纺织印染废水处理现状及传统处理方法分析

纺织印染废水处理现状及传统处理方法分析

纺织行业作为我国传统支柱产业的重要分支，除满足人民穿衣需要、工业供给外，一直在增加出口创汇、社会就业、积累建设资金等方面发挥着重要作用。我国是世界第一大纺织印染大国，每年排放的印染废水高达30×108t，占全国工业废水排放量的35%，而这部分排放废水的回用率不足10%，一直是全国工业废水排放量中回用率最低的。

1 印染废水来源及特性

印染废水主要来源于退浆、煮练、漂白、丝光、染色、整理等工序排出的废水，废水色度高、有机物含量高、可生化性差、含盐量高、电导率大、水质变化范围广、pH值变化大、水温和水量变化大、生物毒性大，见表1

2 印染废水传统处理方法及优缺点

目前，印染废水处理的传统方法较多，主要有物化法、生化法和生物-物化复合法。其中物化法一般为吸附、混凝沉淀、混凝气浮等，生化法一般为水解酸化。传统方法对印染废水有一定的处理效果，由于处理成本低而被广泛应用，但也存在一些亟待解决的问题。例如，物化法去除率低，出水一般不能达标排放，生物处理法中活性污泥的沉降性能低，生化反应速度相对较慢，剩余污泥的处理成本较高。随着原料和添加剂的不断使用，废水中难降解物质和生物毒性物质的含量不断增加，使得传统处理方法在CODCr去除率和脱色效果等方面远远不够理想。 出水的CODCr、色度往往难以达到严格的废水排放标准。

3 膜分离技术概述

膜分离技术采用选择透过性膜作为分离介质，在一定的推动力(如浓度差、压力差、电位差等)作用下，膜能选择性地通过某些物质，而保留溶液中其它组分。分离膜通常分为固体膜、液体膜和气体膜三类。其中固体膜在工业上应用最为广泛；液体膜在工业上应用较少，大多用于废水处理；气体膜分离尚处于实验室研究阶段。固体膜主要是高分子合成膜，近年来无机膜材料特别是陶瓷膜由于具有耐高温、机械强度高、化学性质稳定等特点，发展势头迅猛，正在进入工业应用。

膜分离技术根据分离功能可分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO），其分离机理及应用范围如表2所示。

从表2可以看出，膜分离过程仅以压力为推动力，无相变、能选择性渗透，与传统处理方法相比，具有分离效率高、节能无污染、工艺简单、操作方便、过程易于控制等优点。

4 膜分离技术在印染废水中的应用

印染行业是一个用水量大、废水污染严重的行业，随着工业需水量的不断增加和环保法规的日益严格，印染废水的回用势在必行。废水处理的目的主要是通过将污染物从废水中分离出来而达到的，这种处理方法可以改变传统废水处理的工艺复杂、污染物去除不彻底、工艺能耗高等缺点，使得印染废水处理工艺相对简单且过程中不会产生二次污染，处理后的水可以回收再利用。

4.1微滤技术在印染废水处理中的应用

微滤膜已有近百年的历史，国内对微滤膜的研究始于20世纪70年代初，主要以CA-CN膜为主，随着微滤膜技术的发展，国内外公司不断开发出孔分布均匀、滤液质量高、操作简单、成本低、膜通量大、设备投资小等性能优良的有机、无机膜。微滤膜技术在COD、色度、浊度等方面均有良好的去除效果，在印染废水处理中的应用日益增多。

采用厚度为20μm、孔径为0.25μm的新型微滤膜(组成：30％聚乙烯醇、66％去离子水、4％粉煤灰)处理纺织印染废水，COD和色度去除率分别为75％、90％和90％，出水浊度小于0.5NTU。Soma等采用0.2μ微滤膜技术处理印染废水，研究发现，对于难溶性染料，其去除率大于98％，而对于可溶性染料，通过加入少量表面活性剂的去除率大于96％。在工业试验中，当膜通量为260～280L/(m2·h·MPa)时，染料和COD的去除率分别为80％和40％，获得了良好的处理效果。 印染废水二级出水采用饼滤技术（又称动态膜滤）处理，辅以混凝预处理、生物活性炭处理，COD去除率可达85%~90%，色度、浊度去除率几乎达到100%，出水水质可达到印染生产回用标准。采用试剂—微滤工艺处理印染废水，结果表明，对于活性艳红X-3B染料配制，色度平均去除率为99.5%，COD平均去除率为69.8%，而实际废水处理中色度平均去除率为92.1%，COD平均去除率可高达53.5%。

