印染废水MBR_NF工艺处理回用技术

70
50
60 40
50
试验过程中，超滤膜清洗频率为一周一次，为了 使新膜逐渐适应，逐步提高跨膜压差和出水通量 （由 40.5 L·m-·2 h-1 提升到 66.7 L·m-·2 h-1）。当出水通 量达到 66.7 L·m-·2 h-1 时，TMP 明显增加，说明此水 通量是超滤膜的通量极限。当低于此通量时，TMP 都较稳定，超滤膜并未受到污染，这应得益于 MBR 采用的外置式模式，此模式中的循环泵可提供很大 的错流速度，减少了浓差极化层的厚度和污染物沉 积的速度。
1000
800
具有较强的抗冲击负荷能力。
600
2.2 对其它水质指标的去除
400
200
原水、MBR 出水和纳滤出水水质指标见表 2。
Fig.2
0 0 10 20 30 40 50 60 70 d
图 2 进水、沉淀池、MBR 和 NF 出水 COD The COD of influent and effluent from sedimentation,MBR and NF
1 试验部分
原水水质波动大，可生化性不好，BOD/COD 在 0.15～0.25 之间，色度大，较难处理。pH 稳定，略偏 碱性，考虑到生化反应中产生的 CO2 能起到中和的 作用，故不调整 pH。原水含氮较低，需投加尿素以补 充氮源。水温适宜，有利于微生物的生长，保持较高 活性。 1.2 工艺流程和试验装置
浊度为 85～98NTU 时，出水水质为 COD＜5 mg·L-1，
＜ ＜ ＜d 图 4 超滤膜的水通量变化
BOD＜2 mg·L-1，色度＜3 倍，电导率 20～40 μS·cm-1，
Lm h TMP/kPa
ÁÂÃÁÃÂÄÁÁÂÃÁÂÃÄÁ 戴舒等，印染废水MBR-NF工艺处理回用技术
项目
原水 MBR出水 NF 出水
BOD /mg·L-1
143～255 2～5 ＜2
表 2 原水、MBR 及纳滤出水水质 Table 2 The quality of influent and effluent from MBR and NF
100
80
60
40
20
0 0 10 20 30 40 50 60 d
图 3 COD 去除率 Fig.3 The removal of COD
虽然原水 COD 波动大（400～1400 mg·L-1），水
1600
1400
力停留时间短 （约 2 h），污泥负荷高 （1.0～2.0
1200
kgCOD·kg-1MLS·S d-1），但整个系统出水水质仍然很稳定，
COD 的平均去除率如图 3 所示，生物反应器为 60%，MBR 为 85%，系统总去除率达到 99%。承担主 要任务的仍然是微生物，但超滤膜的截留对整个 MBR 生化系统也起了重要作用，使去除率提高 25%，并保证了出水的稳定性。纳滤对去除率虽只提 高了 14%，却是最终水质的保障，对满足回用水质要 求起到了最关键作用。
COD/mg L %
ÁÂÃÁÄÅÆÇÈÉÁÂÆÃÇÄÈÅÉÄÅ 76
水处理技术
第 34 卷 第 11 期
好氧反应器和超滤膜组成外置式 MBR，通过超 滤循环泵提供较大的循环流量和错流速度，以减缓 膜污染速度。纳滤为全循环非连续处理模式。
好氧反应为活性污泥法，反应器有效容积 220 L。 沉淀池为幅流式沉淀池，直径 75 cm，有效容积 160 L。 超滤膜为德国 berghof 公司的 66.03 I8 型 PVDF 内压 管式膜，有效面积 1.35 m2，平均孔径 0.2 μm。纳滤膜为 陶氏 NF90-2540 聚酰胺卷式膜，截留分子量 300，有效 面积 2.6 m2。 1.3 试验过程与参数控制
加到 120 L·d-1，水力停留时间由 5.5 h 减少到 2.0 h，污 料截留下来。
泥负荷逐渐提升，最终达到平均 1.0 kgCOD·kg-1MLSS·d-1。
包括补充尿素的 13.5 mg·L-1 氮，MBR 对氨氮去
由于负荷较高，停留时间短，生物处理效果并不理 除率应为 90%，总氮去除率 65%。MBR 系统中的硝
试验分为两个阶段，第一阶段进行污泥培养驯化 和系统调试，为期 45 d，只运行好氧反应池和沉淀池； 待达到预期的污泥浓度和负荷后，开始运行超滤和纳 滤，连续运行 20 d。
