超滤反渗透膜技术处理印染与化纤废水及其中水回用许振良

第三届膜分离技术在冶金工业中应用研讨会论文集20()9年10月超滤一反渗透膜技术处理印染与化纤废水及其中水回用许振良“,冯斐`,魏永明`,程亮`,吴岳忠2,张小芳“,吴进成2,杨国维“(1.华东理工大学化学工程研究所膜科学与工程研发中心,上海200237;2.江阴市虎跑环保科技有限公司,江阴214423)摘要:采用超滤一反渗透(UF一RO)膜分离技术对经常规划处理达标排放的工业废水作进一步的处理,可有效去除废水中的有机物、色度、硬度和大部分离子,达到回用于生产用水,一方面减少废水排放,另一方面节约水资源,降低生产成本.同时,对江苏某污水处理厂(装里A)和江苏某化纤有限公司(装置B)的两套膜法日处理1400t的中水回用装置运行情况作一总结和汇报.关键词:印染废水;膜技术;中水回用中图分类号:T心山28.8文献标识码:B近年,我国印染行业出现了前所未有的快速发展局面,在全球的产能份额持续上升,使我国成为世界印染业中规模最大的国家.但是,印染行业是耗水、排污的“大户”,对我国水环境产生的压力不容小觑.因此,如何促进印染行业的可持续发展,保证其经济发展与环境保护的“双赢”,是我国纺织印染行业必须解决的难题.我国印染行业集中在东部沿海地区,截至2003年底,浙江、江苏、广东、山东、福建5省的印染布产量已占全国印染布总产量的86.5%.而浙江、江苏、山东又是重点流域淮河、太湖所在地,水污染防治工作形势严峻.水资源是人类赖以生存和发展的宝贵资源之一,水有许多独特的物理化学性质,这是它难以被取代的原因.但是水资源在我国十分宝贵,我国水资源人均占有量仅相当于世界人均水平的四分之一从总体上看,我国干旱缺水,我国600余座城市有300多座城市缺水,严重缺水的就有100多座城市.我国每年因缺水造成的经济损失高达2000亿元以上.由此可见,保护水资源,节约水资源已成当务之急.环太湖流域是我国纺织印染行业比较发达的地区,每年有产生大量的印染废水,尽管经过治理后达标排放,但面对日益紧缺的水资源,根据节能减排的要求,企业有责任充分利用现代科技手段,做好节约用水.由于新工艺、新原料、新染料和新助剂的不断开发和应用,使得生产过程中排放的废水中污染物变得越来越复杂,处理的难度也在不断增大.本文将江苏某污水处理厂(装置A)和江苏某化纤有限公司(装置B)的两套膜法日处理1400t废水装置运行情况作一总结.1超滤一反渗透膜技术采用超滤一反渗透(UF一RO)膜分离技术对经常规划处理达标排放的工业废水作进一步的处理,可有效去除废水中的有机物、色度、硬度和大部分离子,达到回用于生产用水,既可减少废水排放,又可节约水资源,降低生产成本.经本技术处理后的水质可达到工业生产工艺用水标准,可实现废水回用.这样既减少废水的排放量,同时也减少了工艺用水的量,对减轻环境污染、节约水资源和整个行业的可持续发展均具有重要的意义1[一“〕.1.1超滤一反渗透膜技术简介超滤(UF)的工作原理类同于反渗透,它不仅能去除水中的低分子溶解的胶体、大分子化合物、热源基金项目:江阴市能源环保重点计划项目作者简介:许振良,江苏江阴市人,教授、博导和所长,从事膜科学与工程、污水治理工程等研究工作.,通讯联系人chemxuzl@二ust.司u.cn论文集许振良等:超滤一反渗透膜技术处理印染与化纤废水及其中水回用和微物.从水净化的角度看,超滤起到了恰如其分的效果,已得到了广泛的应用〔`一3].在水处理领域,可用来去除胶体微粒,细菌,病毒,热源,蛋白质及高分子有机物,使水得到净化,可用于反渗透进水的预处理一般在超滤前均装有孔径为5一100脚过滤器,以去除固体悬浮物..反渗透(RO)是1960年代发展起来的一项的膜分离技术,是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程.反渗透是属于一种压力推动的膜过滤方法,反渗透用半透膜为滤膜,必须在克服膜两边的渗透压下操作,膜材质可为芳香族聚酞胺,可脱除污水中的有机物、细菌、病毒和盐类.