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印染废水膜法回用中的问题及对策

点击次数:108 发布时间:2021-02-07

印染废水膜法回用中的问题及对策

印染废水具有水量大、污染物含量高、色度大、生化性差和水质变化大等诸多特点,处理难度高[1-4]GB4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》的颁布实施,以及产业升级、水价提升和排放总量控制等措施陆续出台,要求印染企业必须对废水进行深度处理及回用。

目前,以MBR(膜生物反应器)UF(超滤)RO(反渗透)为深度处理核心路线的膜法水处理技术日益得到推广应用[5-6]。但由于各种原因,这类膜法水处理系统在使用过程中出现多种问题,很多印染企业甚至对该技术的可靠性和有效性产生怀疑。其实,绝大多数问题并非出自膜技术本身,而是设计施工方或运行管理方所致,包括对膜法水处理存在很多技术性误解等。

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1关键问题及解决方案

1.1膜系统处理能力下降

膜系统运转一段时间后,有时处理能力明显下降,达不到设计产能。产生这种现象的原因主要与膜系统工作环境、选型设计、安装施工、运行管理和膜产品性能等有关。此外,与膜系统(MBRUFRO)本身也有一定关系。

(1)工作环境印染废水水温低于设计温度(常见于季节性变化),会导致膜出水性能下降;水质中污染物种类、浓度和水体黏度的变化,也会导致膜的透水性能低于预期值。解决这些问题,需要在膜系统设计之初,考虑全年低水温和水质的波动幅度,在选膜面积时留出一定的安全余量。

(2)选型设计由于设计经验不足,过多考虑成本导致选用的膜面积安全余量不足,对膜的产水通量估计过高等,都会使膜达不到设计产能。无论是MBR膜、UF膜还是RO膜,都必须保证足够的膜面积。需按照稳定膜通量而非初始通量来进行选型设计。

压力不足、流体分布不均,导致水流或气流偏流,也会影响整体膜性能,对于UF系统和RO系统更是如此。对于RO系统,膜面流速过低,会导致污染物沉积,引起堵塞。解决的方法是改善泵、水路和气路设计,使多组膜能均担处理负荷,避免部分膜超负荷产水,而部分膜未发挥作用。

若清洗维护功能设计不足,尤其是无产水自冲洗功能,可通过改善气洗、水洗和药洗设计,设置合适的冲洗频率和水量等参数加以解决。进膜前无前置过滤保护设施,会导致膜系统堵塞。解决方法为:对于MBR系统,增设1~3mm超细格栅;对于UF系统,增设100μm级粗滤器;对于RO系统,增设5μm级精密滤器。

UFRO系统中,还会产生微生物黏泥堵塞,影响膜正常产水。解决方法为:增设紫外线灭菌器或投加杀菌剂;对于RO膜系统,选用无磷阻垢剂,减缓微生物滋生;定期对系统进行清洗维护。

前处理能力设计过低或效果变差,导致进膜水质恶化,对膜系统尤其是RO系统影响很大。解决方法为:改善前处理,保证膜系统进水水质;对于UF系统,改善其前置过滤器效果;对于RO系统,保证进水污染指数(SDI)合格。

(3)安装施工膜系统制造安装过程中,未及时清理杂物会导致杂质残留过多,从而影响膜的产水性能。尤其是焊渣、尖锐或丝状物等,严重时会导致膜丝、膜片破损。对于MBR膜,需将池内杂质清理干净后再进水;对于UFRO系统,先将前段管路系统冲洗干净,运转前置过滤器,然后再进水。

(4)运行管理正确加入药剂,尤其是阻垢剂,对RO系统非常重要。此外,还要根据工况及时冲洗或采取药洗,恢复膜性能。设计经验不足导致回收率过高,或人为操作超过设计回收率,也会导致膜处理能力的下降。对UF系统,可采用错流过滤而非死端过滤;RO膜要加大浓水排放,降低回收率,减少膜串联的数量或加大回流量。

(5)膜产品性能膜本身的抗污染性[1]和亲水性差,稳定通量值低,运转一段时间后,也会使膜的处理能力降低。对此,可选用抗污染性强、清洗恢复性好的PVDF(聚偏氟乙烯)材质膜。对于MBRUF系统,要选用耐久且亲水性好的膜。

1.2膜使用寿命缩短或需频繁清洗

膜使用寿命周期短体现在两个方面:一是膜本身永性受损,不能再产出足量、足质的水,需要更换才能解决;二是膜受严重污染后暂时性受损,需要频繁清洗才能恢复产水能力,实际使用时间和清洗周期较短,难以适应生产要求。该问题可从工艺设计上加以解决,如提高膜本身的质量,同时加强环境、制造施工和运行管理等。

(1)设计保护性设计不足,会导致膜产生不可恢复性受损。根据受损的种类不同,其解决方法也各异。例如,为避免膜丝、膜片被划伤,可加装前置过滤器;为防止RO膜被氧化性物质氧化,加装ORP仪表和还原剂自动投加装置;为防止超压性物理损伤,可加装压力保护设施;为防止膜丝、膜片受水锤冲击破裂,需设计减缓水锤细节。

设计经验欠缺或过于节省材料成本,会造成实际选用膜面积严重不足;单位面积超负荷运转、污染严重,也需频繁清洗。为此,膜面积需要根据稳定膜通量选型设计[2],对无经验水质,需通过中试验证设计数据。

对于RO系统,膜串联数量过多,亦会导致后段膜污染严重且难以清洗恢复。解决方法是合理设计RO膜的串联数量,当采用两段式RO设计时,设计分段清洗。

此外,前处理能力偏小,导致膜进水水质超标,强行运转,亦会缩短膜的使用寿命。对此,需改善前处理工艺,保证膜系统进水水质符合要求。

(2)膜产品UF/MBR膜受膜丝材料和制造工艺限制,易断丝,抗污染性和抗老化性差,反洗及拉伸强度低。推荐选用长寿命、高抗拉强度的编织管增强PVDF膜。RO膜流通通道小、膜片抗污染性差,应尽量选用宽流道RO膜,根据水质有针对性地选取抗污染膜。

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