反应器污泥浓度 7.0～9.5 g·L-1，污泥负荷 0.5～1.5 kgCOD·kg-1MLS·S d-1，溶解氧 4.0～5.5 mg·L-1，投加尿素以补 充氮源 13.5 mg·L-1。
NF UF


1.1 原水水质 试验用水取自某印染厂涤布车间和经编车间的
废水，主要含有分散染料、助剂、表面活性剂、油等。 具体水质指标见表 1。
UF
图 1 工艺流程
Fig.1 Flow chart of experimental process
项目 数值
COD /mg·L-1
BOD /mg·L-1
摘 要：以回用为目的，采用 MBR-NF 组合工艺处理印染废水。试验结果表明，出水水质好，COD、色度和浊度的去
除率均达到 99%，电导率去除率 97%，各项指标均能满足回用于印染工艺的水质要求。工艺处理水质稳定，耐冲击
负荷，容积负荷高，占地面积小。
关键词：印染废水；膜生物反应器；纳滤；回用
中图分类号：X703.1
文献标识码：A
文章编号：1000-3700(2008)11-075-04
纺织印染行业是我国工业的重要组成部分，排 放废水量大，约占工业废水排放量的 35%[1]。纺织行 业废水排放量如此之高，一方面是因为工艺相对落 后，用水量大，另一方面还在于废水的回用率低。因 此，要实现我国印染行业的可持续发展，必须开发印 染废水回用技术。这对于解决水资源短缺，保护环境 也具有非常重要的意义。
2 结果与讨论
2.1 COD 的去除 调试阶段沉淀池出水为进水，MBR 出水和纳滤
出水的 COD 如图 2 所示。
想，出水 COD 逐渐上升，最终达到 300 mg·L-1 左右。 后 20 d 开 始 运 行 MBR 和 NF， 处 理 效 果 以
MBR 出水和纳滤出水的 COD 来表示。MBR 出水 COD 为 90～130 mg·L-1，与沉淀池 COD 相比，平均 降低了 180 mg·L-1。主要原因是超滤膜对悬浮固体， 大分子有机物，微生物及其代谢产物的良好截留，使 得出水中只含溶解性 COD[2]。纳滤处理即使在循环 液不断浓缩，浓度升高到 MBR 出水 4 倍的情况下， 出水 COD 仍低于 5 mg·L-1，其效果来源于纳滤膜的 极小孔径和低截留分子量，能去除绝大部分小分子 有机物和还原性无机物。
第 34 卷 第 11 期 2008 年 11 月
水处理技术 TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT
Vol.34 No.11
Nov.,2008
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印染废水 MBR-NF 工艺处理回用技术
戴 舒 1，张林生 1，李月中 2，高 高 2
（1.东南大学能源与环境学院，江苏 南京 210092； 2.维尔利环境工程公司，江苏 常州 213022）
色度 /倍
458～1292 143～255 185～275
表 1 进水水质 Table 1 Influent quality
浊度 /NTU
SS /mg·L-1
pH
电导率 /μS·cm-1
85～98 274～1560 7.5～8.7 900～1200
NH4+-N /mg·L-1
2.0～3.0
总磷 /mg·L-1
色度 /倍
SS /mg·L-1
NH4+-N /mg·L-1
总氮wenku.baidu.com/mg·L-1
总磷 /mg·L-1
电导率 /μS·cm-1
185～275 40～60
＜3
274～560 ＜5 ＜1
2.0～3.0 0.8～2.0 ＜0.05
4.5～8.2 3.0～7.1 0.6～1.4
6.0～13. 4.9～9.5 0.02～0.04
同时针对回用水质要求，还测得纳滤出水的其 它指标，表 3 为纳滤出水水质和印染工艺用水的水 质要求的比较。数据表明，纳滤出水能达到染整用水 的要求。 2.3 膜的污染情况