现采用美国/日本卷式聚酞胺复合反渗透膜,此膜专用废水回用方面,每支脱盐率高达99.5%.为了防止反渗透膜浓水结晶,特别是压力容器最后一根膜元件的浓水侧出现难溶性盐类结晶析出;在膜表面形成垢层,从而损坏膜元件的应用性能,故在系统中设置加阻垢剂系统,阻垢剂经阻垢装置泵入系统内,阻垢剂主要防止污染物贴附在反渗透膜内,污染物可顺利于反渗透浓水内排走.保安过滤器设置的主要目的是截留反渗透机进水中的颗粒、胶体、悬浮物、以防止大颗粒物进人反渗透膜.1.2超滤一反渗透工艺简介针对印染废水处理问题,近年来国内外都开展了一些研究工作,主要是新的生物处理工艺和高效专门细菌以及新型化学药剂的探索和应用研究,其中具有代表性的有:厌氧一好氧生物处理工艺、高效脱色菌和PVA降解菌的筛选与应用研究、高效脱色混凝剂的研制等.废水回用处理技术主要有活性炭吸附、臭氧一生物炭、多孔陶粒生物滤池、离子交换、电渗析法、反渗透法、超滤和微滤、过滤以及絮凝沉淀、氧化、消毒等,其中,絮凝沉淀和机械过滤是最基本的回用水处理技术,其余则为深度处理技术.本处理工艺分为石英砂过滤、紫外线杀菌、超滤、保安过滤、反渗透、超滤反冲洗和反渗透清洗等,前处理包括石英砂过滤、紫外线杀菌、超滤、保安过滤等,采用逐级过滤,逐级深化的方法,可以把废水中的浊度降到1NTU以下,去除水中的悬浮物、胶体、有机物和细菌类物质,同时可满足反渗透膜处理装置进水要求,保护反渗透膜,延长反渗透膜的使用寿命;最后经反渗透膜处理出水达到生产回用水的要求.图1是日处理1400t废水装置流程示意图.石英砂过滤器过滤器中间水箱精密过滤蚤墨d:慈反渗透RO卜之--1渗透液叻反洗高压泵一夕嘴入水广卜一给回生化处理浓水喊一哎一亡厂!ō式一||习尸1..不一::..一:::::iE卜-..一.(名l箱凝一一::挤íù洲盆水絮一…二=漱冷诊二水|废比滚月UF反洗水箱匕目RO浓水中间水箱图1日处理1400t废水装置流程示意图2超滤一反渗透膜集成处理的运行效果2.1超滤一反渗透膜集成处理1400td/装t设计技术参数(1)设计原水COD镇120哩L/,电导率镇4000邓左m,浊度簇2.5NTU;(2)系统设计产水电导率簇60拌Sc/m,系统运行率为90%,产水30t小,全年按320天计算,总产水量23万;t(3)设计运行费用为药剂0.15元t/产水,电费膜科学与技术2009年为1.50元/t产水.2.2日处理1400t装置的运行效果江苏某污水处理厂超滤一反渗透膜集成处理装置(装置A)情况如下:超滤膜两组40支(20支灌且,山东招金膜天有限公司)和反渗透56支(8X7支);而江苏某化纤有限公司超滤一反渗透膜集成处理装置(装置B)情况如下:超滤膜两组40支(20支准且,山东招金膜天有限公司)和反渗透两组52支(8X4支十5x4支).江苏某污水处理厂日处理1400t废水装置原水和产水分析值见表1.由表1可知,其所分析的产水指标值达到生活饮用水国家标准GB5749一2006.由表2可见,通过砂滤、超滤和反渗透处理的废水,(I〕D、电导率和浊度有降低,而反渗透处理最显著.项目表1产水日处理1400t装置原水和产水分析值生活饮用水国家标准BG5749一2006[12]项目原水产水钙镁钠钾钱根离子钡银浊度(/NTU)电导率(/声·。一`)硫化物碳酸根离子碳酸氢根离子0.010.022001.24x1035042.5099.00.050.7硫酸根离子氯离子氟离子硝酸根离子硼二氧化硅二氧化碳生化需氧量(BOI〕)化学需氧量(COD)总硬度铁色度(度)mg几生活饮用水国家标准GB5749一20()6[12〕2502501.220尉一姗.1111.06汉10314.31050.981.810.070.01(0.X()50.41(0.0053.00.14.76x10343.30.050.0050.1184.318.30.125.50.021381450.07120倍1.236.140.1080.950.090.2461.8021.731(0.035度34500.515表2日处理1400t废水装里砂滤、超滤和反渗透的处理效果项目化学需氧量(CO】〕)叹grn·L一l)电导率(/邓·cm一`)浊度式NTU3911389()359043.49.25.60.60.1400渡水装置运行130天的数据稳定可靠,前者电平均导率截留率98.5%,水回用率55.0%和反渗透膜压力差0.16MPa;而后者电平均导率截留率99.5%,水回用率50.4%和反渗透膜压力差0.09Ml〕a.