混凝—納濾法處理印染漂白廢水

畢 琴，徐雨芳，趙玉明

（南京大學(xué) 污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210046）

混凝—納濾法處理印染漂白廢水

畢 琴，徐雨芳，趙玉明

（南京大學(xué) 污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210046）

采用混凝—納濾法處理印染漂白廢水，考察了混凝劑種類(lèi)和膜操作條件對(duì)出水COD、濁度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：混凝以硫酸為混凝劑、混凝pH為1.0；納濾運(yùn)行壓力為1.86 MPa、運(yùn)行溫度為20 ℃、進(jìn)水pH為 7左右、濃縮倍數(shù)為1時(shí)，納濾出水COD降至30 mg/L左右，總COD去除率為95.4%；濁度為0，總濁度去除率為100%。出水水質(zhì)滿足工業(yè)用水回用標(biāo)準(zhǔn)。

印染；漂白；混凝；納濾；廢水處理

我國(guó)是印染大國(guó)，印染行業(yè)的資源消耗及廢水排放量都很大。面對(duì)環(huán)境保護(hù)和能源短缺的現(xiàn)狀，節(jié)能降耗和資源的有效利用成為印染行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。化纖織物漂白廢水是印染廢水的一種［1-2］，其水量較大，但污染較輕，具有回用價(jià)值。回用印染廠漂白廢水是減輕污染、節(jié)約水資源、實(shí)現(xiàn)行業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵途徑之一。反滲透技術(shù)用于印染廢水回用已取得了較好的效果［3-5］，為行業(yè)資源利用提供了借鑒，但對(duì)進(jìn)水中有機(jī)物的含量限制較為嚴(yán)格。納濾作為一種壓力膜分離技術(shù)，可在高溫、高酸堿含量等苛刻的條件下運(yùn)行，能有效地去除水中的鹽分和有機(jī)物［6］。目前，納濾技術(shù)在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用［7-11］。

本工作以江蘇某工廠印染漂白廢水（簡(jiǎn)稱廢水）為研究對(duì)象，采用混凝—納濾法對(duì)廢水進(jìn)行處理，透過(guò)液滿足工業(yè)用水回用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［12］。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料、試劑和儀器

實(shí)驗(yàn)用廢水為江蘇某工廠印染漂白廢水，COD為650～700 mg/L，pH 約為9.5，濁度為95～120 NTU，呈白色渾濁狀，經(jīng)定性濾紙過(guò)濾后濁度無(wú)改變。

NF90-4040型卷式納濾膜：美國(guó)陶氏公司。NF90-4040型卷式納濾膜特性見(jiàn)表1。

表1 NF90-4040型卷式納濾膜特性

聚合硫酸鐵（聚鐵）、聚合氯化鋁（聚鋁）：工業(yè)級(jí)，分別配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的水溶液。實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純。

85-2型恒溫磁力攪拌器：常州國(guó)華股份有限公司；PHS-3C型便攜式pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；WGZ-100型散射式光電濁度儀：上海珊科儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 混凝實(shí)驗(yàn)

取廢水200 m L于燒杯中，放置于恒溫磁力攪拌器上，廢水pH在混凝作用范圍內(nèi)時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)不需調(diào)節(jié)pH，加入不同混凝劑，加入量分別為2 000 mg/L（聚鐵、聚鋁為3.5 m L/L）。先以200 r/m in的轉(zhuǎn)速攪拌1～2 m in，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的聚丙烯酰胺溶液1～2 m L，以45 r/m in的轉(zhuǎn)速攪拌3～5 m in，靜置30 min，過(guò)濾，取濾液測(cè)定COD和濁度。

以硫酸溶液為混凝劑時(shí)，取廢水50 m L，滴加硫酸溶液，混勻，用pH計(jì)控制溶液的pH，靜置30 min，過(guò)濾，取濾液測(cè)定COD和濁度。

1.2.2 納濾實(shí)驗(yàn)

以混凝實(shí)驗(yàn)處理后的水樣為進(jìn)水，考察納濾分離效果的影響因素。考察運(yùn)行壓力、pH、運(yùn)行溫度、運(yùn)行時(shí)間因素時(shí)采用全回流方式，濃縮液和透過(guò)液全部回到進(jìn)水桶，保證進(jìn)水的濃度恒定。考察濃縮倍數(shù)（進(jìn)水體積與進(jìn)水桶剩余進(jìn)水體積之比）時(shí)，濃縮液進(jìn)入進(jìn)水桶，透過(guò)液?jiǎn)为?dú)收集。運(yùn)行狀態(tài)間隔20 m in取透過(guò)液、濃縮液各50 m L，測(cè)定COD。

