印染廢水膜法回用中的問題及解決方案
來源：印染廢水處理
發表時間：2016-10-20
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導讀：印染廢水具有水量大、污染物含量高、色度大、生化性差和水質變化大等諸多特點,處理難度高。GB4287--2012《紡織染整T業水污染物排放標準》的頒布實施,以及產業升級、水價提升和排放總量控制等措施陸續出臺,要求印染企業必須對廢水進行深度處理及回用。目前,以MBR(膜生物反應器）、UF(超濾)和RO(反滲透)為深度處理核心路線的膜法水處理技術日益得到推廣應用。但由于各種原因,這類膜法水處理系統在使用過程中出現多種問題,很多印染企業甚至對該技術的可靠性和有效性產生懷疑。其實,絕大多數問題并非出白膜技術本身,而是設計施工.方或運行管理方所致,包括對膜法水處理存在很多技術性誤解等。
1.1膜系統處理能力下降
膜系統運轉一段時間后,有時處理能力明顯下降,達不到設計產能。產生這種現象的原因主要與膜系統工作環境、選型設計、安裝施工、運行管理和膜產品性能等有關。此外,與膜系統(MBR、UF或RO)本身也有一定關系。
(1)工作環境
印染廢水水溫低于設計溫度(常見于季節性變化),會導致膜出水性能下降;水質中污染物種類、濃度和水體黏度的變化,也會導致膜的透水性能低于預期值。解決這些問題,需要在膜系統設計之初,考慮全年最 低水溫和水質的波動幅度,在選膜面積時留m一定的安全余量。
(2)選型設計
由于設計經驗不足,過多考慮成本導致選用的膜面積安全余量不足,對膜的產水通量估計過高等,都會使膜達不到設計產能。無論是MBR膜、UF膜還是RO膜,都必須保證足夠的膜面積。需按照穩定膜通量而 非初始通量來進行選型設計。
壓力不足、流體分布不均,導致水流或氣流偏流,也會影響整體膜性能,對于UF系統和RO系統更是如 此。對于RO系統,膜面流速過低,會導致污染物沉積,引起堵塞。解決的方法是改善泵、水路和氣路設計, 使多組膜能均擔處理負荷,避免部分膜超負荷產水,而部分膜未發揮作用。
若清洗維護功能設計小足,尤其是無產水白沖洗功能,可通過改善氣洗、水洗和藥洗設計,設置合適的 沖洗頻率和水量等參數加以解決。
進膜前無前置過濾保護設施,會導致膜系統堵塞。解決方法為:對于MBR系統,增設1~3 mm超細格柵;對于UF系統,增設100μm級粗濾器;對于RO系統,增設5μm級精密濾器。 UF及RO系統中,還會產生微生物黏泥堵塞,影響膜正常產水。解決方法為:增設紫外線滅菌器或投加殺菌劑;對于RO膜系統,選用無磷阻垢劑,減緩微生物滋生;定期對系統進行清洗維護。
前處理能力設計過低或效果變差,導致進膜水質惡化,對膜系統尤其是RO系統影響很大。解決方法為:改善前處理,保證膜系統進水水質;對于UF系統,改善其前置過濾器效果;對于RO系統,保證進水污染指數(SDI)合格。
(3)安裝施工
膜系統制造安裝過程中,未及時清理雜物會導致雜質殘留過多,從而影響膜的產水性能。尤其是焊渣、 尖銳或絲狀物等,嚴重時會導致膜絲、膜片破損。對于MBR膜,需將池內雜質清理干凈后再進水;對于UF及 RO系統,先將前段管路系統沖洗干凈,運轉前置過濾器,然后再進水。
(4)運行管理
正確加入藥劑,尤其是阻垢劑,對RO系統非常重要。此外,還要根據工況及時沖洗或采取藥洗,恢復膜性能。 設計經驗不足導致回收率過高,或人為操作超過設計回收率,也會導致膜處理能力的下降。對uF系統,可采用錯流過濾而非死端過濾;對RO膜要加大濃水排放,降低回收率,減少膜串聯的數量或加大回流量。
(5)膜產品性能
膜本身的抗污染性和親水性差,穩定通量值低,運轉一段時間后,也會使膜的處理能力降低。對此,可選用抗污染性強、清洗恢復性好的PVDF(聚偏氟乙烯)材質膜。對于MBR和uF系統,要選用耐久且親水性好的膜。
1.2膜使用壽命縮短或需頻繁清洗
