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污水處理技術工藝

膜前預處理技術在印染廢水處理中的應用進展

發布日期:2019-07-10 / 發布者:鴻淳環??萍?/ 點擊:

膜分離技術廣泛應用于印染廢水處理領域。在實際應用中,膜污染是不可避免的。介紹了膜分離集成技術在印染水處理中的應用,分析了膜污染的原因及解決膜污染問題的研究現狀,總結了多級預處理技術過濾、化學絮凝和電絮凝。預處理可以延緩膜污染,延長膜壽命,降低運行成本。這是膜分離。探討了該技術在印染廢水處理中應用的關鍵環節,展望了膜前預處理技術的應用前景。

隨著工業染料加工技術的日益復雜和多樣化,傳統的處理方法已不能有效處理印染廢水,膜技術研究越來越受到人們的重視,并在實際應用中得到廣泛應用。膜的成本約占整個系統的三分之一。廢水的水質直接影響膜的使用壽命,因此,預處理廢水[6-7]是非常重要的,本文闡述了膜分離技術在印染廢水處理中的應用,并探討了預處理在印染廢水處理中的必要性。

1印染廢水膜分離技術

膜分離技術是指在外部能量或化學勢差作用下,通過膜的選擇性滲透,分離、分類、提純和富集進料溶液中的溶質和溶劑的方法[8]。與傳統的理化、生化處理工藝相比,膜分離技術無相變,不改變原料液的性質,操作簡單,占地面積小,運行穩定。廣泛應用于印染廢水處理的膜主要有微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜和新型膜。

1.1 微濾膜與超濾膜

微濾膜的孔徑范圍為0.1~10um。微濾膜的作用機理與傳統過濾器相似,可以去除細菌、顆粒、膠束等不溶性物質??讖皆?.001~0.02um,操作壓力在0.2~1.0Mpa的超濾膜可以截留分子量在1~30kDalton(kDa)范圍內的物質。

微濾膜廣泛應用于印染廢水處理領域,具有較高的色度和COD去除率。楊大春等的研究結果?!?】表明,微濾膜對性艷紅X-3b染料模擬廢水的色度和COD去除率分別為99.5%和69.8%。Jedidi等人[10]采用微濾膜處理印染廢水。廢水的色度和COD去除率分別為90%和75%。出水濁度小于0.5NTU。陳超宇等。[11]采用微濾膜處理印染廠二級生化出水。去除渾濁度100%,出水SDI降至2。

微濾膜與其他技術的結合對印染廢水也有很好的處理效果。齊明等[12]采用氫氧化鎂吸附預處理,陶瓷膜微濾處理活性染料廢水脫色處理,結果表明廢水脫色率可達到98%以上,采用0.5 mol / L稀硝酸進行化學清洗,某些條件可以有效地恢復膜通量。徐敬成等[13]采用微濾 - 反滲透處理印染廢水,發現雖然微濾對COD和濁度去除的貢獻有限,但它可以進一步去除廢水中的細微懸浮物和膠體,并且SDI比例為微濾流出物略微絮凝。為了低,它可以為后續的深度處理提供保證。

張勇等。[14]采用超濾膜接觸臭氧聯合工藝處理印染廢水。結果表明,超濾膜可使廢水COD由120-140mg/L降至87.7-120.4mg/L,濁度由7-21.5NTU降至0.55-4.4NTU。Zoud等人[15]采用改性超濾膜對印染廢水進行回用。該系統對染料和鹽類的去除率達98%,在1-14的酸堿度范圍內運行良好。其他學者也證實了超濾膜在去除色度、渾濁度和染料方面是有效的[16-17]。

1.2納濾膜和反滲透膜

納濾膜和反滲透膜是壓力驅動膜,納濾膜的膜孔徑一般為1~2nm,反滲透膜的膜孔徑小于1nm。納濾膜的截留分子量在0.2和1kDa之間,并且它們中的大多數是帶電膜,其對有機物質和高價離子具有高排斥率。反滲透膜主要使用膜通過滲透性選擇性地分離材料。因此,只允許溶劑通過[18-19]。

Bes Pia等人[20]結果表明,采用化學絮凝納濾膜系統處理印染廢水后,系統出水COD降至100 mg/L,電導率降至1000 mus/cm,可滿足企業回用標準。鐘麗娟等。[21]采用納濾膜回收含鹽染料廢水。結果表明,染料在印染廢水中的截留率大于99%。此外,染料、品種和鹽的濃度對膜的截留率影響不大,該工藝具有較好的經濟性和可行性。

