采用納濾和反滲透兩種膜工藝對印染廠處理出水進(jìn)行深度處理，以達(dá)到廢水減排、再生回用的目的，主要考察膜性能、處理效果及經(jīng)濟(jì)性等方面的狀況。結(jié)果表明，在性能方面，與反滲透膜相比，納濾膜在較低壓力下即可獲得較高的通量，NF-2#膜的抗污染性能較強(qiáng)；在處理效果方面，與反滲透膜相比，納濾膜產(chǎn)水水質(zhì)稍差，NF-1#和NF-2#產(chǎn)水COD分別為150~180 mg/L和120~130 mg/L，產(chǎn)水電導(dǎo)率分別為2 900~3 200μS/cm和2 000~2 300μS/cm。反滲透產(chǎn)水水質(zhì)較好，COD可達(dá)到5 mg/L以下，BW30和CPA2的產(chǎn)水電導(dǎo)率分別穩(wěn)定在38μS/cm和63μS/cm。雖然對一價(jià)離子的去除率差異較大，但兩種膜工藝對Mg2+、Ca2+等工業(yè)循環(huán)回用水中最關(guān)注離子的去除率相當(dāng)。在經(jīng)濟(jì)性方面，反滲透和納濾處理成本分別為1.82元/m3和1.53元/m3。膜工藝的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢相當(dāng)明顯。

關(guān)鍵詞：納濾；反滲透；印染廢水；回用

印染行業(yè)廢水排放量大，且隨著水費(fèi)不斷上漲、廢水減排的壓力日益增大，廢水回用技術(shù)將被逐漸推廣，膜技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。納濾和反滲透技術(shù)不僅能去除大部分有機(jī)物，降低COD，而且具有很好的脫鹽效果。除COD、脫色、脫鹽能在一步完成〔1〕，得到較高品質(zhì)的出水，使其能回用于印染環(huán)節(jié)，同時(shí)濃水回流至上一處理工序，實(shí)現(xiàn)廢水零排放〔2〕。C.Allegre等〔3〕利用納濾對染料廢水脫鹽處理，產(chǎn)水能直接回用于生產(chǎn)過程中，使生產(chǎn)過程每年可節(jié)省78 300歐元。N.M.H.ElDefrawy等〔4〕針對不同印染工序廢水水質(zhì)，采用不同工藝處理廢水，把生物法、納濾和反滲透技術(shù)有效結(jié)合，既能回收部分廢水，又使排放的廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)過程處理成本僅為0.1元/m3。

1·實(shí)驗(yàn)部分

1.1廢水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)所用印染廢水為浙江某市印染廠實(shí)際廢水，廢水水質(zhì)如表1所示。

未經(jīng)處理前，廢水COD達(dá)到1 900 mg/L，經(jīng)過生物法處理后，出水COD仍有250 mg/L，未達(dá)到我國《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—1992）一級排放標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)驗(yàn)擬將生物法處理后的出水用膜法進(jìn)行深度處理后，進(jìn)一步回用于印染生產(chǎn)過程之中。

1.2實(shí)驗(yàn)裝置及流程

實(shí)驗(yàn)裝置采用自制板框式NF/RO裝置，單板膜面積為40 cm2，三段串聯(lián)而成，實(shí)驗(yàn)流程見圖1。

原水通過精密過濾器預(yù)處理，經(jīng)高壓柱塞泵加壓后，經(jīng)過壓力平衡器穩(wěn)壓，進(jìn)入膜槽。所有膜使用前在去離子水中浸泡24 h，使膜孔內(nèi)充滿液體。膜片裝入膜框后，用去離子水在1.4 MPa（納濾）或2.8 MPa（反滲透）下預(yù)壓5~10 min，直到通量穩(wěn)定后連續(xù)運(yùn)行。

1.3實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)中采用的反滲透膜為陶氏（Filmtec）公司的BW30和海德能（Hydranautics）公司的CPA2兩種；納濾膜采用NF-1#（美國Osmonics公司的DL-NF復(fù)合膜）和NF-2#（國產(chǎn)自制的混合纖維素膜）。

