我國是紡織印染第一大國，而紡織印染行業(yè)又是工業(yè)廢水排放大戶，約占整個工業(yè)廢水排放量的35％，印染廢水一直以排放量大、處理難度高而成為廢水治理工藝研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。反滲透技術(shù)是近幾十年來興起的水處理技術(shù)，具有脫鹽率高、環(huán)保、適應(yīng)水質(zhì)范圍廣等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于地表水回用、海水淡化、鋼廠廢水回用、印染和電鍍廢水回用等水處理領(lǐng)域。廣東某印染廠為了節(jié)約生產(chǎn)工藝用水，同時也為了減少印染廢水的排放量，決定用反滲透技術(shù)對該廠污水站出水進(jìn)行深度處理，并將反滲透的產(chǎn)水回用到該廠的印染工藝中。筆者著重介紹了反滲透技術(shù)在該廠印染廢水回用中的應(yīng)用。
1 印染廢水和回用水水質(zhì)
該印染廠印染廢水經(jīng)污水站生化等工藝處理后，水質(zhì)達(dá)到了DB 44/26—2001 標(biāo)準(zhǔn)，其水質(zhì)：COD≤90 mg/L，BOD5≤20 mg/L，SS≤60 mg/L，色度≤40 度，電導(dǎo)率≤2 000 μS/cm， pH 為6~9。該印染廢水經(jīng)反滲透工藝處理后，產(chǎn)水的水質(zhì)需要達(dá)到國家再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)SL 3682006 中工藝用水的水質(zhì)要求。
2 水處理工藝流程設(shè)計(jì)
將經(jīng)污水站生化等工藝處理后的印染廢水排入到混合反應(yīng)沉淀池中，向其中投加殺菌劑和絮凝劑進(jìn)行殺菌和絮凝，經(jīng)過反滲透的預(yù)處理工藝，廢水中的SS、COD 以及油的含量均得到較好的控制，且基本確保SDI＜5；之后進(jìn)入到反滲透系統(tǒng)中進(jìn)行處理，處理后的水回用到印染廠的工藝用水中。水處理工藝流程設(shè)計(jì)見圖1。
圖1 印染廢水的水處理工藝流程
2.1 反滲透預(yù)處理工藝
反滲透預(yù)處理的主體工藝以沉淀和機(jī)械過濾為主，由混合反應(yīng)沉淀池+多介質(zhì)過濾器+袋式過濾器+精密過濾器組成。在混合反應(yīng)沉淀池內(nèi)進(jìn)行殺菌和沉淀處理，沉淀后的澄清水則經(jīng)過中間水池進(jìn)入到多介質(zhì)過濾器；之后投加還原劑，使RO 進(jìn)水的余氯＜0.1 mg/L，達(dá)到反滲透進(jìn)水要求；在精密過濾器前投加阻垢劑，防止反滲透系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢的情況。反滲透預(yù)處理的目的是使反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水SDI<5，同時保證反滲透系統(tǒng)中不會出現(xiàn)大量的微生物。主要設(shè)備清單如表1 所示。
表1 反滲透預(yù)處理主要設(shè)備清單
2.2 反滲透處理工藝
反滲透系統(tǒng)的主要作用是脫除水中的鹽分，保證出水的含鹽量符合回用要求。反滲透系統(tǒng)主要包括：RO 高壓泵、RO 清洗水泵、膜殼、電導(dǎo)率儀、反滲透膜及電氣控制系統(tǒng)等，具體的設(shè)備清單見表2。
表2 單組反滲透系統(tǒng)主要設(shè)備清單
3 反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行情況
該反滲透系統(tǒng)從2011 年初開始運(yùn)行，整個反滲透系統(tǒng)由兩組反滲透膜堆組成，單組系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為55 m3/h，采用一級一段式設(shè)計(jì)：（10∶0）×6，共60 支膜元件，兩組共120 支膜元件。膜元件的性能參數(shù)見表3。此套印染廢水處理工藝中，反滲透系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與以往設(shè)計(jì)有所不同，設(shè)計(jì)特點(diǎn)為部分濃水回流，濃水回流示意如圖2 所示。
表3 膜元件性能參數(shù)
圖2 反滲透系統(tǒng)濃水回流示意
由于印染廢水的水質(zhì)比常規(guī)水體差很多，所以反滲透系統(tǒng)的化學(xué)清洗周期相對短些，設(shè)計(jì)為2 個月左右。單級單段的設(shè)計(jì)，使反滲透系統(tǒng)在清洗時能夠保證膜清洗效率和效果。系統(tǒng)的進(jìn)水電導(dǎo)率在回流后會增加很多，進(jìn)水的滲透壓會升高，提高了泵的揚(yáng)程，對比印染廢水的惡劣水質(zhì)，是個優(yōu)化的選擇。
