印染廢水是在對織物實施預(yù)處置、染色、印花和整理過程中產(chǎn)生的一種綜合廢水,其通常具有成分復(fù)雜、有機物含量高、可生化性差、水質(zhì)動搖大的特性。傳統(tǒng)的生化工藝難以保證達標(biāo)排放,可回用比例低,僅為10%左右。近年來,以反滲透為中心的膜別離技術(shù)不只能降低回用水的COD和色度,還能脫除印染過程中投加無機鹽,生產(chǎn)高質(zhì)量再生水,在印染工業(yè)廢水處理回用中應(yīng)用普遍。
膜污染是膜別離技術(shù)應(yīng)用面臨的最主要問題,在印染廢水回用中超濾膜污染尤為突出。本中試研討的目的在于優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù),以完成經(jīng)濟合理、技術(shù)可行。
1、實驗局部
1.1 工藝流程
本次中試在紹興柯橋區(qū)某印染廠工業(yè)再生水生產(chǎn)車間實施,項目再生水生產(chǎn)的工藝為格柵初次沉淀池-水解酸化-生物接觸氧化-二沉池-混凝氣浮-砂濾-外壓式超濾-反滲透。實驗進水為砂濾工藝出水,pH范圍為6.9~8.1,COD變化范圍為130.5~250.7mg/L,濁度變化范圍為7.5~34NTU。
中試設(shè)備由膜產(chǎn)水系統(tǒng)(包括膜組件、空氣泵、自吸泵、膜池、清水池)、維護清洗系統(tǒng)(包括反洗泵、藥劑自動投加設(shè)備)、在線監(jiān)測系統(tǒng)(包括溫度、壓力、溫度、pH、液位傳感器)和PLC自動控制系統(tǒng)組成,自動完成膜池進水、排空、膜過濾產(chǎn)水、水反洗、藥劑清洗及洗數(shù)據(jù)采集等過程。
實驗設(shè)備采用ECONITY浸沒箱式中空纖維膜組件,材質(zhì)為PVDF,采用拉升法和熱法分離制膜工藝,產(chǎn)生狹縫型非對稱膜孔構(gòu)造,公稱孔徑為0.1μm,有效膜面積為21㎡。
1.2 運轉(zhuǎn)清洗方式
本次中試分2個階段:
第1階段為連續(xù)曝氣運轉(zhuǎn),通量取0.8m/d;第2階段為無曝氣運轉(zhuǎn),通量取0.7m/d。
本實驗化學(xué)清洗方式為2種:化學(xué)加強反洗(CEB,Chemical Enhanced Backwash),把清洗藥品經(jīng)過反洗泵注射到膜絲內(nèi)部,停留一段時間;排空維護性清洗(MCBD,Maintenance Clean Before Drain),膜池濃水排出前,把低濃度的清洗藥品投入在整個膜池里浸泡。CEB每周3次,運用200ppmNaClO溶液20L,1000ppm草酸溶液20L。MCBD每周1次,投入NaClO至膜池內(nèi),濃度為200ppm,浸泡1h;投入草酸濃度為1,000ppm,浸泡1h,排空膜池。
為了控制膜池內(nèi)的濃水濃度,同時保證目的回收率大于90%,膜池每天需排空3次,排水、充水過程中運轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機,應(yīng)用氣泡擦洗使得膜外表上的污染物掉落,完畢充水后關(guān)閉曝氣重新運轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
1.3 測試辦法
膜透水性測能測試是短期內(nèi)膜化學(xué)清洗節(jié)點判別和長期膜運用壽命剖析的主要辦法,膜透水性能經(jīng)過比通量(SF,specific flux)反映,計算公式如下:
SF=J/TMP
式中,J表示膜通量;TMP為跨膜壓差。
本實驗中,維持膜通量J不變,跨膜壓差TMP隨著膜系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時間的持續(xù)呈現(xiàn)逐步增加的趨向。實驗水溫比擬穩(wěn)定,維持在23~25℃,故本實驗不思索水溫對通量的修正。
2、結(jié)果與討論
2.1 水質(zhì)凈化效果
實驗結(jié)果標(biāo)明,超濾膜對COD的去除效率較低,去除率為7%~14%,產(chǎn)水COD隨著進水COD動搖而變化;而對濁度的去除穩(wěn)定且高效,去除率維持在90%以上,雖然實驗期間進水濁度動搖較大,局部時段超越30NTU,產(chǎn)水濁度仍能穩(wěn)定維持在0.5NTU以下。闡明超濾膜對水中懸浮物和膠體物質(zhì)等產(chǎn)生濁度物質(zhì)堅持穩(wěn)定去除,可保證后續(xù)RO預(yù)處置效果,但對溶解性有機物的去除率較低。
2.2 運轉(zhuǎn)方式選擇
從圖1能夠發(fā)現(xiàn),第1階段在全過程曝氣、通量為0.8m/d狀況下運轉(zhuǎn)平穩(wěn);第2階段為無曝氣運轉(zhuǎn),在通量為0.7m/d下同樣穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。經(jīng)過比照2個運轉(zhuǎn)階段的跨膜壓差(TMP)和比通量(SF)變化曲線的斜率,能夠得出,第2階段跨膜壓差和比通量的變化速率低于第1階段,即膜污染速率降低。闡明在該運轉(zhuǎn)通量范圍內(nèi),膜通量對膜污染的影響水平大于有無曝氣擦洗。
膜通量的維護主要經(jīng)過化學(xué)加強反洗(CEB)和排絕后維護性清洗(MCBD)完成。CEB每2d~3d實施一次,MCBD當(dāng)比通量降至200LMH/bar時施行,兩者均能夠恢復(fù)透水性。經(jīng)過比通質(zhì)變化圖能夠發(fā)現(xiàn),MCBD的恢復(fù)效果遠優(yōu)于CEB,前者是后者的8~10倍,MCBD可作為維護膜通量、降低膜恢復(fù)性清洗頻率的有效手腕。第2階段MCBD清洗周期均勻為10.7d,而第1階段均勻8.7d,進一步闡明第2階段的維護效果優(yōu)于第1階段。同時,98%的運轉(zhuǎn)時間不需曝氣,可完成75%以上的能耗減少,極大地優(yōu)化了運轉(zhuǎn)。
3、結(jié)論
超濾膜可保證出水濁度可能控制在0.5NTU以下,對懸浮物和膠體堅持穩(wěn)定的去除,是一種高效的RO預(yù)處置方式。
中試期間,連續(xù)曝氣運轉(zhuǎn)時的通量為0.8m/d,無曝氣運轉(zhuǎn)時的通量為0.7m/d時運轉(zhuǎn)平穩(wěn),且回收率穩(wěn)定到達90%以上。
倡議采用運轉(zhuǎn)費用低、同時可保證高通量運轉(zhuǎn)的第2階段運轉(zhuǎn)方式作為RO預(yù)處置:運轉(zhuǎn)通量維持在0.7m3/(㎡d),無曝氣運轉(zhuǎn),每周2~3次化學(xué)加強反洗,每9~12d施行排絕后維護清洗。此運轉(zhuǎn)方式可維持比通量>200LMH/bar,保證穩(wěn)定的產(chǎn)水量和清洗周期。