1.4分析方法

電導(dǎo)率采用雷磁DDS-ⅡA型電導(dǎo)率儀測定，濁度根據(jù)GB 13200—1991標(biāo)準(zhǔn)分光光度法測定，COD用重鉻酸鉀國標(biāo)法測定，陰離子采用瑞士萬通861 Compact IC型自動進(jìn)樣離子色譜儀測定，陽離子濃度采用美國熱電ICP測定膜對離子的去除率：

R=（1-Cp/Cf）×100%

式中：Cp———透過液組分濃度；

Cf———原水組分濃度。

2·實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1膜的純水通量

由于印染廢水的組成比較復(fù)雜，因而在用膜技術(shù)處理印染廢水時(shí)，應(yīng)針對不同印染廢水選擇材料、結(jié)構(gòu)和性能合適的膜。膜材質(zhì)的選擇主要考慮廢水的pH和染料的種類及鹽含量。另外膜的選擇必須確保膜對印染廢水中色度和COD的有效去除，以達(dá)到一定的處理要求。采用膜的純水通量來考察膜的本征特性。納濾和反滲透過程采用的壓力范圍分別為0.6~2.2 MPa和1.8~3.2 MPa，它們的純水通量如圖2所示。

由圖2可知，納濾膜的通量均大于反滲透膜。其中NF-1#膜的通量最大，通量隨壓力增長也最快。NF-2#膜與CPA2反滲透膜通量比較接近，說明NF-2#膜是比較致密的納濾膜。BW30膜通量最小，且隨壓力增長最為緩慢，表明兩種反滲透膜中，BW30膜結(jié)構(gòu)要較CPA2膜更為致密。

2.2膜通量的衰減

由于印染廢水中含有大量有機(jī)物，這些有機(jī)物質(zhì)會通過膜表面吸附、膜孔內(nèi)吸附等使膜孔堵塞，當(dāng)濃差極化嚴(yán)重時(shí)，有機(jī)物質(zhì)就會析出附著在膜表面，形成凝膠層。膜孔堵塞及凝膠層的產(chǎn)生會導(dǎo)致膜污染的形成，從而使膜通量急劇下降。下降后的膜通量以J表示，J0為膜初始通量，J/J0隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖3所示。

由圖3可知，4種膜通量在某一運(yùn)行周期的初始階段急劇下降，后來逐漸趨于平緩，這主要是由于在壓力作用下，濃差極化在初始時(shí)刻即形成，廢水滲透壓增加導(dǎo)致膜兩側(cè)凈推動力減??；而在后期運(yùn)行中，通量仍有所下降，這主要是由于濃差極化的存在使凝膠層逐漸形成，且不斷被壓實(shí)所致，另外，膜孔堵塞也是后期膜通量下降的重要原因。

圖4為NF-1#膜和BW30膜表面的電鏡圖。

由圖4可知，有機(jī)物析出所形成的凝膠層已覆蓋了膜面，成為膜通量下降的主要原因。由于反滲透過程操作壓力為2.8 MPa，大于納濾過程操作壓力（1.4 MPa），并且反滲透膜較納濾膜更致密，因而反滲透膜對有機(jī)物以及鹽類小分子物質(zhì)的去除效果更明顯，同時(shí)也使得反滲透過程的濃差極化更嚴(yán)重，凝膠層在高壓下變得更加致密，極大地增加了凝膠層阻力。

從圖3還可看出，無論反滲透還是納濾，結(jié)構(gòu)更致密的膜通量下降的程度較結(jié)構(gòu)疏松的膜要小得多，說明小分子量物質(zhì)對膜孔的堵塞可能是造成膜污染的一個(gè)重要因素。如6 h后，具有較大膜孔徑的NF-1#膜通量為初始通量的0.45，比反滲透膜的通量下降幅度還大，而相對致密的NF-2#膜通量穩(wěn)定性則要好得多。對兩種反滲透膜來說，其結(jié)果比較也是一樣，即BW30比CPA2膜通量穩(wěn)定。