一、適用范圍
膜分離技術(shù)具有常溫下操作、無相態(tài)變化、高效節(jié)能、在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生污染等特點(diǎn),因此在飲用水凈化、工業(yè)用水處理,食品、飲料用水凈化、除菌,生物活性物質(zhì)回收、精制等方面得到廣泛應(yīng)用,并迅速推廣到紡織印染、化工、電力、食品、冶金、石油、造紙、生物、制藥、發(fā)酵等各個(gè)領(lǐng)域。分離膜因其*的結(jié)構(gòu)和性能,在環(huán)境保護(hù)和水資源再生方面異軍突起,在環(huán)境工程特別是廢水處理達(dá)標(biāo)排放和中水回用方面有著廣泛的應(yīng)用前景。紡織印染工業(yè)自20世紀(jì)90年代以來獲得了迅猛發(fā)展, 其需水量和排水量也大幅度增長。隨著加工工藝的發(fā)展和新型染料、助劑的不斷開發(fā)應(yīng)用, 印染廢水的處理難度也在增加而且,印染行業(yè)的用水和排水問題日益突出, 印染廢水的處理日益困難,同時(shí)環(huán)保要求的提高已使部分地區(qū)印染企業(yè)的產(chǎn)能擴(kuò)張面臨著嚴(yán)重的威脅,如何采用水處理新技術(shù),尤其是集成膜分離技術(shù)不斷提升水資源再利用的安全性與經(jīng)濟(jì)性已成為目前大部分印染企業(yè)都開始重點(diǎn)關(guān)注方向。
雙膜法中水回用技術(shù)適用于印染行業(yè)、電鍍行業(yè)、造紙行業(yè)等工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水。此類廢水的特點(diǎn)是有機(jī)物濃度高,水質(zhì)變化大,處理難度大等。其中印染廢水來源及污染物成分十分復(fù)雜,直接排放對人類健康和生存環(huán)境帶來*危害。
二、主要技術(shù)內(nèi)容(內(nèi)容來自:http://qf-wate.com)
目前,我國印染廢水的處理普遍采用物化+生化處理工藝,出水中的CODCr、色度和鹽度都較高,若將其直接排入水體會給環(huán)境帶來潛在危害;此外該水質(zhì)也無法滿足印染工藝的再生回用要去。隨著我國環(huán)境保護(hù)力度的加大及排放標(biāo)準(zhǔn)的提高和取水定額的制定,必須對印染廢水進(jìn)行深度處理,進(jìn)一步降低廢水中的污染物含量,在此基礎(chǔ)上才有可能實(shí)現(xiàn)對廢水的再生利用,并達(dá)到節(jié)約水資源和保護(hù)環(huán)境的目的。隨著使用染料種類的增加,分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜且穩(wěn)定,使得印染廢水可生化性較差,加大了廢水處理的難度。
印染廢水中水和物料的回收利用,雖然是減少其污染的根本出路,然而,目前國內(nèi)外還遠(yuǎn)未達(dá)到應(yīng)有水平,印染廢水仍以無害化處理為主。
印染廢水具有高COD、高色度、高鹽度等特點(diǎn),傳統(tǒng)的處理技術(shù)已較難達(dá)到排放要求,且水量大,隨著水資源日益短缺和水費(fèi)不斷上漲,廢水回用技術(shù)勢必逐步推廣,膜技術(shù)的應(yīng)用將越來越廣泛。雙膜技術(shù)是目前上研發(fā)和工程化應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。
本技術(shù)中,印染廢水經(jīng)過前處理工藝處理后,降低廢水中的CODCr、廢水中的懸浮物、濁度,進(jìn)入U(xiǎn)F處理系統(tǒng),去除更小的懸浮物、濁度和色度后再進(jìn)入后續(xù)的RO處理系統(tǒng),截留廢水中的污染物質(zhì),進(jìn)行污染物的分離和濃縮,使出水達(dá)到生產(chǎn)回用水水質(zhì)要求。
1、基本原理(內(nèi)容來自:http://qf-wate.com)
膜是具有選擇性分離功能的材料。利用膜的選擇性分離實(shí)現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統(tǒng)過濾的不同在于,膜可以在分子范圍內(nèi)進(jìn)行分離,并且這過程是一種物理過程,不需發(fā)生相的變化和添加助劑。依據(jù)膜孔徑的不同(或稱為截留分子量),可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜,根據(jù)材料的不同,可分為無機(jī)膜和有機(jī)膜,無機(jī)膜主要還只有微濾級別的膜,主要是陶瓷膜和金屬膜。有機(jī)膜是由高分子材料做成的,如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時(shí),實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù),半透膜又稱分離膜或?yàn)V膜,膜壁布滿小孔,根據(jù)粒徑大小可以分為:微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)、反滲透膜(RO)等,膜分離都采用錯(cuò)流過濾方式。膜是具有選擇性分離功能的一種材料,利用膜的選擇性分離實(shí)現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。本技術(shù)主要選取了超濾膜(UF)和反滲透膜(RO)的結(jié)合。