1.3 分析方法

采用重鉻酸鉀法測(cè)定COD［13］；采用濁度儀測(cè)定濁度［13］；采用pH計(jì)測(cè)定pH［13］。

2 結(jié)果與討論

2.1 混凝實(shí)驗(yàn)

2.1.1 混凝劑種類(lèi)對(duì)混凝段廢水COD和濁度去除率的影響

混凝法是去除膠體物質(zhì)最簡(jiǎn)單、有效的方法［14］。混凝劑種類(lèi)對(duì)混凝段廢水COD和濁度去除率的影響見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn)：鐵系和鋁系混凝劑對(duì)廢水COD和濁度均有一定的去除效果，聚鐵和聚鋁效果相對(duì)較好，但去除率未達(dá)到50%；以硫酸溶液為混凝劑時(shí)，COD和濁度去除率最大，混凝效果最好。實(shí)驗(yàn)中觀察到，該廢水能在酸性條件下生成大量白色絮凝體，因此選用硫酸溶液為處理廢水的最佳混凝劑。

圖1 混凝劑種類(lèi)對(duì)混凝段廢水COD和濁度去除率的影響

2.1.2 混凝pH對(duì)混凝段廢水COD和濁度去除率的影響

以硫酸溶液作為混凝劑，混凝pH對(duì)混凝段廢水COD和濁度去除率的影響見(jiàn)圖2。由圖2可知，當(dāng)混凝pH為1.0時(shí)，混凝段COD和濁度去除率分別達(dá)到69.9%和96.9%，混凝效果最佳。混凝后靜置過(guò)濾，濾液澄清。

圖2 混凝pH對(duì)混凝段廢水COD和濁度去除率的影響

2.2 納濾實(shí)驗(yàn)

2.2.1 運(yùn)行壓力對(duì)納濾膜分離性能的影響

當(dāng)運(yùn)行溫度為20 ℃、不調(diào)節(jié)進(jìn)水pH時(shí)，運(yùn)行壓力對(duì)納濾膜分離性能的影響見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn)：膜通量隨運(yùn)行壓力增加而線性增加；COD去除率隨運(yùn)行壓力增加而增加，但當(dāng)運(yùn)行壓力大于1.86 MPa時(shí)，COD去除率開(kāi)始減小。實(shí)驗(yàn)確定最佳運(yùn)行壓力為1.86 MPa。

圖3 運(yùn)行壓力對(duì)納濾膜分離性能的影響

2.2.2 運(yùn)行溫度對(duì)納濾膜分離性能的影響

當(dāng)運(yùn)行壓力為1.86 MPa、不調(diào)節(jié)進(jìn)水pH時(shí)，運(yùn)行溫度對(duì)納濾膜分離性能的影響見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn)：膜通量隨運(yùn)行溫度升高而增大；COD去除率隨運(yùn)行溫度升高而減小。由此確定納濾裝置在常溫（20 ℃）狀態(tài)下運(yùn)行。

圖4 運(yùn)行溫度對(duì)納濾膜分離性能的影響

2.2.3 進(jìn)水pH對(duì)納濾膜分離性能的影響

當(dāng)運(yùn)行壓力為1.86 MPa、運(yùn)行溫度為20 ℃、以氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)進(jìn)水pH時(shí)，進(jìn)水pH對(duì)納濾膜分離性能的影響見(jiàn)圖5。由圖5可知：在pH 1～7范圍內(nèi)，COD去除率隨pH的升高而上升，在pH為7左右達(dá)到最大84%。因此在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中調(diào)節(jié)進(jìn)水pH為7左右。

2.2.4 運(yùn)行時(shí)間對(duì)納濾膜分離性能的影響

當(dāng)運(yùn)行壓力為1.86 MPa、運(yùn)行溫度為20 ℃，進(jìn)水pH為7時(shí)，運(yùn)行時(shí)間對(duì)納濾膜分離性能的影響見(jiàn)圖6。由圖6可見(jiàn)，系統(tǒng)全回流運(yùn)行2 h時(shí)，膜通量及COD去除率即可穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)選擇全回流運(yùn)行2 h后，濃縮液進(jìn)入進(jìn)水桶，透過(guò)液?jiǎn)为?dú)收集。