膜使用壽命周期短體現在兩個方面:
一是膜本身永久性受損,不能再產出足量、足質的水,需要更換才能解決;
二是膜受嚴重污染后暫時性受損,需要頻繁清洗才能恢復產水能力,實際使用時問和清洗周期較短,難以適應生產要求。該問題可從工藝設計上加以解決,如提高膜本身的質量,同時加強環境、制造施工和運行管理等。
(1)設計
保護性設計不足,會導致膜產生不可恢復性受損。根據受損的種類不同,其解決方法也各異。例如,為避免膜絲、膜片被劃傷,可加裝前置過濾器;為防止RO膜被氧化性物質氧化,加裝ORP儀表和還原劑自動投 加裝置;為防止超壓性物理損傷,可加裝壓力保護設施;為防止膜絲、膜片受水錘沖擊破裂,需設計減緩水錘細節。
設計經驗欠缺或過于節省材料成本,會造成實際選用膜面積嚴重不足;單位面積超負荷運轉、污染嚴 重,也需頻繁清洗。為此,膜面積需要根據穩定膜通量選型設計”對無經驗水質,需通過中試驗證設計數據。
對于RO系統,膜串聯數量過多,亦會導致后段膜污染嚴重且難以清洗恢復。解決方法是合理設計RO 膜的串聯數量,當采用兩段式RO設計時,設計分段清洗。
此外,前處理能力偏小,導致膜進水水質超標,強行運轉,亦會縮短膜的使用壽命。對此,需改善前處理 T藝,保證膜系統進水水質符合要求。
(2)膜產品
UF/MBR膜受膜絲材料和制造工藝限制,易斷絲,抗污染性和抗老化性差,反洗及拉伸強度低。推薦選用長壽命、高抗拉強度的編織管增強PVDF膜。 RO膜流通通道小、膜片抗污染性差,應盡量選用寬流道RO膜,根據水質有針對性地選取抗污染膜。
(3)制造、施工
制造安裝過程中,膜系統混人雜物尤其是尖利異物,會劃傷膜絲、膜片。解決方法為:對于MBR膜,需將池內雜質清理干凈后再進水;對于UF及RO系統,必須先將前段管路系統沖洗干凈后,運轉前置過濾器,然后再進水。
(4)運行管理
未正確或及時加藥,尤其是RO系統的阻垢劑投加不及時,會導致膜嚴重堵塞。在設計正確的前提下, 按操作規程正確運營維護。
膜系統在高壓差下運轉,會導致超微濾膜絲斷裂和RO膜片受損。為此,需巡檢跨膜壓差和膜組壓降, 根據T況及時進行恢復性清洗,嚴防超壓差運轉。
化學清洗時,強酸、強堿和強氧化性藥劑會使膜產生不可恢復性的化學損傷。因此,操作者需熟練掌握化學清洗工藝,避免強酸和強堿環境;而RO膜則嚴禁采用強氧化性藥劑清洗。
(5)環境
水溫高于45°C,會使膜的使用壽命縮短。一般需將水溫控制在40。C以下,必要時采取降溫措施。 對于RO系統,廢水中含有強氧化性物質或易沉淀物質,會導致膜使用周期縮短。設計系統時,從其安全性角度考慮,增加預處理安全余量,加裝保護性停機設計,可避免引發這類問題。
1.3膜系統運行成本高
MBR、UF系統的運行成本并非很高;RO系統因為有高壓泵,且需投加專用阻垢劑,運行成本較高。從優化設計角度人手,可從以下幾方面降低RO系統的運行成本:
(1)選擇超低壓反滲透膜
常規反滲透膜運行壓力為1.3~1.5 MPa,超低壓反滲透膜運行壓力為0.8 MPa左右甚至更低(與水溫密切 相關),可節約30%以上電耗。對于大型RO系統,基本可抵消膜70%以上的年折舊費用,節約更為顯著。
(2)高壓泵配變頻器
高壓泵配變頻器除了可以減緩水泵啟動時的水錘沖擊,還可通過設定合理的運行壓力,降低閥門節流耗能,全年至少可季度性節能15%以上。 (3)合理計算阻垢劑投加量通過分析水質數據,優化藥劑投加量,通常可節約20%甚至更高的藥劑費用。
(4)適當增加膜的數量,降低運行壓力
通過適當增大膜面積,可在一定程度上降低膜的運行壓力,降低電耗。
(5)MBR或UF產水與RO產水混用
RO產水水質較優,通常可以與一定比例的MBR或uF產水混合,提高系統回收率,降低RO系統的運行規模,從而節約運行成本。
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