印染企业是排污大户(所产生的废水约占整个工业废水的35%),也是用水大户。随着排放标准的日趋严格和水费的不断上涨,印染废水深度处理和回用问
题已越来越引起了人们的重视。
1 常规的印染废水深度处理方法
印染废水量大,除有机污染物量较大、色度深外,含盐量高,这一特点往往被忽视.常规的印染废水深度处理方法:(1)物理法,主要是过滤和吸附法(包括砂滤、纤维球过滤和活性炭吸附等) ;(2)高级氧化法有化学氧化法、电化学氧化法、光催化氧化等,但仅能去除废水中难降解的有机物和色度,不能降低回用水中的含盐量,限制了处理后的水回用。
2 除盐的必要性
在纺织物的生产过程中会加入大量的无机盐类物质,如碳酸钠、小苏打(碳酸氢钠)、多聚磷酸钠、食盐(氯化钠)、元明粉(硫酸钠)、保险粉(连二硫酸钠)等,使用后都基本转移到废水中,是废水的主要污染物.如不进行脱盐处理,则水中盐类物质量会积累到相当大,影响水的回用.有研究表明,印染用水的电导率超过3000 uS/cm,即含盐量约大于2 000 mg/L时,盐容易在织物上产生斑迹,影响产品的质量。其次,含盐量过高,对废水生化处理产生不良影响,甚至使污水处理系统崩溃.不回用的工业废水处理出水中总含盐量为2 000 mg/L(以总溶解性固体TDS表示),回用率80%。循环一次后系统的TDS将增加到3 400 mg/L,二次循环后将增加到4 560 mg/L,多次循环后,回用水中的TDS将导致生产无法正常进行。因此,当污水回用率较高时,若要长期保持生产及废水处理系统的稳定运行,必须进行脱盐处理。
3 国内外印染废水回用处理中的除盐技术
目前国内已用的除盐工艺有离子交换除盐技术和膜分离技术。离子交换技术的研究和应用已有报道,而膜分离技术在印染废水回用上的应用还停留在试验阶段。
3.1 离子交换法
离子交换法是借助离子交换剂上的离子和废水中离子进行交换反应而去除水中有害离子的方法.在废水处理中,主要用于回收和去除废水中的一些金属离子。离子交换用于除盐可使出水几乎不含离子,采用离子交换除盐,设备较简单、投资费用低且操作容易控制,但废水含盐量高于一定值时,会很快达到树脂的交换饱和容量,再生周期短,需消耗大量的再生药剂,冲洗水用量加大,使处理成本增加而且操作繁琐,从经济角度看,采用离子交换脱盐,水的含盐量不宜超过500 mg/L。另外,废水中含油类或有机物量较高易造成树脂污染,导致树脂很快失效,必需复苏或更换后才能继续使用.所以,目前离子交换法用于印染废水除盐是和物理或化学方法联用,以保证最大限度地发挥离子交换的优势。
黄瑞敏等采用生物曝气滤池(BAF)→精密过滤器→阳离子交换→阴离子交换工艺处理回用经物化处理后的印染废水,使原水的无机盐质量浓度(以硫酸根为代表)从400 mg/L降低到180 mg/L,硬度(以CaO计1从100 mg/L降低到50 mg/L,处理水与新鲜水以体积比1:1混合,除用于配制染料用水外,可满足染整生产的水质要求.回用成本仅为0.3~0.4元/t,回用处理设施的投资费用约为700元/t,经济效益和环境效益十分可观。
台湾LIN S H和CHEN M L采用电化学→混凝→离子交换的方法处理和回用经过二级处理的印染废水。电化学和混凝去除色度、浊度(NTU)和化学需氧量(COD);离子交换是进一步降低废水COD、Fe离子质量浓度、电导率和总硬度,不同操作单元的水质变化结果如表1所示。离子交换的主要作用是去除无机盐,电导率、硬度、碱度、TDS去除率、出水水质好于回用标准。
3.2 膜分离
膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分有选择性的透过而进行分离的方法。
3.2.1 反渗透法(RO)
反渗透法广泛用于淡水生产和污水治理.装置是以分子扩散膜为递质,以静压差为推动力来分离水溶液中的物质.与电渗析法相比,经济上有显著的优越性:电能效率较高、能耗低,相同进水条件下,反渗透法单位能耗仅为前者的1/10~1/5,反渗透法对城市二级处理出水的脱盐率>90%,水的回收率约为75%,COD、BOD去除率>85%,还能有效去除印染废水中离子性物质,出水能达到无色和低盐度。
3.2.2 纳滤法(NF)
纳滤是利用半透膜在外压推动下实现水溶液中某些组分选择性透过的分离技术.纳滤膜本体带有电荷,使得截留分子质量仅为数百的纳滤膜也可脱除无机盐(在很低的压力下仍具有较高的脱盐性能)。纳滤可去除90%~95%的三氯甲烷中间体(THM)、85%~95%的硬度和70%以上的一价离子,在软化水的同时还能减少总溶解固体(TDS),纳滤对一价阳离子和分子质量<150的有机物去除率低,但对二价和高价阳离子及分子质量>200的有机物质的选择性较强,并可完全阻挡直径>1 nm的分子, 蚋滤要求进水几乎不含浊度,一般污染密度指数(SDI1≤3,在印染废水的回用处理中,仅适用于砂滤、微滤甚至超滤预处理后的水质。
3.2.3 微孑L过滤及超滤(MF、UF)
微滤与超滤运行压力低,仅为70~200 kPa,微滤与超滤的重要区别在于孔径的大小不同,均可截留水中胶体和细菌及病毒等超细污染物.微滤去除印染废水中耗尽染料和漂洗副产品物中残留的胶状染料,与传统工艺中的递质过滤处理相当 超滤能有效去除颗粒物质和直径>10 nm的细菌、病毒和蛋白质,超滤和微滤均属过滤工艺,在印染废水回用中,常作为纳滤和反渗透的预处理工艺。
以膜分离技术为主的回用工艺中,超滤膜分离技术代替传统工艺中的沉淀、过滤单元,以生物反应器和膜分离有机结合的膜→生物反应器是一项有前途的废水回用处理系统.意大利A.Rozzi等曾采用微滤、纳滤、反渗透3种膜进行中试,流程如下:印染废水经生化处理后出水→微滤→纳滤/反渗透→回用,微滤作为纳滤和反渗透的预处理工艺,可以降低废水中的胶体和悬浮固体质量浓度、减少膜污染并保证足够长的运行周期,经反渗透和纳滤后的水质如表2所示。从表2可以看出,纳滤和反渗透对印染废水中的无机盐和COD去除效果较好,但反渗透的除盐效果明显好于纳滤。