采用生化預處理反滲透膜處理長相鎮印染廢水[22]。結果表明,出水指標滿足生產用水要求,濃水也能滿足排放要求,具有一定的經濟效益。朱兆良等[23]采用預氧化MBR預處理和反滲透膜后處理工藝處理印染廢水。結果表明,系統出水COD不大于5 mg/L,電導率不大于20 ugs/cm,有色物質去除率為90%-100%,脫鹽率為99.5%-99.7%。

1.3 新型膜

陶瓷膜是一種相對較新的無機分離膜。膜孔徑在微濾膜和超濾膜之間。它主要由碳化硅,氧化鋁,氧化鋯,二氧化硅,氧化鋅和硅酸鋁制成。它具有耐高溫,耐高壓,耐腐蝕,無阻塞,價格低的優點[24]。

Voigt等人[25]采用二氧化鈦陶瓷膜處理30種印染廢水。結果表明,陶瓷膜對廢水色度的去除率大于70%,最高可達100%,COD的去除率為45%~80%。李偉等。[26]采用α-Al2O3多孔陶瓷膜處理印染廢水。在一定條件下,COD和NH3-N的去除率分別達到30%和20%左右。在廢水中加入一定量的高嶺土,可提高膜通量。COD去除率可提高到50%左右,具有良好的發展前景。李新旺等。[27]采用陶瓷膜處理印染廢水。當進水COD小于200mg/L,濁度小于5NTU,出水濁度小于0.2NTU,SDI小于3,膜通量可達150L/(m2h),清洗周期大于48h,當進水COD濃度較低時,操作通量較高,化學清洗。效果更好,清潔周更好。更長期。

碳膜是一種新型無機分離膜,主要由碳材料組成,具有抗酸堿和有機溶劑耐蝕性的優點,Liwencui28]用自制的植物性碳膜處理印染廢水的結果表明,在最佳條件下,膜能保留99%的染料分子,染料的保留率可達100品脫。

2 膜污染及其成因

膜污染是指料液中的可溶性的物質或懸浮物沉積在膜的表面、孔隙和孔隙內壁,導致膜通量降低的現象[8,18,30-32]。膜污染可以分為可逆污染和不可逆污染,可逆污染是指膜的表面形成凝膠濾餅層或者發生濃差極化,可以通過運行周期設定的物理清洗消除;當膜孔被堵塞則表明發生了不可逆污染,發生不可逆污染后,需要對膜進行化學清洗或者更換[18,30]。在實際應用中,膜污染無法避免,但有效的預處理能有效減輕膜污染[33]。

三膜預處理在印染廢水處理中的應用

預處理可去除廢水中的懸浮液和膠體,這是保護膜系統正常運行的重要方法[34-35],預處理的主要應用包括膜集成系統、化學絮凝法和電化學方法。

3.1 膜集成系統

膜集成系統是指多介質過濾、保安過濾、膜等組合使用的系統,膜集成系統能達到減輕污染的要求,也能實現不同的分離功能[8]。

黃群賢等。[36]以鋼渣為填料的鋼渣過濾反應器處理印染廢水。鋼渣過濾器對COD、濁度和SS的去除率分別達到56%、58.3%和50.3%。Schoeberl等人[37]采用納濾膜處理MBR二次出水。結果表明,預處理可去除80%的COD。納濾膜出水COD為23.3mg/L,其他指標均滿足回用要求。

曾杭成等[38]采用超濾-反滲透組合工藝處理印染廢水,超濾預處理能去除廢水中90%的濁度,同時也能去除部分COD,不僅能減輕了反滲透膜的污染,而且在一定程度上提高了系統產水水質。李富祥等[39]采用微絮凝-超濾-反滲透膜聯合工藝處理印染廢水,結果表明預處理對廢水濁度的去除率高達98.5 %,對COD、色度和總溶解固體的去除也起到一定的作用;預處理使反滲透膜的化學清洗周期由25 天延長到40 天,具有較好的應用前景。李紅蓮等[40]采用預處理-雙膜系統處理處理印染廢水,預處理部分采用多介質過濾器及濾袋式保安過濾器,去除固體污染物、油類和部分膠體等物質,過濾后的水進入膜系統,處理后產水水質濁度≤2mg/L,COD≤2 mg/L,出水可回用于織布生產用水。譚玉珺等[32]采用臭氧氧化-砂濾-超濾-反滲透集成工藝處理印染廢水生化處理出水,反滲透膜脫鹽率穩定在98 %,產水高錳酸鉀指數約為0.7mg/L,濁度約為0.12 NTU。

