图1 超滤压力变化10月8~ 28日。

本文介绍了印染行业的发展现状和膜分离技术在印染废水方面的应用。通过膜分离技术对印染废水进行中试实验，研究膜技术对印染废水回用的实际情况。实验证明经过膜处理，废水回收率能达到70%~75%，并且膜法处理技术在工程上的应用是可行的。

印染废水的现状

我国是纺织印染业的第一大国，但印染行业也是工业废水排放大户，据不完全统计，全国印染废水每天排放量3×106~4×106m3，有关资料显示，每1t印染废水可对20t天然水体造成污染，其废水排放占整个工业废水排放的35%[1]。这样的废水如果不经处理或处理未达标排放的话，不仅直接危害人们的身体健康，而且严重破坏水体、土壤及生态，将造成不可想象的后果。因此纺织品及其生产的环保性应受到高度重视，无毒害、无污染的“绿色织物”已成为一种生产和消费的主流。目前在欧洲倡导应用的“3E”系统（即Efficient、Economy、Ecology）和生产过程的清洁化4R原则（即Reduction、Recovery、Reuse、Recycle）便是世界印染工业技术发展的趋势。

图2 超滤流量变化10月8~28日。

印染废水的水质特点[2]

色度大，有机物含量高，除含染料和助剂等污染物外，还含有大量的浆料，废水粘性大；

COD变化大，高时可达2000~3000mg/L，BOD5也高达200~300mg/L；

料废水pH值可达10以上；

染料品种多，可生化性较差；

图3 超滤进水浊度时间10月18~28日。

由于加工品种及产量经常变化，导致水温、水量较大变化。

印染废水的来源

纺织工业在各种原料加工成布匹过程中，会产生各种废水，其中以染色废水污染较为严重。印染厂每加工100m2织物，要产生3~5t废水[3]。印染加工的4个工序都要排出废水，预处理阶段（包括烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光等工序都要排出废水，染色工序要排出染色废水，印花工序要排出印花废水和皂洗废水，整理工序则排出整理废水。印染废水是以上各类废水的混合废水，或除漂白废水以外的综合废水[4]。印染废水的水质因采用的纤维种类和加工工艺的不同而不同，污染物组分差异很大。

图4 反渗透出口压力变化10月8~28日。

印染废水处理方法的进展

表1是在印染废水处理中传统方法与高新技术的对比，从表中可以看出膜分离技术在印染废水处理方面将具有更加广阔的应用前景，能够达到印染废水的零排放。膜分离技术是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，主要以浓度梯度、电势梯度及压力梯度作为推动力，通过膜对混合物中各组分选择渗透作用的差异进行分离、提纯和富集的方法[6]。

表1 传统方法与高新技术在印染废水处理中的比较[5]

近几十年来，膜分离技术应用到印染废水处理领域，形成了新的污水处理方法，包括微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等[7,8]，都是主要以压力梯度作为传递分离的推动力。

图5 反渗透流量变化10月8~28日。
 

微滤即微孔过滤，主要是利用机械过滤的方法，将中段废水中的微小纤维从液体中分离出来，微滤是采用孔隙特别细小的不锈钢网或化纤丝网作为过滤介质进行分离操作，它不但可以回收纤维，对COD和BOD也有较好的去除效果。现用得较多的是1~5mm格栅过滤以截留木屑等颗粒状物质，以防泵的损坏。

超滤用于印染废水处理是通过截留污水中相对分子质量大于超滤膜截留相对分子质量的成分，而水和相对分子质量低的溶质则允许透过膜。超滤透过水去除的大分子物质如染料、浆料、纤维杂质等还可回收利用。超滤是目前在印染工业上应用较多的膜技术，主要用于降低印染废水的有机负荷，降低氧化消耗量，使回用水浊度更稳定，减少能耗。国产的中空超滤膜以其价格优势在国内应用已开始普及。

图6 反渗透进出水电导率变化10月8~28日。

反渗透或纳滤用于去除循环回用水中累积的盐分，经过反渗透脱盐的回用水水质指标优于工艺用水，并保留了一定的热能，为蒸发零排放节约蒸汽耗量。多数印染漂洗废液浓度较低，我们只需采用纳滤膜就能满足工艺回用要求。而对于高浓度和盐度的印染原液可采用RO法脱盐后满足回用水指标，RO浓缩液再被送到蒸发器蒸发或常规处理达标排放。处理高浓度的印染废水的有效方法还正在研究探索中。

20多年来膜法处理工厂在世界许多国家的印染工业中陆续建立并投入运行，降低印染业的自耗水量，并为工厂带来十分显著的经济效益。目前国内对印染废水膜分离法的研究已取得实质性进展，并已迈进工业化生产阶段。下面介绍膜法回用在浙江几家印染企业废水的中试情况及工程项目运行情况。