(1) 超濾(UF)
是介于微濾和納濾之間的一種膜過程,膜孔徑在0.05um至1nm之間,是一種能夠?qū)⑷芤哼M(jìn)行凈化、分離、濃縮的膜分離技術(shù),超濾過程通??梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程。以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力,以超濾膜為過濾介質(zhì),在一定的壓力下,當(dāng)水流過膜表面時(shí),只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過,達(dá)到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。
對于超濾而言,膜的截留特性是以對標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)物的截留分子量來表征,通常截留分子量范圍在1000~300000,故超濾膜能對大分子有機(jī)物(如蛋白質(zhì)、細(xì)菌)、膠體、懸浮固體等進(jìn)行分離,廣泛應(yīng)用于料液的澄清、大分子有機(jī)物的分離純化、除熱源。
作為一種有效的工程預(yù)處理手段,UF通過微孔截留廢水中的膠體物質(zhì)和可溶性大分子有機(jī)物,達(dá)到削減COD和大部分濁度的作用,從而能減輕RO的污染,延長膜的使用壽命,減少膜工程的運(yùn)行成本。
(2) 反滲透(RO)(內(nèi)容來自:http://qf-wate.com)
是利用反滲透膜只能透過溶劑(通常是水)而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性,以膜兩側(cè)靜壓為推動力,而實(shí)現(xiàn)的對液體混合物分離的膜過程。反滲透是膜分離技術(shù)的一個(gè)重要組成部分,因具有產(chǎn)水水質(zhì)高、運(yùn)行成本低、無污染、操作方便運(yùn)行可靠等諸多優(yōu)點(diǎn),而成為海水和苦咸水淡化,以及純水制備的zui節(jié)能、zui簡便的技術(shù).目前已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業(yè)。反滲透技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)中*的水處理技術(shù)。
反滲透的截留對象是所有的離子,僅讓水透過膜,對NaCl的截留率在98%以上,出水為無離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機(jī)物、細(xì)菌、膠體粒子、發(fā)熱物質(zhì),也即能截留所有的離子,在生產(chǎn)純凈水、軟化水、無離子水、產(chǎn)品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經(jīng)應(yīng)用廣泛,如垃圾滲濾液的處理。
RO可截留幾個(gè)納米、數(shù)百分子質(zhì)量的微粒,從而進(jìn)一步去除了廢水中的小分子溶解性COD,同時(shí)對電導(dǎo)率的去除率超過99%。
2、采用雙膜法中水回用工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)
1)雙膜法印染廢水中水回用工藝可實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)回用和減量排放;
2)作為一種清潔生產(chǎn)工藝,膜分離技術(shù)在運(yùn)行過程中將不同的物質(zhì)進(jìn)行分離或截留,膜分離過程為純物理過程,無相變、無化學(xué)反應(yīng)過程,在無二次污染物產(chǎn)生的情況下便可實(shí)現(xiàn)水資源的回收和清潔生產(chǎn);
3)膜設(shè)備裝置占地極小,自動化程度高,運(yùn)行維護(hù)方便;
4)膜的高效分離(截留率99%以上),保證了水資源的高效回收;
