-0101S型濁度儀;ALC-110.4型電子剖析天平;PHS-3C型pH計(jì)。

　　1.3 實(shí)驗(yàn)步驟與辦法

　　取印染廢水參加適量的H2SO4調(diào)理pH，過(guò)濾，去除較大粒度(≥50μm)的雜質(zhì)。室溫中，向200mL過(guò)濾水樣中投加MBF(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%)和助凝劑CaCl2，450r/min下攪拌2min，靜置絮凝，取少量上清液，測(cè)定其脫色率和COD。將絮凝預(yù)處置的出水引入保安過(guò)濾器(過(guò)濾精度為5μm)，然后進(jìn)入超濾膜單元實(shí)施深度處置。

　　1.4 剖析辦法

　　依據(jù)進(jìn)出水中的OD550計(jì)算脫色率。膜滲透通量(JV，L/(m2·h))是指在膜別離過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)單位膜面積上的物質(zhì)透過(guò)量，由式(1)計(jì)算取得。

　　式中：V為滲透液體積，L;S為膜有效面積，m2;t為取樣時(shí)間，min。

　　2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與剖析

　　2.1 單一微絮凝要素的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

　　2.1.1 CaCl2投加量的影響

　　在MBF投加量為25mg/L、pH約為12、絮凝30min的條件下，調(diào)查CaCl2投加量對(duì)印染廢水的絮凝效果的影響，如表2所示。MBF均為25mg/L，出水中脫色率隨著CaCl2投加量增大而先升后降，當(dāng)CaCl2為800mg/L時(shí)脫色率到達(dá)了86.72%，出水中COD降低至515.88mg/L，COD去除率為81.46%。因而，MBF與CaCl2質(zhì)量比(簡(jiǎn)稱(chēng)MBF∶CaCl2)最佳為1∶32。

　　2.1.2 MBF投加量的影響

　　在MBF∶CaCl2=1∶32、pH約為12、絮凝30min的條件下，調(diào)查MBF投加量對(duì)印染廢水的絮凝效果的影響，如表3所示。當(dāng)MBF為30mg/L時(shí)，脫色率到達(dá)87.50%，出水COD降低至477.20mg/L，COD去除率到達(dá)82.85%;當(dāng)MBF為40mg/L時(shí)，脫色率到達(dá)88.28%，出水COD降低至461.34mg/L，COD去除率到達(dá)83.42%。從藥劑本錢(qián)和渣量思索，MBF投加量適合為30mg/L。

　　2.1.3 pH的影響

　　在MBF投加量為30mg/L、MBF∶CaCl2=1∶32、絮凝30min的條件下，調(diào)查pH對(duì)印染廢水的絮凝效果的影響，如表4所示。脫色率隨pH升高而先升后降，當(dāng)pH為7.5時(shí)，絮凝效果最佳，脫色率到達(dá)87.50%，出水中COD降低至453.27mg/L，COD去除率為83.71%。

　　2.1.4 絮凝時(shí)間的影響

　　在MBF投加量為30mg/L、MBF∶CaCl2=1∶32、pH為7.5的條件下，調(diào)查絮凝時(shí)間對(duì)印染廢水的絮凝效果的影響，如表5所示。脫色率隨絮凝時(shí)間的延長(zhǎng)先升后降，20min時(shí)脫色率到達(dá)88.28%，出水COD降低至452.99mg/L，去除率為83.72%。

　　綜上所述，采用MBF作為微絮凝劑，預(yù)處置工藝的最佳條件為MBF∶CaCl2=1∶32、MBF30mg/L、pH=7.5、絮凝時(shí)間20min。

　　2.2 微絮凝工藝的正交實(shí)驗(yàn)

　　基于預(yù)處置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇MBF投加量(A)、CaCl2投加量(B)、pH(C)和絮凝時(shí)間(D)為影響要素實(shí)施L9(43)正交實(shí)驗(yàn)，如表6所示。由表7可知，4種要素的影響次第為MBF投加量>CaCl2投加量>pH>絮凝時(shí)間。

　　2.3 超濾實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　2.3.1 工藝對(duì)膜滲透通量的影響

　　選擇運(yùn)轉(zhuǎn)壓力0.20MPa、回收率90%，采用“錯(cuò)流過(guò)濾-不反洗”的方式，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)90min，距離10min，記載膜滲透通量，如圖1所示。微絮凝/超濾組合工藝處置印染廢水過(guò)程中膜滲透通量的降落速率優(yōu)于單一超濾工藝;MBF對(duì)超濾膜的膜滲透通量影響小。因而，添加MBF實(shí)施微絮凝預(yù)處置可顯著提升后續(xù)超濾工藝中膜滲透通量，而且對(duì)超濾膜的壽命影響小。