膜由于浓差极化和污染，在使用过程中，水通量 会慢慢降低。当水通量降低 15%时，需要对其进行 清洗，否则会使膜受到不可恢复的破坏，减少使用寿 命。图 4 和图 5 分别为超滤膜和纳滤膜的水通量随 时间和跨膜压差（TMP）的变化趋势。
6.0～13.2
总氮 /mg·L-1
4.5～8.2
温度 /℃
25～35
收稿日期：2008-02-28 基金项目：江苏省建设厅资助项目（JS2007JH23） 作者简介：戴 舒（1983-），女，硕士研究生，研究方向为印染废水深度处理技术；联系电话：13701488824；E-mail：daishu916@sina.com。
工艺主要由 MBR（膜生物反应器）和 NF（纳 滤）单元组成，处理量为 120 L·h-1。整个系统的工艺 流程如图 1 所示。
工艺分为两条流程，一为污泥培养驯化阶段的流 程，即原水经好氧反应器再入沉淀池，沉淀出水外排。 另一为试验主要流程，即印染废水经好氧反应器后，进 入超滤膜进行泥水分离，出水再进纳滤处理。
600
50
550
40
500
30
450
20
400
10
Fig.5
350
0
48 50 52 54 56 58 60 62 64
d
图 5 纳滤膜的水通量变化
Change of NF water permeability with running time
从图 5 可以看出，最初几天纳滤膜的污染速度 较快，故每两天洗膜一次，之后通量较为稳定，这与 所选择的纳滤膜性能有关。试验所采用的陶氏 NF90 膜对盐有很高的去除率接近于反渗透的性能，使得 污膜易受到污染。
UF 采用错流过滤，循环流量 37 m·3 h-1，错流速度 3.72 m·s-1。跨膜压差（TMP）20～60 kPa，相应的水通量 40～70 L·m-·2 h-1，温度 25～35℃。
NF 的采用错端过滤，循环流量 1.1～1.3 m·3 h-1，跨 膜压差 400～700 kPa，水通量 26～3170 L·m-·2 h-1，循环 液温度由热交换器控制在 20～30℃。
生化系统对总磷的去除率不高，主要是微生物对 磷的摄入量不高，且聚磷作用在此系统中也得不到加 强，因此主要靠纳滤膜的截留去除，截留率达 95%。
生化系统对电导率几乎没有去除效果，但由于 NF90 纳滤膜对一价盐达 85%，多价盐达 99%以上 截留率的优良性能，可以得到很好的低盐水质。
SS 和浊度由于 UF 膜对悬浮物和胶体完全的 截留作用，在 MBR 之后就得到完全的去除。
印染废水成分复杂，色度大，浓度高且生物难降 解物质多。经过物化和生物方法处理后，出水中仍然 含有一些有机成分和无机盐，使得处理水的水质无 法达到回用于印染工艺所需的要求。因此，试验采用 膜生物反应器（MBR）+ 纳滤（NF）的工艺流程，通 过 MBR 去除废水中大部分的 COD，色度和所有的 SS，再通过 NF 去除电导率和剩余的 COD，色度，以 期出水水质能达到回用要求。
BOD 的去除主要依赖于生化系统 MBR，去除 率达到 97%。
MBR 对色度的去除率只达到 75%，其余由 NF 去除，其原因是染料为难降解有机物，生化法对其去
前 45 d 进行污泥培养与系统调试，处理出水效 除无法达到很高程度，超滤膜也无法截留较小分子
果以沉淀池出水 COD 表示。进水流量由 40 L·d-1 增 的染料，而纳滤膜靠其极小孔径，能将剩余未降解染
900～1200 900～1200
20～40
＜＜＜＜L m h TMP＜kPa
浊度 /NTU
85～98 ＜0.5 ＜0.5
77
pH 7.5～8.7 7.2～7.6 6.5～7.5
化作用好，主要是 MBR 对于微生物的完全截留，污 泥龄延长，使得硝化细菌得以生存增殖。而好氧环境 不利于反硝化菌生长，故总氮去除率不高。NF 对氨 氮和总氮的截留率达到 80%，因此出水浓度仍很低。
3结论
40
30
采用 MBR/NF 处理印染废水，处理效果好。当
30
20
20
进水水质为 COD 458～1292 mg·L-1，BOD 143～255
10
10
mg·L-1，色度 185～275 倍，电导率 900～1200 μS·cm-1，
0
0
46 48 50 52 54 56 58 60 62 64