平板膜技術處理退漿廢水的研究

黃永茂（河北化工醫藥職業技術學院,石家莊 050026）

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平板膜技術處理退漿廢水的研究

黃永茂
（河北化工醫藥職業技術學院,石家莊 050026）

摘 要：以R箱水為實驗物料，使用平板膜裝置，考察了PW、GK、GH、DK四種膜在不同壓力、溫度、濃縮時間等條件下的CODCr去除率和色度的比較。

關鍵詞：退漿廢水；平板膜；膜分離；印染廢水

我國是印染大國，印染廢水的排放量占工業廢水排放量的1/10。印染廢水主要指印染工藝中經過退漿、漂白、洗毛、染色、整理等工序排出的廢水，其中退漿廢水水量較小, 占整個印染廢水的約15%左右；退漿廢水COD排放量占整個印染工序總排放量的50%～55%但在中［1,2］。退漿廢水中的聚乙烯醇、CMC 和表面活性劑含量很大，廢水可生化降解性大大降低，使傳統的活性污泥法的處理效果降低。其中聚乙烯醇是化學性質穩定的高聚物，難生物降級且價格昂貴，流失會造成經濟損失，宜回收使用。

膜分離技術是以濃度梯度、電勢梯度及壓力梯度作為推動力，利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，通過膜對混合物中各組分選擇滲透作用的差異進行分離、提純和富集的方法。采用膜分離技術可以降低污水處理量、回收聚乙烯醇和染料，即能減少污水處理成本又能回收部分原料，近年來已在印染廢水處理、染料回收及除鹽、PVA和羊毛脂的回收等方面取得了較好的效果。目前用于印染廢水處理的膜技術主要有微濾、超濾、納濾、反滲透等膜技術，隨著膜技術的發展，在減少企業的運行成本、提高企業的競爭力和效益等方面會發揮更大的作用。

1 實驗部分

1.1 有機膜與實驗裝置

表1 實驗所用膜

圖1 實驗裝置流程圖

1.2 實驗藥品及儀器

取自某印染廠R箱水為原料，實驗所有化學藥品硫酸銀、十二烷基磺酸鈉、濃硫酸、硫酸亞鐵銨、氫氧化鈉、重鉻酸鉀、檸檬酸均為分析純。實驗儀器平板膜實驗裝置（自制）、電導率（DDS -307，上海精密科學儀器有限公司）、TOC測量儀（Apollo9000，美國泰克瑪有限公司）、分析天平（AR1530，奧豪斯國際貿易（上海）有限公司）。

1.3 實驗操作

向料槽中加入3.5 L～4 L料液，開啟儀器。調節壓力至所需值并維持恒定，接通部冷卻水等待料液升溫，升至實驗所需溫度后，用冷卻水控制恒溫。在選膜實驗中，保持溫度和旁路流量恒定，測量不同壓力下的滲透通量值記錄并取樣，每變換一次壓力后，要穩定5分鐘在進行測量。濃縮實驗中，保持壓力和溫度恒定，按一定的時間間隔或按一定的滲透液體積間隔測量滲透通量，記錄并合理安排取樣。

2 結果與討論

2.1 壓力影響

圖2 不同膜的滲透通量隨壓強的變化

從圖2中可以看到，隨著壓強的增大，推動力就會增大，滲透通量明顯增加。由于濃差極化的作用，當滲透通量達到臨界通量時增加非常緩慢的。隨著壓強增大，膜污染的速度加快，也會使滲透通量的增加變緩。膜孔大小順序為PW膜＞GK膜＞GH膜＞DK膜，滲透通量的大小是PW膜＞GK膜＞GH膜＞DK膜，滲透通量與膜孔成正比。

圖3 不同膜的滲透液CODCr隨壓強的變化

圖4 不同膜的CODCr去除率隨壓強的變化

從圖3和圖4中可以看出，GK膜、GH膜、DK膜滲透液的CODCr及CODCr去除率隨壓強的增加幾乎沒有什么變化，由于膜孔的比較小，對壓強的敏感度不高，所以增加幅度比較小，而PW膜因為膜孔非常大，對壓強的敏感度比較高，隨壓強的增大，PW膜滲透液的CODCr增加，CODCr去除率下降。綜合考慮PW膜不適合用來處理退漿水的，其他膜各有優點，選擇2.0 MPa為適宜的操作壓強。

2.2 溫度的影響

從圖5、圖6和圖7可以看出，在同一壓強下，50 ℃ 下GH膜的滲透通量比40 ℃ 大，50℃下GH膜的滲透液CODCr比40 ℃高，CODCr的去除率比40℃低。