膜集成系統不需要使用化學品來避免二次污染。然而,在實際應用中,不同類型的預處理方法具有不同的操作條件,并且膜的水回收率也不同,并且使用受到一定程度的限制[41]。

3.2 化學絮凝

化學絮凝是指水中的懸浮固體或膠體在絮凝劑的作用下凝結形成絮凝沉淀的過程[42,43]。

Beluci N C L等[44]使用超濾膜印染廢水。絮凝預處理后,RB5染料的去除率和色度達到100%,膜通量回收率超過72%。王謙等[45]采用自制復合絮凝劑PAFC-PDA處理模擬活性艷藍KN-R印染廢水。在最佳條件下,活性艷藍KN-R染料的去除率達到91%。 Tang L等[46]采用復合絮凝劑絮凝預處理和超濾膜處理印染廢水?;钚渣S染料的去除率可達86%。絮凝預處理后,膜表面厚度會明顯增加,表明絮凝。預處理后,膜對染料分子的保留增強。陳啟斌等[5]采用微生物絮凝劑處理印染廢水。當MBF / CaCl2的質量比為1.32時,MBF的用量為30mg / L,pH為7.5,絮凝時間為20min,隨后的超級可顯著提高。膜的膜通量,組合工藝的COD去除率可達96.07%,水回用率可達83%,對超濾膜的壽命影響小。

化學絮凝劑受水質、溫度及其他條件的影響很大,而且絮凝劑的種類及數量亦須較高,鐵及鋁血漿亦可能留在喂料液中,使用不當可能造成不可逆污染[42、47],……此外,化學絮凝劑產生的污泥亦需要另行處理[5]及……

3.3 電催化技術

電催化氧化(ECO)技術是指利用電極和催化材料產生的強氧化基團氧化水中有機物的過程。Eco能更徹底地分解有機物質,不易產生有毒物質[48]。

張海民等[49]采用自制的TiO2/Al2O3 復合分離膜處理印染廢水,在光催化條件下,系統對Black 168 的去除率能達到80 %。高永等[50]采用TiO2 光催化-微濾膜組合工藝處理印染廢水,系統處理出水COD、BOD、色度和濁度分別為35 mg/L、2.7 mg/L、3倍、2.3 NTU,可作為非工藝用水進行回用。李建新等[51]采用電催化膜對亞甲基藍溶液進行處理,處理后色度去除率接近100 %,且溶液中的噻吩嗪類化合物完全降解。

電催化具有許多優點。但是,在實際應用中,印染廢水的成分復雜,容易引起光催化中毒。其次,催化劑難以回收,活性組分損失大,對環境造成二次污染[51]。此外,在實際應用中,電催化的能耗很高,有必要加強對待推廣的電極材料的研究[52]。

3.4 電絮凝

電絮凝法是指利用鋁、鐵等金屬作為陽極,在直流電作用下產生鋁、鐵等離子體,經陰極電解產生的-oh水解聚合,生成各種羥基配合物。多氫羥基配合物、廢水中分離膠體和懸浮物的過程[53]和.電絮凝法成本低、可控制性強、污泥產量低、污泥含水量低;并且由于陽極的氧化和陰極的還原,可以去除各種污染物[54]和……。

戴冬梅等[55]用電絮凝法處理牛仔布印染廢水。當電極電壓為24V時,反應時間為35min,pH值為7.4,廢水脫色率可達99%,COD去除率可達70%左右。Tavangar T等人[56]采用電絮凝和納濾膜處理印染廢水。與未經處理的廢水相比,鋁、鐵、鈦電極的膜通量分別增加了616%、420%和305%。何偉等[57]采用自制改性微電解材料處理模擬印染廢水。結果表明,該電解材料對酸性和堿性廢水有良好的處理效果,COD去除率和出水B/C明顯高于傳統材料。

電極在電絮凝過程中很容易鈍化,并可能產生一些不必要的副產品[58]。此外,還應進一步研究絮凝和氣浮的相互作用和協作機制,以建立更廣泛的數據模型[59]。

4 結論和展望

目前,印染廢水有多種預處理技術,如膜集成系統、化學絮凝、電化學法等。膜前預處理技術在印染廢水膜處理在以下方面值得進一步研究:

(一)由于工藝條件等因素的影響,印染廢水的水質有較大差異。針對各種復雜的污染物參數,有必要進行相應的設計和優化,并注意不同預處理技術的高效組合,以擴大應用范圍;

(2)印染廢水有機質含量高,成分復雜。有必要進一步研究預處理技術的機理,以增加膜通量,減少膜污染。

膜前預處理技術在印染廢水處理中的應用進展

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