印染废水回用处理技术研究

谢丹平,李开明,江栋,陈中颖,刘爱萍

 [摘要]为将污水回用于生产,降低生产成本,采用连续膜过滤系统(CMF)—活性炭吸附处理工艺对某印染厂污水处理站排水进行回用处理研究。结果表明:利用CMF和活性炭单独处理后,出水均不能达到印染工艺用水要求;联用后,CMF—活性炭工艺优于活性炭—CMF工艺的处理出水效果,出水Fe、Mn去除率达到100%,总硬度0.325 mg/L,色度为4度,浊度0.2 NTU,pH 7.0,达到工艺用水要求。对CMF—活性炭处理工艺的工程投资和运行成本进行分析,该处理工艺在印染行业有相当的应用价值。

[关键词]连续膜过滤系统;活性炭;印染废水;污水回用

Study on the treatment and reuse of printing and dyeing wastewater

Xie Danping,Li Kaiming,Jiang Dong,Chen Zhongying,Liu Aiping

Abstract:In order to reuse the wastewater and reduce the production cost,the treatment and reuse of printing and dyeing wastewater by using the technology of continuous membrane filter(CMF)-active carbon has been studied. The reasults show that when the wastewater is treated by using CMF or using active carbon respectively,the effluent cannot meet the requirement of printing and dyeing technology;but when the wastewater is treated by using CMF and using active carbon in combination,the effluent efficiency of CMF-active carbon is better than active carbon-CMF.The Fe,Mn removal rates in effluent is up to 100%.Its total hardness is 0.325 mg/L,the chromaticity is 4,turbidity is 0.2 NTU,its pH value is 7.0.The engineering investment of CMF-active carbon

treatment and running cost are analysed.This technolgy applied to printing and dyeing fields is pretty valuable.

Key words:continuous membrane filter;active carbon;printing and dyeing wastewater;reuse of wastewater

目前,印染废水的回用尚未引起人们足够的重视,究其原因,一方面是因为印染生产对水质要求高,经过物化处理后的水体铁盐、色度等指标较高,不利于回用。另一方面是因为目前水价格较低廉,同时人们对污水回用的环保价值认识不足〔1〕。随着回用技术的不断进步和完善,实现污水的回用并达到印染工艺生产的水质要求已完全可能,且回用的工程投资和运行成本也大大降低,污水回用在经济上也是可行的。另外,随着排放标准的日趋严格和自来水费、排污费的不断上涨,印染废水的回用势必将引起重视。开发可靠、经济、稳定的回用处理工艺和技术是实现印染废水回用的必要手段。

目前印染工业废水大多采用生化—物化处理工艺进行处理排放,在现有基础上加建回用处理设施,将可达到污水回用的目的。在此,我们将连续膜过滤系统(CMF)和活性炭处理工艺进行组合,结合二者的优点,针对印染污水处理站出水的特点进行回用处理研究,确定了处理的最佳工艺,并进行了经济分析。

1实验装置

实验装置如图1所示。

实验装置共由两部分组成,包括CMF过滤系统和活性炭处理系统,CMF系统主要由水泵、膜组件、集水槽组成,活性炭系统主要由自制玻璃活性炭罐组成。在水泵作用下,污水经过微孔滤膜过滤,一部

分由支管回流到集水槽,经过过滤的水体进入活性炭罐处理,停留时间为30min。实验用水为某印染厂污水处理站处理出水。

活性炭罐体积为25L,直径0.25m,高0.4m;膜组件为天津膜天膜公司生产的MOF-503型产品,纯水通量2m3/d;水泵为市售蠕动泵,集水槽为25L塑料水桶。

2实验方法

2.1CMF处理

将CMF装置用RO出水反复清洗,洗净CMF膜丝,排干CMF装置内清洗水,取水样置于集水槽,启动CMF装置运行1~2min后,取CMF的出水进行水质检测。

2.2活性炭处理

取颗粒活性炭用自来水清洗,洗至出水清澈透明为止。用玻璃活性炭罐灌装颗粒活性炭,取水样自上而下过活性炭罐,处理时间为30min,取出水进行下一步的实验。同时检测活性炭处理出水的水质。

2.3CMF—活性炭联用处理

取印染厂污水处理站出水先经CMF处理,处理出水再经活性炭处理,检测最终出水水质。

2.4活性炭—CMF联用处理

取印染厂污水处理站出水,用活性炭处理,再用CMF装置处理,检测最终出水水质。

2.5水质检测项目及方法〔2〕

铁:邻菲罗啉分光光度法;锰:高碘酸钾氧化光度法;色度:铂钴标准比色法;COD:重铬酸钾微波消解法;浊度:浊度仪;总硬度:EDTA滴定法;pH:玻璃电极法。

2.6设计进、出水水质

印染厂污水处理站采用生物接触氧化—混凝脱色处理工艺,排水水质状况如表1。

3结果与讨论

3.1活性炭处理

直接对印染厂污水处理站出水进行活性炭处理的结果如表3所示。由表3可知,活性炭对浓度较高的Fe离子去除效果不佳,对浓度相对较低的Mn离子去除较好,且对印染废水色度去除有一定效果。

