印染企業(yè)是排污大戶(所產(chǎn)生的廢水約占整個(gè)工業(yè)廢水的35%),也是用水大戶。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格和水費(fèi)的不斷上漲,印染廢水深度處理和回用問(wèn)
題已越來(lái)越引起了人們的重視。
1 常規(guī)的印染廢水深度處理方法
印染廢水量大,除有機(jī)污染物量較大、色度深外,含鹽量高,這一特點(diǎn)往往被忽視.常規(guī)的印染廢水深度處理方法:(1)物理法,主要是過(guò)濾和吸附法(包括砂濾、纖維球過(guò)濾和活性炭吸附等) ;(2)高級(jí)氧化法有化學(xué)氧化法、電化學(xué)氧化法、光催化氧化等,但僅能去除廢水中難降解的有機(jī)物和色度,不能降低回用水中的含鹽量,限制了處理后的水回用。
2 除鹽的必要性
在紡織物的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)加入大量的無(wú)機(jī)鹽類物質(zhì),如碳酸鈉、小蘇打(碳酸氫鈉)、多聚磷酸鈉、食鹽(氯化鈉)、元明粉(硫酸鈉)、保險(xiǎn)粉(連二硫酸鈉)等,使用后都基本轉(zhuǎn)移到廢水中,是廢水的主要污染物.如不進(jìn)行脫鹽處理,則水中鹽類物質(zhì)量會(huì)積累到相當(dāng)大,影響水的回用.有研究表明,印染用水的電導(dǎo)率超過(guò)3000 uS/cm,即含鹽量約大于2 000 mg/L時(shí),鹽容易在織物上產(chǎn)生斑跡,影響產(chǎn)品的質(zhì)量。其次,含鹽量過(guò)高,對(duì)廢水生化處理產(chǎn)生不良影響,甚至使污水處理系統(tǒng)崩潰.不回用的工業(yè)廢水處理出水中總含鹽量為2 000 mg/L(以總?cè)芙庑怨腆wTDS表示),回用率80%。循環(huán)一次后系統(tǒng)的TDS將增加到3 400 mg/L,二次循環(huán)后將增加到4 560 mg/L,多次循環(huán)后,回用水中的TDS將導(dǎo)致生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。因此,當(dāng)污水回用率較高時(shí),若要長(zhǎng)期保持生產(chǎn)及廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,必須進(jìn)行脫鹽處理。
3 國(guó)內(nèi)外印染廢水回用處理中的除鹽技術(shù)
目前國(guó)內(nèi)已用的除鹽工藝有離子交換除鹽技術(shù)和膜分離技術(shù)。離子交換技術(shù)的研究和應(yīng)用已有報(bào)道,而膜分離技術(shù)在印染廢水回用上的應(yīng)用還停留在試驗(yàn)階段。
3.1 離子交換法
離子交換法是借助離子交換劑上的離子和廢水中離子進(jìn)行交換反應(yīng)而去除水中有害離子的方法.在廢水處理中,主要用于回收和去除廢水中的一些金屬離子。離子交換用于除鹽可使出水幾乎不含離子,采用離子交換除鹽,設(shè)備較簡(jiǎn)單、投資費(fèi)用低且操作容易控制,但廢水含鹽量高于一定值時(shí),會(huì)很快達(dá)到樹(shù)脂的交換飽和容量,再生周期短,需消耗大量的再生藥劑,沖洗水用量加大,使處理成本增加而且操作繁瑣,從經(jīng)濟(jì)角度看,采用離子交換脫鹽,水的含鹽量不宜超過(guò)500 mg/L。另外,廢水中含油類或有機(jī)物量較高易造成樹(shù)脂污染,導(dǎo)致樹(shù)脂很快失效,必需復(fù)蘇或更換后才能繼續(xù)使用.所以,目前離子交換法用于印染廢水除鹽是和物理或化學(xué)方法聯(lián)用,以保證最大限度地發(fā)揮離子交換的優(yōu)勢(shì)。
黃瑞敏等采用生物曝氣濾池(BAF)→精密過(guò)濾器→陽(yáng)離子交換→陰離子交換工藝處理回用經(jīng)物化處理后的印染廢水,使原水的無(wú)機(jī)鹽質(zhì)量濃度(以硫酸根為代表)從400 mg/L降低到180 mg/L,硬度(以CaO計(jì)1從100 mg/L降低到50 mg/L,處理水與新鮮水以體積比1:1混合,除用于配制染料用水外,可滿足染整生產(chǎn)的水質(zhì)要求.回用成本僅為0.3~0.4元/t,回用處理設(shè)施的投資費(fèi)用約為700元/t,經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益十分可觀。