5)膜法循環(huán)回用設(shè)備符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作模式,企業(yè)在節(jié)能降耗的同時(shí)更能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會效益三者的和諧統(tǒng)一,給企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。
由于COD脫除、脫色、脫鹽能在一步完成,其出水品質(zhì)高,能直接回用與印染環(huán)節(jié),同時(shí)濃水可回流至常規(guī)工序處理,實(shí)現(xiàn)廢水*和清潔生產(chǎn)。
三、技術(shù)關(guān)鍵(內(nèi)容來自:http://qf-wate.com)
雙膜法技術(shù)是膜法廢水回用工藝中的主流工藝,主要包括預(yù)過濾設(shè)備+超濾膜設(shè)備+反滲透膜設(shè)備的工藝流程。
預(yù)過濾設(shè)備主要采用自清洗過濾器或者多介質(zhì)過濾器,主要去除部分懸浮物、膠體等用以保障超濾設(shè)備正常運(yùn)行。
超濾是以壓力為驅(qū)動的膜分離過程,超濾膜的典型孔徑在0.01~0.1微米之間,對于細(xì)菌和大多數(shù)病菌、膠體、淤泥等具有*的去除率。應(yīng)用在印染廢水的再處理流程中,超濾膜除對有機(jī)物及色度有一定的去除作用外,zui主要的作用是去除可能污堵反滲透膜的膠體、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì),延長反滲透膜的清洗周期和壽命,降低總體運(yùn)行成本;反滲透膜可去除97%(25℃)的鹽離子,去除硬度、同時(shí)對COD、色度也具有*的去除作用,從而確保回用水水質(zhì)。
以某公司印染廢水為例,選用雙膜法工藝處理以期達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)行過程中對進(jìn)出水水質(zhì)、膜污堵情況分別檢測并記錄,當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)水濁度2NTU以下,COD200mg/l以下,電導(dǎo)6000μs/cm左右,硬度200mg/l左右,可以選用PUF-84超濾膜,陶氏BW-400FR反滲透處理后,運(yùn)行結(jié)果表明,該工藝終產(chǎn)水濁度、硬度檢測不出,COD10 mg/l以下,產(chǎn)水電導(dǎo)200μs/cm左右,系統(tǒng)回收率60%以上,產(chǎn)水水質(zhì)比自來水略好,*達(dá)到回用要求,濃水經(jīng)過處理后排放或納管,系統(tǒng)連續(xù)跟蹤運(yùn)行90天,超濾每30天進(jìn)行一次化學(xué)清洗,反滲透每60天進(jìn)行一次化學(xué)清洗,雙膜系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
1、該工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn):
1)該工藝以傳統(tǒng)物化生化二沉或終沉出水為進(jìn)水,路線成熟、適用范圍廣;
2)膜分離技術(shù)*或大大減少化學(xué)藥劑的使用,避免二次污染;
3)工藝設(shè)備高度集成,節(jié)約場地,室內(nèi)安裝維護(hù),采用自動運(yùn)行、自動反饋,操作簡便、出水穩(wěn)定;
4)針對不同水質(zhì)來源定制化出臺處理方案,針對不同的水源情況,選擇不同的抗污染程度及清洗耐受能力的膜進(jìn)行處理;
5 超濾設(shè)備采用自動CEB化學(xué)清洗裝置,采用氣水聯(lián)合清洗技術(shù),采用在線濁度、pH監(jiān)測技術(shù),根據(jù)調(diào)試過程設(shè)定合適運(yùn)行周期及CEB周期,從而保證超濾設(shè)備*穩(wěn)定運(yùn)行,延長化學(xué)清洗周期;
6)反滲透設(shè)備采用自動定時(shí)沖洗、一段定向清洗技術(shù),同時(shí)采用脈沖式?jīng)_洗投加殺菌劑保證設(shè)備正常運(yùn)行,延長化學(xué)清洗周期,保證膜使用壽命長達(dá)3~5年以上;
2、與當(dāng)前國內(nèi)外同類技術(shù)比較:
1)雙膜法中水回用處理技術(shù)是一種純物理法進(jìn)行水凈化處理的技術(shù),它和其它處理方法相比化學(xué)藥劑用量大大降低,且能耗比較低;
2)該技術(shù)的設(shè)備裝置簡單,設(shè)備緊湊小巧、自動化程度高、占地面積小,可以頻繁啟動或停止工作;
3)雙膜法工藝對廢水的適應(yīng)性強(qiáng),可廣泛應(yīng)用于生活污水、市政、印染、造紙、電鍍、醫(yī)藥和石化等各種行業(yè)的廢水,并達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。