浸沒式超濾處理印染廢水工藝
印染廢水是在對織物進行預(yù)處理、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)波動大的特點。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，以反滲透為核心的膜分離技術(shù)不僅能降低回用水的COD和色度，還能脫除印染過程中投加無機鹽，生產(chǎn)高品質(zhì)再生水，在印染廢水回用中應(yīng)用廣泛。
膜污染是膜分離技術(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。本中試研究的目的在于優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)，以實現(xiàn)經(jīng)濟合理、技術(shù)可行。
1、試驗部分
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)車間進行，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。試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。
中試裝置由膜產(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。
試驗裝置采用ECONITY浸沒箱式中空纖維膜組件，材質(zhì)為PVDF，采用拉升法和熱法結(jié)合制膜工藝，產(chǎn)生狹縫型非對稱膜孔結(jié)構(gòu)，公稱孔徑為0.1μm，有效膜面積為21?O。
1.2 運行清洗方式
本次中試分2個階段：
第1階段為連續(xù)曝氣運行，通量取0.8m/d；第2階段為無曝氣運行，通量取0.7m/d。
本試驗化學(xué)清洗方式為2種：化學(xué)增強反洗（CEB，Chemical Enhanced Backwash），把清洗藥品通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，使用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，同時保證目標(biāo)回收率大于90%，膜池每天需排空3次，排水、充水過程中運行鼓風(fēng)機，利用氣泡擦洗使得膜表面上的污染物掉落，結(jié)束充水后關(guān)閉曝氣重新運行系統(tǒng)。
1.3 測試方法
膜透水性測能測試是短期內(nèi)膜化學(xué)清洗節(jié)點判斷和長期膜使用壽命分析的主要方法，膜透水性能通過比通量（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。
本試驗中，維持膜通量J不變，跨膜壓差TMP隨著膜系統(tǒng)運行時間的持續(xù)呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。試驗水溫比較穩(wěn)定，維持在23~25℃，故本試驗不考慮水溫對通量的修正。
2、結(jié)果與討論
2.1 水質(zhì)凈化效果
試驗結(jié)果表明，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波動而變化；而對濁度的去除穩(wěn)定且高效，去除率維持在90%以上，盡管試驗期間進水濁度波動較大，部分時段超過30NTU，產(chǎn)水濁度仍能穩(wěn)定維持在0.5NTU以下。說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)保持穩(wěn)定去除，可保證后續(xù)RO預(yù)處理效果，但對溶解性有機物的去除率較低。
2.2 運行方式選擇
從圖1可以發(fā)現(xiàn)，第1階段在全過程曝氣、通量為0.8m/d情況下運行平穩(wěn)；第2階段為無曝氣運行，在通量為0.7m/d下同樣穩(wěn)定運行。通過對比2個運行階段的跨膜壓差（TMP）和比通量（SF）變化曲線的斜率，可以得出，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。說明在該運行通量范圍內(nèi)，膜通量對膜污染的影響程度大于有無曝氣擦洗。
膜通量的維護主要通過化學(xué)增強反洗（CEB）和排空前維護性清洗（MCBD）實現(xiàn)。CEB每2d~3d進行一次，MCBD當(dāng)比通量降至200LMH/bar時實施，兩者均可以恢復(fù)透水性。通過比通量變化圖可以發(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段。第2階段MCBD清洗周期平均為10.7d，而第1階段平均8.7d，進一步說明第2階段的維護效果優(yōu)于第1階段。同時，98%的運行時間不需曝氣，可實現(xiàn)75%以上的能耗減少，極大地優(yōu)化了運行。
3、結(jié)論
超濾膜可保證出水濁度可能控制在0.5NTU以下，對懸浮物和膠體保持穩(wěn)定的去除，是一種高效的RO預(yù)處理方式。
中試期間，連續(xù)曝氣運行時的通量為0.8m/d，無曝氣運行時的通量為0.7m/d時運行平穩(wěn)，且回收率穩(wěn)定達到90%以上。
建議采用運行費用低、同時可保證高通量運行的第2階段運行方式作為RO預(yù)處理：運行通量維持在0.7m3/(?Od)，無曝氣運行，每周2~3次化學(xué)增強反洗，每9~12d實施排空前維護清洗。此運行方式可維持比通量>200LMH/bar，保證穩(wěn)定的產(chǎn)水量和清洗周期。（來源：愛科利態(tài)（上海）環(huán)保技術(shù)有限公司，上海環(huán)科淙達水務(wù)有限公司，杭州開源環(huán)保有限公司）