图7  膜系统处理前后色度比较。

膜法处理印染废水中试介绍

印染废水为高浓度有机废水，一般经絮凝沉淀，生化处理后能达到国家三级排放标准，再通过膜法处理后即可达到回用水标准。水处理技术研究开发中心在嘉兴某印染厂对废水进行处理实验，将该厂废水经微滤、超滤、反渗透三步处理，最后得到的产水可直接回用于工厂生产。

图8  膜系统处理前后浊度比较。

印染工业废水膜法处理的水质情况

印染废水浓度高，大分子杂质多，即使经生化处理达到三级排放标准，还是残留大量悬浮物杂质，若不进行相应预处理，会迅速污堵膜孔隙，这对膜处理的稳定运行有很大影响，因此需要添加微滤处理去除大颗粒物质。杭州水处理技术研究开发中心对嘉兴某印染厂废水进行废水处理实验，经测试该废水经生化处理后pH为7~8，COD100~350mg/L，浊度10~65，电导率800~1350μs/cm，色度180左右，颜色为棕色；经膜处理实验后出水COD≤20，浊度＜0.1，pH 6~7.5，电导率≤30，色度≤2倍，颜色为无色。完全符合工厂回用水要求，且总回收率达70%，极大地节约了水资源，顺应了节能降耗环保的发展趋势。

微滤处理实验情况

印染废水经生化处理后仍有大量大颗粒固体杂质，易污堵超滤膜组件，因此需添加微滤法作为预处理，实验选用孔径为100μm的微滤装置。我们曾去除微滤装置进行实验，让废水直接进入超滤膜组件，结果超滤膜污堵很严重，运行非常不稳定。随后又添加微滤预处理进行实验，效果明显好转，使超滤处理能较稳定运行，清洗周期大大延长。

图9  膜系统处理前后CODcr比较。

超滤处理实验情况

超滤能去除几乎全部的大分子颗粒和胶体，废水经过超滤处理后水质变得澄清。由于废水有机物浓度高，经生化处理后微生物含量很高，因此需要在超滤处理中加药杀菌，我们分别采用NaClO和DBNPA两种杀菌剂观察实验的效果；膜的最初反洗周期在16min，经调整后，最后确定12min为最佳反洗周期。膜的一个自动运行周期内的PLC控制电路控制顺序为：运行过滤（12min）－气洗（10s）－反洗(40s)—正洗，如此反复。超滤浓缩液全部循环，产水经反渗透进一步处理。

图10  超滤运行压力、通量随时间的变化情况。

废水经超滤后水质变澄清，（如图1、2所示）透过液流量为1000~1600L/min，进口压力在0.1~0.18MPa范围内运行，回收率100%，超滤实验不是很稳定，可能是因为期间生化处理与二沉池加絮凝剂用量不足有关，使废水中杂质不能沉淀下去而浮于水中，导致进膜处理的废水悬浮物增多，影响了超滤运行稳定性。

随着二沉池絮凝剂所加量逐渐增大至合理范围，超滤运行也逐渐稳定下来，运行周期也相应延长（如图3、4所示）。原水SS在50mg/L以上，而超滤产水SS几乎测不出来，浊度也在0.1以下，说明超滤对大分子颗粒和胶体去除率较高。但超滤无法去除色度，因为超滤的截留分子量在10万左右，而色素的分子量远小于该数值，很容易通过超滤膜。

图11 反渗透运行压力、通量随时间的变化情况。

废水经超滤处理后进入反渗透膜进行深度处理，超滤作为反渗透的预处理装置，大大降低了反渗透的运行负荷。

反渗透处理试验情况

经超滤处理后的出水已经是澄清液，但是颜色还是很深，且COD较高，不能作为回用水，需要进行反渗透深度处理。本实验反渗透膜采用2支4in进口反渗透膜对废水进行处理，反渗透在超滤的预处理下，基本保持稳定运行，回收率在73%~75%，运行压力0.9~1.2MPa，浓缩液流量125L/h，透过液流量310~350L/h，循环液流量2500 L/h左右（如图5、6所示）。

经检测反渗透产水COD＜10，pH6~8，电导率＜30，色度1~2，颜色为无色。COD去除率90%以上，脱盐率97%以上，实验表明反渗透除水分子以外，其他分子离子基本都能去除，水质仅次于饮用纯净水，完全符合回用水的要求。

图12宜兴实验COD变化情况

反渗透膜处理实验相当稳定，水质符合回用水要求，30多天的实验数据非常充分，为大系统水回用处理提供了丰富的依据和借鉴。

与其他印染企业实验情况比较

杭州水处理技术研究开发中心曾在绍兴某印染企业进行废水膜法处理实验，也使用微滤、超滤、反渗透膜法处理实验，不同的是该企业还进行了纳滤膜法实验，现将其试验结果与嘉兴印染厂作一下比较。绍兴印染厂的实验数据如图7~9所示。

由于嘉兴实验未做纳滤实验，现仅将两个厂的超滤、反渗透实验做一比较（如表2及图10、11所示）。

表2  进出水质情况比较