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无机陶瓷膜在印染废水处理中的应用

1 　无机膜简要发展历程

无机膜发展的第y阶段出现在20 世纪40 年代,应用于军事工业,所有的研究都是秘密进行的.由于膜的可塑性差、受冲击易破损、价格昂贵等缺点,长期以来发展缓慢. 到20 世纪80 年代初至90年代,是无机膜发展的第二阶段,这期间有了重大发展,荷兰的Twent 大学的Burggraf 等人采用溶胶2凝胶(Sol-Gel) 技术,开发出具有多层不对称结构的微孔陶瓷膜,其孔径在3μm 以下,孔隙率在50 %以上,并走向商业化,在食品及生物工程中成功地用于液相体系的分离. 80 年代后期,无机膜的用途扩展到水的过滤、环境保护中废水处理和贵重材料的回收、制造工业过滤等方面. 无机膜发展的第3 阶段是90 年代以后,即以气体分离应用为主体和陶瓷膜分离器———反应器组合构件的研究阶段[1 ] ,进入21 世纪后,开发大通量、低成本的陶瓷膜组合技术,并将其用于工业生产中水回用,已经成为陶瓷膜研究的 新热点.

2 　无机膜的分类、制备与特点

无机膜按成膜材料分有陶瓷膜、玻璃膜、金属膜 和碳分子筛膜,其中废水处理中应用较多的主要是陶 瓷膜. 按形状分为管式、圆平板式、多沟槽式、中空纤 维式;按功能分为微滤膜(MF) 、超滤膜(UF) 、纳滤膜 (NF) 、反渗透膜(RO) 等;按结构分有单层和多层. 无机膜的制备方法有溶胶2凝胶法、离子烧结 法、化学气相沉积法、阳极氧化法、分相法等. 已开发 用于制备无机膜的材料有:氧化铝质、氧化锆质、氧 化硅质、氧化锌质、硅酸铝质、碳化硅质、沸石质等. 溶胶2凝胶法是广泛用于制备无机膜的方法,尤其适 合于超微孔,薄膜化无机膜的制造[2 ] .

发展至今,无机陶瓷膜分离技术的分离效果已 经相当好,这主要是由于无机陶瓷膜与有机膜相比, 陶瓷膜具有耐高温、高压、耐酸碱和有机质的腐蚀、 机械强度高、清洁状态好不易堵塞、使用寿命长(大 于5 年) 、膜孔径分布窄、除杂率高、运行稳定性好以 及陶瓷膜具有价格低廉、通量大、易于反冲洗和检修 等诸多优点.

鉴于无机陶瓷膜具有以上诸多优点以及国内外 发展陶瓷膜的经验,无机陶瓷膜在我国的应用领域 极其广泛. 下面本文仅就无机陶瓷膜在印染废水处 理中应用及进展进行综述.

卷染、轧染高浓度漂染废水处理工程

卷染染色时降低染缸液位，减少水洗次数和用水量等。吨布用水量仅15 t，相当于同行业平均水平的1/4左右。由于用水量少，使得废水中CODCr浓度相对***。经监测，车间出水CODCr在2600～10000 mg/L之间，平均5000 mg/L。由于使用的染料、助剂很多属***和难生物降解物质，如硫化碱、PVA等，废水的可生化性很差，主要水质指标见表1。④运行成本低采用模块化设计，便于根据产水量的不同，调节运行膜组件的数量，根据抽吸压力进行在线反洗，降低运行能耗。

表1 废水水质及排放标准项目CODCr/mg·L-1BOD5/mg·L-1色度（倍）pH废水水质2600～10000600～3000200～1200gt;13排放标准lt;100lt;20lt;406～92 工艺流程及主要构筑物

2.1 工艺流程2.2 主要构筑物

主要构筑物及参数构筑物名称规 格设计水力停留时间/h调节池11.5 m′4.5 m′3.5 m3.5竖流沉淀池F6 m′6.9 m1.5斜管沉淀池11.5 m′5.0 m′6.1 m4.6水解酸化池17.5 m′11.5 m′6 m24SBR池（3座）11.5 9.5 m′6 m24水力澄清池F5.2 m′6.0 m2.5砂滤池（两组）2.6 m′2.6 m′4 m滤速10 m/s集水池111.5 m′6.0 m′5.8 m8集水池211.5 m′6.0 m′5.8 m8集水池311.5 m′12.0 m′5.8 m153 设计要点及运行结果

3.1 废水***预处理工艺的设计

该厂在卷染染色时使用硫化染料较多，部分时段废水中硫化物含量高达400 mg/L。据有关文献记载，活性污泥对硫化物的***g适应浓度在100 mg/L左右，高于100 mg/L将会对污泥活性产生***作用，严重时会造成污泥全部解体***。因此设计必须考虑硫化物的去除问题。硫化物在pH小于5时主要以H2S形式存在，此时利用空气吹脱去除效果较好。根据这一原理，设计在调节池内加酸曝气去除硫化物。选用石灰回调pH时，虽然产泥量较多，但它价格低廉，同时又是较好的助凝剂，在形成沉淀时由于沉淀物网捕等作用，可去除部分CODCr，降低后续处理负荷。印染废水的水质随加工的纤维种类和采用工艺以及使用的染化料的不同而异，污染物组分差异很大。回调废水pH后，根据试验选取***y铁、聚b烯酰胺对废水作进一步混凝处理，通过上述措施从而保证***预处理的效果。

3.2 水解酸化池的设计

水解酸化池设计水力停留时间24 h，废水中部分染料b环及长链大分子物质的分子键在池内厌y菌、兼y菌胞外酶的作用下断开，使b环开环，大分子断裂为小分子，从而达到降低废水毒性、提高废水的可生化性的目的。水解酸化池内安装半弹性填料供微生物附着生长，以增大废水与微生物的接触面积和接触时间。池底部安装穿孔曝气管定期搅动池底污泥。我国印染废水情况我国是纺织大国，印染行业每天有400多万吨的废水排放[1]，占工业废水的1/10，且每年要耗用100多亿吨清洁水，是我国用水量大、排放量大的工业部门之一。

混凝生化化学氧化法处理浆染废水

染织行业中浆染生产废水对水体污染尤为严重，水质具有高浓度、高色度和含有大量难降解有机物的特点，属于难降解、重污染工业废水。实践证明，采用***-生化-化学氧化法处理此类生产废水，能够保证出水达到环保要求。设计处理能力800 m3/d，废水进水BOD5、CODCr、SS和色度分别约为800 mg/L、3600 mg/L、900 mg/L和12000 mg/L，经本工艺处理后，BOD5、CODCr、SS和色度的去除率分别达97.6 %、98.6 %、95.3 %和99.8 %，出水稳定达到当地环保排放标准。通过向曝气池中投加铁盐、活性碳等吸附物质，可延长难降解物质在系统内的停留时间，提高曝气池的活性污泥浓度，降低污泥负荷，从而提高了系统的脱色率和COD去除率。