4.2超滤技术在印染废水处理中的应用

利用超滤膜技术处理纺织印染废水的研究历史在国外已有40多年，其工业化应用也近30年，而国内对此方面的研究并不多，与其他处理技术相比，它具有分离效率高、运行压力低、设备简单、操作方便、无相变、节约能源等特点，不仅能将废水处理后达到排放标准，而且可以将印染废水中的染料收集并回用，这将意味着在保护环境的同时，还可以节约成本，创造直接的经济效益，其发展前景十分广阔。

采用超滤去除色素及酸性染料，在运行压力0.2~0.3MPa、运行温度10~30℃条件下，去除率分别为98%~99%和84%。采用TiO2~ZrO2超滤膜处理纺织印染废水，COD和色度去除率分别为62%~79%和82%~98%，浊度去除率大于99%。采用微絮凝直滤-超滤组合工艺处理印染废水处理站二级生化出水，深度处理实验研究表明，该工艺不仅能提高出水水质，而且使浊度和COD的去除率分别达到99.2%和57.5%，出水可满足《城市杂用水质标准》（GB/-2002）的要求。 采用絮凝-超滤组合工艺对工业印染废水二级生化出水进行深度处理，结果表明：絮凝-超滤组合工艺不但可以改善出水水质，而且浊度和COD的去除率分别达到99.8%和54%。

4.3纳滤技术在印染废水处理中的应用

早在20世纪80年代，国外已将纳滤膜技术用于印染废水中水回用处理，它是一种压力驱动的膜分离技术，介于反渗透与超滤之间，主要用于废水净化处理、饮用水及工业用水净化。纳滤膜对相对分子质量为200～1000的有机物和高价离子有较高的截留率，但对一价盐和小分子的截留率很低，只能截留部分无机盐。通过纳滤膜，可利用这一特性对染料进行脱盐浓缩。在膜通量一定的前提下，纳滤所需的操作压力比反渗透低得多，从而节省动力，降低废水处理的运行成本，因此它的应用越来越广泛。 不管是一些亲水性染料，还是疏水性染料，纳滤都有着较高的拦截率，更加适合于印染废水的处理，而且处理后的出水可以用于对水质要求较高的印染工艺。

4.4反渗透技术在印染废水处理中的应用

反渗透技术是膜分离技术领域中一项投入高、难度大的技术，但因其分离效率高、无相变、操作简便等特点，被广泛应用于电子、半导体、制药、食品化工、医疗、环保等领域。反渗透膜采用纳米级分离材料，将所有离子截留，处理后离子及大部分有机物不能透过膜，形成浓缩液，便于回收有用物质，而水分子则透过膜成为透析液，可回收用于印染生产过程。对于水质要求较高的印染用水，可采用反渗透膜进行脱盐处理，具有脱盐效率高、技术推广前景好等优点。采用H2O2/UV+RO处理纺织印染废水，研究表明，H2O2/UV可将废水中的大分子有机物氧化成小分子物质或矿化。 在操作压力（=1MPa）下，经过两级反渗透，DOC去除率达95%，色度去除率接近100%，出水可回用于印染工艺。采用预处理/反渗透耦合工艺对印染废水进行深度处理并回用，结果表明，该工艺能有效处理印染废水，色度、浊度去除率均达到100%，COD去除率>90%，脱盐率>98%，出水水质完全满足印染车间的使用要求。采用反渗透-微电解集成技术处理印染废水，CODCr、浊度、色度去除率分别达75%、99%、100%，水质可满足排放标准。 达标的印染废水经水解酸化池-接触氧化池-气浮池深度处理后，部分进入反渗透膜处理系统进行脱盐处理。检测结果表明，电导率保留率可达98.6%以上，出水CODCr在40mg/L以下，色度小于25倍，远超过国家一级排放标准（-1992），水回收率可达50%。水中SS值、COD值、色度、浊度、铁离子含量均未检出。同时，经膜处理后的浓缩液可达到国家一级排放标准。