圖5 進(jìn)水pH對(duì)納濾膜分離性能的影響

圖6 運(yùn)行時(shí)間對(duì)納濾膜分離性能的影響

2.2.5 濃縮倍數(shù)對(duì)納濾膜分離性能的影響

考慮廢水透過(guò)液要滿足工業(yè)回用水標(biāo)準(zhǔn)，即COD不大于60 mg/L，因此有必要考察在滿足工業(yè)回用水標(biāo)準(zhǔn)的前提下可以達(dá)到的濃縮倍數(shù)。當(dāng)運(yùn)行壓力為1.86 MPa、運(yùn)行溫度為20 ℃、進(jìn)水pH為7、運(yùn)行時(shí)間約為20 m in時(shí)，濃縮倍數(shù)對(duì)納濾膜分離性能的影響見(jiàn)圖7。由圖7可見(jiàn)，當(dāng)進(jìn)水濃縮3倍時(shí)，透過(guò)液滿足工業(yè)回用水標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)COD去除率可達(dá)80%以上。

圖7 濃縮倍數(shù)對(duì)納濾膜分離性能的影響

2.3 混凝—納濾出水水質(zhì)

混凝實(shí)驗(yàn)以硫酸為混凝劑、混凝pH為1.0，納濾實(shí)驗(yàn)運(yùn)行壓力為1.86 MPa、運(yùn)行溫度為20 ℃、進(jìn)水pH為7、濃縮倍數(shù)為1時(shí)，混凝—納濾各級(jí)出水水質(zhì)見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)：混凝—納濾出水COD降至30 mg/L左右，總COD去除率達(dá)到95.4%，總濁度去除率100%，滿足GB/T19923—2005《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》的工業(yè)用水回用標(biāo)準(zhǔn)。

表2 混凝—納濾各級(jí)出水水質(zhì)

3 結(jié)論

a） 采用混凝—納濾法處理印染漂白廢水，混凝實(shí)驗(yàn)中以硫酸為混凝劑時(shí)混凝效果最好，當(dāng)混凝pH為1.0時(shí)，混凝出水的COD和濁度去除率分別達(dá)到69.9%和96.9%。

b）混凝處理后的濾液進(jìn)入納濾裝置，納濾最佳運(yùn)行條件為運(yùn)行壓力1.86 M Pa、運(yùn)行溫度20 ℃、進(jìn)水pH 7、濃縮倍數(shù)1。在此條件下，納濾出水COD降至30 mg/L左右，總COD去除率達(dá)到95.4%；濁度為0；總濁度去除率為100%，滿足GB/ T19923—2005《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》的工業(yè)用水回用標(biāo)準(zhǔn)。

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Treatment of Bleaching W astewater in Dyeing and Printing Plant by Coagulation-Nanofiltration

Bi Qin，Xu Yufang，Zhao Yuming

（State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse，Nanjing University，Nanjing Jiangsu 210046，China）

The bleaching wastewater in a dyeing and Printing plant was treated by coagulation-nanofiltration process. The effects of coagulants and operation conditions on the effluent COD and turbidity were studied. The optimum conditions for coagulation are as follows：sulfuric acid used as coagulant，coagulation pH 1.0. The optimum conditions for nanofiltration are as follows：running pressure 1.86 MPa，running temperature 20 ℃，influent pH about 7，concentration multiple 1. Under these conditions，the COD of nanofiltration effluent is decreased to about 30 mg/L with 95.4% of total COD removal rate，the effluent turbidity is 0 with 100% of total turbidity removal rate. The quality of the effluent can meet the industrial water reuse standards.

dyeing；bleaching；coagulation；nanofiltration；wastewater treatment

TQ1162

A

1006-1878（2012）04 - 0347 - 04

2012 - 03 - 22；

2012 - 04 - 24。

畢琴（1987—），女，湖北省黃岡市人，碩士生，研究方向?yàn)樗幚怼⑶鍧嵣a(chǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等。電話 15850776049， 電郵 biqin_2006@126.com。聯(lián)系人：趙玉明，電話 13645150990，電郵 zym409@sina.com。

（編輯 張艷霞）