3.2活性炭—CMF联用处理效果

为进一步提高Fe、Mn等金属离子和色度的去除率,将活性炭与CMF装置联用,处理实验结果如表3所列,结果表明,活性炭和CMF联用处理后,Mn、色度、浊度、COD、pH均能达到用水要求,浊度去除为100%,色度去除率为96.8%,锰为99.3%,但铁的去除率仅为71%,质量浓度为0.103mg/L,不能达到工艺用水要求。与单独用活性炭的处理结果相比,浊度、色度、Mn的去除率都提高,但Fe的去除率变化不大,由此可见,CMF对经过活性炭处理后的较低浓度的Fe离子去除效果也不佳。

3.3CMF处理

用CMF装置对污水处理站出水进行处理,出水水质结果如表4,由表4可见,利用CMF装置处理后的出水浊度为0.6NTU,Mn为0.067mg/L,pH7.0,达到印染工艺用水要求,但色度较高,Fe含量高

(0.136mg/L),且有机物含量较高,尚不能达到回用水要求。CMF对浊度有好的处理效果,但对浓度较高的Fe金属离子的去除率相对不高,对溶解性和微小颗粒色素及显色物质去除不彻底。

3.4CMF—活性炭联用处理效果

将活性炭作为CMF处理出水的后续处理,实验结果如表4,分析表明,用CMF—活性炭工艺处理后,Fe、Mn金属离子的去除率达到100%,色度为4度、浊度0.2NTU、pH7.0、COD<10mg/L,各项指标均达到印染用水水质要求。与单独用CMF处理效果相比,铁的去除效果大大提高,且色度和浊度去除率都有不同程度的提高,由此可见,在经过CMF预处理后,Fe等金属离子浓度的降低更有利于活性炭的吸附,实验结果表明,作为后续处理单元的活性炭对Fe、Mn金属离子以及Ca、Mg的去除率大大提高。对比活性炭—CMF和CMF—活性炭两种处

理组合,活性炭作为前置处理时,能一定程度的去除Fe、Mn等金属离子,同时去除大量的COD和色度、浊度,但由于工作负荷大,达到一定运行负荷后产生饱和,导致其对较高浓度的金属离子的吸附去除效果不理想,且作为后续处理的CMF对金属离子的去除有限,以致活性炭—CMF工艺处理出水Fe离子不能达到用水要求;而采用CMF作为前置处理后,CMF对浓度较高的金属离子和其他指标都起到一定的去除效果,虽然去除率不高,出水也不能达到用水要求,但为后续的活性炭处理提供了较低的处理负荷,使活性炭的吸附作用达到最佳效果,最终出水水质达到工艺用水要求。

4经济分析

(1)工程投资。工程投资按2000m3/d规模计,各项投资估算结果如表5,工程总投资为131万元。

 (2)运行成本。CMF+活性炭回用处理工艺每吨水运行成本:耗电0.20元;换膜费0.14元;膜清洗费0.03元;活性炭系统维护费0.08元;人工费0.02元;系统折旧费0.10元;总运行成本0.57元。

(3)成本回收期。由上述计算可知,工程总投资为131万元,回用水系统运行成本为0.57元/t,东莞地区的工业用水(自来水)水价为2.00元/t,污水回用率按80%计,工程投资回收期为1.57a。

5结论

(1)实验结果表明,单独用CMF系统处理,出水水质仅浊度达到工艺用水要求,单独用活性炭处理后色度、Mn可达到用水要求;CMF处理系统对悬浮物有好的去除效果,对高浓度金属离子也有一定的

去除,而活性炭处理对低浓度的金属离子有好的吸附去除效果,将CMF处理系统和活性炭处理单元联用后,处理出水能达到印染工艺生产用水水质要求。

(2)经过小试结果论证,对印染厂污水处理站出水进行回用处理的最佳工艺为CMF+活性炭+精滤,处理后的出水达到印染工业生产用水水质要求。

(3)建立在印染废水生化—物化处理后的污水回用系统,2000m3/d回用处理规模投资为131万元,运行成本0.57元,工程投资回收期为1.57a。

[参考文献]

[1]张志峰,何晨燕.印染废水的回用现状和技术发展[J].北方环境,2003,28(4):50-53.

[2]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京:中国环境科学出版社,2002:368-371.

[作者简介]谢丹平(1980—),2003年毕业于暨南大学环境工程专业,硕士。电话:020-85558971,E-mail:Xie-dp@scies.com.cn。