4.5双膜组合工艺在印染废水处理中的应用

近年来双膜技术的研究与开发逐渐成为国内外环境科学研究的热点之一。在印染废水的深度处理及回用中，双膜技术显示出了相当大的优势。双膜资源化处理技术特别是采用纳滤或反渗透聚合物膜作为深度处理工艺，不仅能较好地回收印染废水中的染料等有用物质，而且对高盐分、难降解的有机染料废水进行有效处理，对废水的处理要求相当高，一般采用微滤或超滤即可满足它们的进水要求，缓解膜污染，增加其使用寿命，经双膜技术处理后的废水可直接回用于印染工艺的各个环节，浓缩水可返回常规工艺进行处理，从而实现印染废水零排放、清洁生产。

采用超滤与纳滤膜（NF270和）组合工艺处理印染废水，研究发现两种组合工艺对COD、电导率、浊度均有良好的去除效果，色度去除率可高达100%，出水回用于印染工艺不同阶段。采用厌氧-缺氧-好氧超滤膜生物反应器-纳滤膜组合工艺处理印染废水，研究表明，厌氧生物滤池色度去除率可达70%，MBR超滤系统可去除90%～95%的COD，而纳滤膜装置进一步去除COD、色度和脱盐，去除率分别为50%～80%、70%～90%和60%～70%，出水几乎无色，可达到再生水水质标准。 采用超滤-反渗透双膜技术处理印染废水，研究了不同运行条件下BW30和CPA2两种反渗透膜对印染废水的处理效果。结果表明，两种反渗透膜对有机物和盐分的去除率分别达到99%和93%以上，不仅能够满足并超过城市工业回用水标准，而且可以在大部分印染工艺中重复使用。在深度工艺中，采用微滤-纳滤组合装置对印染废水生化二沉池出水进行深度处理，研究表明，浊度去除率可达94.36%～99.81%，COD去除率可达33.32%～54.94%。 COD去除率可达86%以上，系统产水COD在51mg/L左右，达到国家一级排放标准，可回用作为工业用水，具有很高的应用价值。

4.6 问题

膜分离技术在处理印染废水方面取得良好效果的同时，也存在一些问题：①使用过程中膜可能被堵塞和污染，而对进水的水质要求很高；②有些膜材料通常不耐酸、碱，腐蚀性能差；③目前普遍存在因膜污染引起膜通量下降的问题，从而导致产水量下降；④发生浓差极化，特别是纳滤、反渗透所需的浓缩倍数提高时，使产水质量下降；⑤膜组件工作寿命短，需经常更换，大大增加了运行成本；⑥膜清洗困难，清洗过程中会改变膜的物理化学性质。

4.7 DTRO膜处理印染废水

金正环保生产的DTRO膜由于其特殊的物理结构，能够适应高浊度、高COD、高含盐量的污水，在印染废水处理中表现优异。金正DTRO膜的工作原理如下：

其膜组件结构与传统的螺旋膜完全不同，原液流道：碟管式膜组件拥有专利的流道设计，采用开放式流道，料液由进料口进入压力容器，从导流板与壳体之间的通道流到组件的另一端，在另一端的法兰处，液体通过8个通道进入导流板，处理后的液体以最短的距离快速流过滤膜后折返180度反向流向另一膜面，再从导流板中心的缺口流入下一导流板，这样在膜面上形成了一个从导流板圆周向圆心，再向圆周，再向圆心的双“S”形。 ”形路线，浓缩液最后从进料端法兰流出。DT组件两导流板间距为4mm，导流板表面有按一定方式排列的放射线。这种特殊的水力设计，使处理液在压力作用下流过滤膜表面，遇到辐射时形成湍流，增加了渗透性和自清洁功能，从而有效避免了膜堵塞和浓差极化，成功延长了膜的使用寿命；清洗时膜上的水垢可以轻松清洗掉，确保碟管式膜组件适合处理高浊度、高含砂系数的废水，适应更加恶劣的进水条件。液流通道：滤膜由两片同心环状反渗透膜组成，膜之间夹有一层丝状支撑，使透过膜的清水能迅速流至出水口。采用超声波焊接，内环开口为纯化水出水口。 渗透液沿膜中间的丝状支撑流至中心拉杆外侧的渗透液通道，导流板上的O形环可防止原水进入渗透液通道。如图所示，膜到渗透液中心的距离很短，并且对于组件中的所有过滤膜都是相等的。如图所示：