從圖8中可以看出，在同一壓強下，從圖8、圖9和圖10可以看出，在同一壓強下，50℃下GH膜的滲透通量比40 ℃大，50℃GH膜的滲透液CODCr比40℃高，CODCr的去除率比40℃低。隨著溫度的升高，料液中的粒子運動加劇，從而增加了耗氧物質的透過，隨著溫度的升高滲透液的CODCr升高，CODCr的去除率下降。從CODCr去除率考察，40 ℃是平板膜處理退漿水更合適的溫度。

圖5 不同溫度下GH膜滲透通量隨壓強的變化

圖6 不同溫度下GH膜滲透液CODCr隨壓強的變化

圖7 不同溫度下GH膜滲透液CODCr去除率隨壓強的變化

圖8 不同溫度下DK膜滲透通量隨壓強的變化

圖9 不同溫度下DK膜滲透液CODCr隨壓強的變化

圖10 不同溫度下DK膜滲透液CODCr去除率隨壓強的變化

2.3 濃縮時間影響

從圖11中可以看出濃縮過程中，滲透通量隨著濃縮時間的增加而下降且下降比較明顯。膜一直處于2.0 MPa壓強下，而且濃縮時間比較長，膜可能會由于受壓膜孔變小，從而導致滲透通量下降。隨著濃縮時間的增加，料液中的某些粒子可能會堵塞膜孔，膜受到污染從而導致滲透通量下降。隨著濃縮時間的增加，在膜的表面會產生濃度極化，也會導致滲透通量下降。

從圖12和圖13中可以看出濃縮過程中滲透液CODCr隨濃縮時間的增加而增加，相應的CODCr的去除率下降，但幅度都較小。隨著濃縮時間的的增加，滲透液不斷的取出，在膜的兩側產生越來越大的濃度差，增加了料液中的耗氧物質的透過，即滲透液的CODCr增加，CODCr去除率下降。濃度差的變化不是很大，而溫度、壓強是恒定的，所以滲透液的CODCr及CODCr去除率變化幅度不大。

從圖14可以看出，隨著濃縮時間的增加，滲透液的電導率是下降的。隨著濃縮時間的增加，在膜的表面會產生濃度極化，從而阻擋了一些離子的通過，滲透液的電導率是下降的。

從圖15可以看出，隨著濃縮時間的增加，滲透液TOC是明顯增大的，隨著濃縮時間的增加，滲透液不斷的被取出，濃縮液的濃度越來越高，在膜的兩側產生越來越大的濃度差，增加了有機物的透過，所以滲透液的TOC是不斷增大的。

圖11 濃縮過程不同膜的滲透通量衰減曲線

圖12 濃縮過程不同膜滲透液CODCr的變化

圖13 濃縮過程不同膜CODCr去除率的變化

圖14 濃縮過程中滲透液電導率的變化

圖15 濃縮過程中滲透液TOC的變化

表2 濃縮前后退漿水色度的變化

2.4 色度的測定

因為GK膜、GH膜、DK膜的截留分子量大小順序是GK膜＞GH膜＞DK膜，所以滲透液色度也是GK膜＞GH膜＞DK膜。

3 結論

（1）滲透通量的大小是PW膜＞GK膜＞GH膜＞DK膜；GK、GH、DK膜滲透液的CODCr及CODCr去除率隨壓力變化不明顯，PW膜隨壓力增加，分離效果下降。選擇2.0 MPa為適宜的操作壓強；（2）在同一壓強下，GH膜和DK膜50℃下的滲透通量比40 ℃大，50℃GH膜的滲透液CODCr比40 ℃高，CODCr的去除率比40 ℃低。選擇40℃作為操作溫度為宜；（3）在40 ℃、2.0 MPa下隨著濃縮時間的增加，膜的滲透通量下降，CODCr去除率基本不變，滲透液電導率下降，滲透液TOC增大，選擇DK膜為適宜的膜。

參考文獻：

［1］鄭祥,魏源送,樊耀波等.膜生物反應器在我國的研究進展［J］.給水排水,2002,28（12）：105-110.

［2］陳偉,佟玲，陳文清等.膜分離技術在印染廢水分質處理與分段回用中的應用［J］.環境污染與防止,2008,30（07）：62-66.

項目：河北省科技廳課題,項目編號13273615。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.036

作者簡介：黃永茂（1979-），男，講師，研究方向：化工工藝、污水處理等。