臺(tái)灣LIN S H和CHEN M L采用電化學(xué)→混凝→離子交換的方法處理和回用經(jīng)過(guò)二級(jí)處理的印染廢水。電化學(xué)和混凝去除色度、濁度(NTU)和化學(xué)需氧量(COD);離子交換是進(jìn)一步降低廢水COD、Fe離子質(zhì)量濃度、電導(dǎo)率和總硬度,不同操作單元的水質(zhì)變化結(jié)果如表1所示。離子交換的主要作用是去除無(wú)機(jī)鹽,電導(dǎo)率、硬度、堿度、TDS去除率、出水水質(zhì)好于回用標(biāo)準(zhǔn)。
3.2 膜分離
膜分離法是利用特殊的薄膜對(duì)液體中的某些成分有選擇性的透過(guò)而進(jìn)行分離的方法。
3.2.1 反滲透法(RO)
反滲透法廣泛用于淡水生產(chǎn)和污水治理.裝置是以分子擴(kuò)散膜為遞質(zhì),以靜壓差為推動(dòng)力來(lái)分離水溶液中的物質(zhì).與電滲析法相比,經(jīng)濟(jì)上有顯著的優(yōu)越性:電能效率較高、能耗低,相同進(jìn)水條件下,反滲透法單位能耗僅為前者的1/10~1/5,反滲透法對(duì)城市二級(jí)處理出水的脫鹽率>90%,水的回收率約為75%,COD、BOD去除率>85%,還能有效去除印染廢水中離子性物質(zhì),出水能達(dá)到無(wú)色和低鹽度。
3.2.2 納濾法(NF)
納濾是利用半透膜在外壓推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)水溶液中某些組分選擇性透過(guò)的分離技術(shù).納濾膜本體帶有電荷,使得截留分子質(zhì)量?jī)H為數(shù)百的納濾膜也可脫除無(wú)機(jī)鹽(在很低的壓力下仍具有較高的脫鹽性能)。納濾可去除90%~95%的三氯甲烷中間體(THM)、85%~95%的硬度和70%以上的一價(jià)離子,在軟化水的同時(shí)還能減少總?cè)芙夤腆w(TDS),納濾對(duì)一價(jià)陽(yáng)離子和分子質(zhì)量<150的有機(jī)物去除率低,但對(duì)二價(jià)和高價(jià)陽(yáng)離子及分子質(zhì)量>200的有機(jī)物質(zhì)的選擇性較強(qiáng),并可完全阻擋直徑>1 nm的分子, 蚋濾要求進(jìn)水幾乎不含濁度,一般污染密度指數(shù)(SDI1≤3,在印染廢水的回用處理中,僅適用于砂濾、微濾甚至超濾預(yù)處理后的水質(zhì)。
3.2.3 微孑L過(guò)濾及超濾(MF、UF)
微濾與超濾運(yùn)行壓力低,僅為70~200 kPa,微濾與超濾的重要區(qū)別在于孔徑的大小不同,均可截留水中膠體和細(xì)菌及病毒等超細(xì)污染物.微濾去除印染廢水中耗盡染料和漂洗副產(chǎn)品物中殘留的膠狀染料,與傳統(tǒng)工藝中的遞質(zhì)過(guò)濾處理相當(dāng) 超濾能有效去除顆粒物質(zhì)和直徑>10 nm的細(xì)菌、病毒和蛋白質(zhì),超濾和微濾均屬過(guò)濾工藝,在印染廢水回用中,常作為納濾和反滲透的預(yù)處理工藝。
以膜分離技術(shù)為主的回用工藝中,超濾膜分離技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的沉淀、過(guò)濾單元,以生物反應(yīng)器和膜分離有機(jī)結(jié)合的膜→生物反應(yīng)器是一項(xiàng)有前途的廢水回用處理系統(tǒng).意大利A.Rozzi等曾采用微濾、納濾、反滲透3種膜進(jìn)行中試,流程如下:印染廢水經(jīng)生化處理后出水→微濾→納濾/反滲透→回用,微濾作為納濾和反滲透的預(yù)處理工藝,可以降低廢水中的膠體和懸浮固體質(zhì)量濃度、減少膜污染并保證足夠長(zhǎng)的運(yùn)行周期,經(jīng)反滲透和納濾后的水質(zhì)如表2所示。從表2可以看出,納濾和反滲透對(duì)印染廢水中的無(wú)機(jī)鹽和COD去除效果較好,但反滲透的除鹽效果明顯好于納濾。