可以看出金正DTRO膜具有优异的抗污染、堵塞能力和更好的污水水质适应性，DTRO可处理TDS为50000μg/g的污水，浓缩率可达80%~90%，减少蒸发工作量达80%~90%。

DTRO膜系统特点：

.高浓度倍数

金正环保DT组件操作压力有5bar、90bar等四个等级可供选择，可根据废水水质、浓缩倍数选择合适的DT膜组件，在一些浓缩倍数较高的场合，含固量可达15%，以上浓缩倍数较高。

.避免物理堵塞

DT组件采用开放式流道设计，液体有效流道宽阔，避免物理堵塞。

.最小化结垢和污垢

采用凸点支撑的导流板，使过滤过程中形成湍流状态，最大限度减少了膜表面的结垢、污染和浓差极化现象，让SDI值高达20的重污染水源依然没有污染风险。

.膜使用寿命长

DT膜组件有效减少膜结垢，降低膜污染，清洗周期长。同时DT独特的结构和水力设计，使膜组清洗方便，清洗后的通量恢复效果很好，从而延长膜的寿命。工程表明，即使在直接处理渗滤液，DT膜的寿命也可在3年以上，这是一般膜处理系统所无法达到的。

.组件易于维护

DT膜组件采用标准化设计，组件拆卸维护方便，只需打开DT组件，即可方便地检查和维护任意一个滤膜及其他组件。维护简单，当零件数量不足时，可用较少的膜和导流板安装组件，不影响DT膜组件的使用，所有这些维护工作都可以在现场完成。

.回收率高、能耗低

DTRO系统对于高盐度、复杂的垃圾渗滤液处理可达到高达85%的回收率，同时装机功率和运行能耗低。

.滤膜更换成本低

DT组件内部的任意单个部件均可单独更换，过滤部分由多片过滤膜和导流板组装而成，当需要更换过滤膜时，可单独更换，过滤性能良好的膜仍可继续使用，大大降低了更换膜的成本。

5 膜分离技术在印染废水处理中的发展趋势

印染废水的处理一直是国内外废水处理领域的重大难题之一，随着印染企业的发展，企业的用水量和废水排放量不断增加，作为水量大、色度高、成分复杂的废水，随着排放标准的日益严格，传统的处理方法已越来越不能满足现代工业的要求。随着地球资源的日益减少，国内外对废水资源化技术的研究越来越多。采用先进的生产工艺，可以减少或消除废水排放，同时回收废水中的有用物质，以取代目前占用面积大、成本高昂的各种处理方法。膜分离技术作为一项高新技术，具有分离效率高、设备简单、操作方便、无相变和节能等优点，使其在印染废水处理中具有很大的应用潜力。

目前，膜污染、成本等因素制约着膜分离技术在印染废水处理中的应用，未来的发展方向是开发化学稳定性高、抗污染、抗菌、长寿命、高通量、价格低廉的膜材料，特别是针对印染废水的复杂特性，开发研究针对不同印染废水的专用膜和专用工艺流程，同时还要完善膜分离技术理论，不断发展膜技术与其他技术的有机结合，如电催化膜、光催化膜、MBR-RO等技术不断弥补原有的一些工艺不足，赋予膜分离技术新的活力，从而促进印染企业经济效益、社会效益和环境效益同步发展。

烟台金正环保简介

金正环保致力于高盐、高COD、含油、酸碱等高难度废水处理，核心技术为碟管式膜法，拥有大型国际品质DT膜生产基地。主要应用领域为：电厂脱硫废水处理，电镀、印染等行业高难度废水零排放，垃圾渗滤液高效处理。致力于为客户提供产品、技术、投资、运营、管理一体化水系统解决方案！

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