　　2.3.2 運(yùn)轉(zhuǎn)壓力對(duì)膜滲透通量的影響

　　采用“錯(cuò)流過(guò)濾-不反洗”的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，選擇回收率90%，每距離10min記載膜滲透通量，調(diào)查運(yùn)轉(zhuǎn)壓力對(duì)膜滲透通量的影響，如圖2所示。膜滲透通量隨著運(yùn)轉(zhuǎn)壓力的增大而增大;經(jīng)擬合，運(yùn)轉(zhuǎn)壓力為0.10、0.12、0.14、0.16、0.18MPa時(shí)衰減率分別為14.6%、7.3%、13.2%、22.7%、19.2%，標(biāo)明該系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)壓力為0.12MPa時(shí)膜滲透通量最穩(wěn)定。

　　2.3.3 運(yùn)轉(zhuǎn)周期對(duì)膜滲透通量的影響

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)壓力0.12MPa、回收率90%、交替“運(yùn)轉(zhuǎn)-反洗”方式的條件下，調(diào)查運(yùn)轉(zhuǎn)周期對(duì)膜滲透通量的影響，如表8所示。膜滲透通量隨著運(yùn)轉(zhuǎn)周期的延長(zhǎng)而先增后減。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期為18min時(shí)，膜滲透通量最大，到達(dá)338.33L/(m2·h)。

　　2.3.4 回收率對(duì)膜滲透通量和去除COD的影響

　　超濾膜影響指標(biāo)主要有超濾膜材質(zhì)、截留分子量、原水基質(zhì)濃度。在運(yùn)轉(zhuǎn)壓力0.12MPa、回收率90%、運(yùn)轉(zhuǎn)周期18min、交替“運(yùn)轉(zhuǎn)-反洗”方式的條件下，調(diào)查回收率對(duì)膜滲透通量和去除COD的影響，如表9所示。膜滲透通量隨著回收率增加而逐步減小，而COD去除率卻呈現(xiàn)先升后降的趨向。當(dāng)回收率為83%時(shí)，出水COD降低至109.39mg/L，COD去除率到達(dá)最大值(75.85%)，綜合COD去除率到達(dá)96.07%，膜滲透通量也較大，到達(dá)351.21L/(m2·h)。

　　2.4 藥劑本錢(qián)及污泥產(chǎn)量剖析

　　按處置量為15m3/h計(jì)，H2SO4、CaCl2(工業(yè)級(jí))、MBF本錢(qián)分別為0.12、0.92、1.28元/m3;超濾直接運(yùn)轉(zhuǎn)本錢(qián)為0.49元/m3，其中電耗、清洗、膜芯本錢(qián)分別為0.09、0.03、0.37元/m3。因而，微絮凝/超濾組合工藝運(yùn)轉(zhuǎn)本錢(qián)累計(jì)為2.81元/m3，直接處置本錢(qián)較低，具有一定的推行前景。

　　污泥含水率以97.5%計(jì)，傳統(tǒng)生化法處置印染廢水的污泥產(chǎn)量約30～50kg/m3，鐵鹽或鋁鹽作為預(yù)處置的污泥產(chǎn)量約8.00～26.00kg/m3。微絮凝/超濾組合工藝中，加H2SO4溶液調(diào)理廢水pH至7左右時(shí)污泥產(chǎn)量約19.20kg/m3，MBF處置單元工藝產(chǎn)生污泥量約14.70kg/m3，合計(jì)污泥產(chǎn)量約33.90kg/m3，污泥產(chǎn)量介于傳統(tǒng)生物法和鐵鹽或鋁鹽絮凝處置工藝之間，但其污泥具有可生物降解、無(wú)毒性和無(wú)二次污染問(wèn)題，可直接衛(wèi)生填埋處置，而鐵鹽、鋁鹽產(chǎn)生的污泥穩(wěn)定性較差、易溶出、不可生物降解。PAM作為絮凝劑還可能產(chǎn)生具有生物毒性的丙烯酰胺單體，對(duì)渣的寄存場(chǎng)地存在一定生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

　　3、結(jié)論

　　(1)微絮凝的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)條件為MBF∶CaCl21∶32、MBF投加量30mg/L、pH=7.5、絮凝時(shí)間20min。正交實(shí)驗(yàn)標(biāo)明，4種要素對(duì)微絮凝工藝的影響次第依次為MBF投加量>CaCl2投加量>pH>絮凝時(shí)間。添加MBF實(shí)施微絮凝預(yù)處置可顯著提升后續(xù)超濾工藝中膜滲透通量，而且對(duì)超濾膜的壽命影響小。

　　(2)超濾的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)條件為運(yùn)轉(zhuǎn)壓力0.12MPa、運(yùn)轉(zhuǎn)周期18min、回收率83%、交替“運(yùn)轉(zhuǎn)—反洗”方式。

　　(3)在微絮凝/超濾組合工藝最佳運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，實(shí)踐印染廢水中COD由2782.50mg/L降低至109.39mg/L，綜合COD去除率到達(dá)96.07%。

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