3.1 反滲透系統(tǒng)實(shí)際進(jìn)出水流量和回收率的變化
反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水量在運(yùn)行初期有些波動，在50~60 m3/h 之間變化，運(yùn)行一段時間后產(chǎn)水量趨于平衡，平均產(chǎn)水量在55 m3/h 左右；隨著進(jìn)出水量的變化，系統(tǒng)的實(shí)際回收率穩(wěn)定性較好，始終保持在65%左右；進(jìn)水量因產(chǎn)水量和回流量的變化有些波動，但運(yùn)行一段時間后比較穩(wěn)定，保持在85 m3/h 左右。具體運(yùn)行情況如圖3 所示。
圖3 系統(tǒng)實(shí)際回收率隨系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)出水量的變化
3. 2 反滲透系統(tǒng)實(shí)際進(jìn)出水電導(dǎo)率和脫鹽率變化
反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水電導(dǎo)率在運(yùn)行初期相對穩(wěn)定，在2 500 μS/cm 左右，之后隨著時間的變化波動性很大，在2 000 ~4 500 μS/cm 之間變化；產(chǎn)水電導(dǎo)率隨著進(jìn)水電導(dǎo)率的波動有些變化，開始時穩(wěn)定在20 μS/cm 左右，之后隨著進(jìn)水電導(dǎo)率的波動，產(chǎn)水電導(dǎo)率在20~70 μS/cm 之間變化；系統(tǒng)實(shí)際脫鹽率雖然受到進(jìn)水電導(dǎo)率的影響，但平均脫鹽率在98.5%左右，相對穩(wěn)定。具體運(yùn)行情況如圖4 所示。
圖4 系統(tǒng)實(shí)際脫鹽率隨系統(tǒng)實(shí)際進(jìn)出水電導(dǎo)率的變化
3.3 反滲透系統(tǒng)的清洗
由于此套反滲透系統(tǒng)處理的是印染廢水，根據(jù)印染廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，在化學(xué)清洗時主要選擇堿性清洗液進(jìn)行清洗，即將清洗液的pH 調(diào)到12 左右。
清洗步驟為：初始清洗時間為1 h，單支膜殼清洗流量為3~4 m3/h；之后進(jìn)行浸泡，時間為5 h；最后大流量清洗，清洗流量為6~10 m3/h，清洗時間為1 h。若清洗一個周期后清洗效果不佳，產(chǎn)水量恢復(fù)率達(dá)不到95%，則需進(jìn)行下一個周期的清洗，直至膜系統(tǒng)清洗效果變好為止。最后開啟原水泵進(jìn)行沖洗，直至清洗液完全沖出。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4 處理效果
該水處理系統(tǒng)經(jīng)過一段時間的運(yùn)行，產(chǎn)水水質(zhì)趨于穩(wěn)定，能夠達(dá)到國家再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)SL 3682006中工藝用水的水質(zhì)要求，同時也達(dá)到了印染廠工藝用水的水質(zhì)要求，為印染廠的工藝供水提供了保障。系統(tǒng)的產(chǎn)水水質(zhì)如表4 所示。
表4 水處理系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)
5 處理成本估算
此套水處理系統(tǒng)的電費(fèi)為0.8 元/t 〔以0.65元/（kW·h）計(jì)〕，藥劑費(fèi)用為0.43 元/t，耗材費(fèi)用為0.21 元/t，人工費(fèi)用為0.1 元/t，運(yùn)行成本合計(jì)為1.54元/t�；赜孟到y(tǒng)投入運(yùn)行后，每天可回收反滲透水3 000 t，且產(chǎn)水水質(zhì)比當(dāng)?shù)刈詠硭�；每天少排廢水3 000 t，節(jié)省了排污費(fèi)用；另外還可節(jié)省用戶原來用離子交換處理河水的費(fèi)用。
6 結(jié)論
通過反滲透技術(shù)在印染廠廢水回用項(xiàng)目中的應(yīng)用，驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性，實(shí)現(xiàn)了印染廢水的資源化利用，使企業(yè)回收了優(yōu)質(zhì)的水資源，同時極大地減少了印染廢水的排放，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