同时,两套日处理1400t废水装置实际运行情况达到了设计要求.另外,江苏某污水处理厂日处理hl400t废水装置运行160天的实际运行情况,其运行成本如下:总产水量:30t八x24hx320天=23万t;每吨产水耗电费:1.756度x0.8元/度=1.405元t/;药剂:絮凝剂0.15元t/,氢氧化钠(NaOH),盐酸(HCI)0.017元t/;人工费用:按1800元明计算0.083元t/;合计:1.66元t/.`JZ一城ù,尹OJ`U月峥.原水砂滤出水超滤出水反渗透出水图2和表3是两套日处理1400t废水装置的反渗透运行情况.由此可见,江苏某污水处理厂日处理1400t废水装置运行160天和江苏某化纤有限公司日处理表3两套日处理14的t废水的反渗透运行情况装置平均电导率(/邓·cm一’)RO进水RO产水电导率截留率/%平均水流量(/耐·h一l)水回用率/%RO产水RO浓水运行160天装置A运行130天装置B317948.016.898.530.0345999,527.524.527.155.050.4论文集许振良等:超滤一反渗透膜技术处理印染与化纤废水及其中水回用00长U工j00O口ǎJ口.d芝、d.11.10.09..0807.06.05.04.03.02.010480()44(K)4《X洲〕360()32X()28X()24(洲)2《XX)16X()12X()8oo4oo~RO进水电导率~RO出水电导率~RO进水温度缝缝叁夔夔~~~RO产水流量量~~~RO浓水流量量~~~RO进水压力力~~~RO浓水压力力40302010工ó·ē日íO6050护、卜045020100ǎ一泊ùs二à、褂帅钾020406()80l0()l20l40l60D/dya0204060801X()120140160Ddlay襄襄黔黔~~~RO产水流量量~~~RO浓水流量量~~~RO进水压力力~~~RO浓水压力力.14.13.12.ll.0l.09..0807.06.05.04.03.02.0l080706050.d目l吸岁、卜043020100800200400000600800400000600200800400ǎ叫泊甲双à、裤叶甚02040608010()l20l40D/dyaDd/ya3结论图2两套日处理1400吨废水装置的反渗透运行情况A一江苏某污水处理厂;B一江苏某化纤有限公司水回用率50.4%和反渗透膜压力差0.09入刁Pa.同时,两套日处理1400t废水装置实际运行情况达到采用超滤一反渗透(UF一RO)膜分离技术对经常规划处理达标排放的工业废水作进一步的处理,可有效去除废水中的有机物、色度、硬度和大部分离子,达到回用于生产用水.具体结论如下:1)根据江苏某污水处理厂(装置A)和江苏某化纤有限公司(装置B)的两套膜法日处理1400t废水装置的运行情况,其所分析的产水指标值达到生活饮用水国家标准BG5749一2006;2)通过砂滤、超滤和反渗透处理的废水,COD、电导率和浊度有降低,而反渗透处理最显著;3)江苏某污水处理厂日处理1400t废水装置运行160天和江苏某化纤有限公司日处理1400t废水装置运行130天的数据稳定可靠,前者电平均导率截留率98.5%,水回用率55.0%和反渗透膜压力差0.16MPa;而后者电平均导率截留率99.5%,了设计要求;4)江苏某污水处理厂日处理1400t废水装置运行160天的实际运