印染廢水膜法回用中的問題及對策

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(zhì)變化大等諸多特點，處理難度高[1-4]。GB4287—2012《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的頒布實施，以及產(chǎn)業(yè)升級、水價提升和排放總量控制等措施陸續(xù)出臺，要求印染企業(yè)必須對廢水進(jìn)行深度處理及回用。

目前，以MBR(膜生物反應(yīng)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(shù)日益得到推廣應(yīng)用[5-6]。但由于各種原因，這類膜法水處理系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)多種問題，很多印染企業(yè)甚至對該技術(shù)的可靠性和有效性產(chǎn)生懷疑。其實，絕大多數(shù)問題并非出自膜技術(shù)本身，而是設(shè)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(shù)性誤解等。

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1關(guān)鍵問題及解決方案

1.1膜系統(tǒng)處理能力下降

膜系統(tǒng)運轉(zhuǎn)一段時間后，有時處理能力明顯下降，達(dá)不到設(shè)計產(chǎn)能。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要與膜系統(tǒng)工作環(huán)境、選型設(shè)計、安裝施工、運行管理和膜產(chǎn)品性能等有關(guān)。此外，與膜系統(tǒng)(MBR、UF或RO)本身也有一定關(guān)系。

(1)工作環(huán)境印染廢水水溫低于設(shè)計溫度(常見于季節(jié)性變化)，會導(dǎo)致膜出水性能下降;水質(zhì)中污染物種類、濃度和水體黏度的變化，也會導(dǎo)致膜的透水性能低于預(yù)期值。解決這些問題，需要在膜系統(tǒng)設(shè)計之初，考慮全年低水溫和水質(zhì)的波動幅度，在選膜面積時留出一定的安全余量。

(2)選型設(shè)計由于設(shè)計經(jīng)驗不足，過多考慮成本導(dǎo)致選用的膜面積安全余量不足，對膜的產(chǎn)水通量估計過高等，都會使膜達(dá)不到設(shè)計產(chǎn)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(wěn)定膜通量而非初始通量來進(jìn)行選型設(shè)計。

壓力不足、流體分布不均，導(dǎo)致水流或氣流偏流，也會影響整體膜性能，對于UF系統(tǒng)和RO系統(tǒng)更是如此。對于RO系統(tǒng)，膜面流速過低，會導(dǎo)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(shè)計，使多組膜能均擔(dān)處理負(fù)荷，避免部分膜超負(fù)荷產(chǎn)水，而部分膜未發(fā)揮作用。

若清洗維護功能設(shè)計不足，尤其是無產(chǎn)水自沖洗功能，可通過改善氣洗、水洗和藥洗設(shè)計，設(shè)置合適的沖洗頻率和水量等參數(shù)加以解決。進(jìn)膜前無前置過濾保護設(shè)施，會導(dǎo)致膜系統(tǒng)堵塞。解決方法為：對于MBR系統(tǒng)，增設(shè)1~3mm超細(xì)格柵;對于UF系統(tǒng)，增設(shè)100μm級粗濾器;對于RO系統(tǒng)，增設(shè)5μm級精密濾器。

UF及RO系統(tǒng)中，還會產(chǎn)生微生物黏泥堵塞，影響膜正常產(chǎn)水。解決方法為：增設(shè)紫外線滅菌器或投加殺菌劑;對于RO膜系統(tǒng)，選用無磷阻垢劑，減緩微生物滋生;定期對系統(tǒng)進(jìn)行清洗維護。

前處理能力設(shè)計過低或效果變差，導(dǎo)致進(jìn)膜水質(zhì)惡化，對膜系統(tǒng)尤其是RO系統(tǒng)影響很大。解決方法為：改善前處理，保證膜系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì);對于UF系統(tǒng)，改善其前置過濾器效果;對于RO系統(tǒng)，保證進(jìn)水污染指數(shù)(SDI)合格。

(3)安裝施工膜系統(tǒng)制造安裝過程中，未及時清理雜物會導(dǎo)致雜質(zhì)殘留過多，從而影響膜的產(chǎn)水性能。尤其是焊渣、尖銳或絲狀物等，嚴(yán)重時會導(dǎo)致膜絲、膜片破損。對于MBR膜，需將池內(nèi)雜質(zhì)清理干凈后再進(jìn)水;對于UF及RO系統(tǒng)，先將前段管路系統(tǒng)沖洗干凈，運轉(zhuǎn)前置過濾器，然后再進(jìn)水。

(4)運行管理正確加入藥劑，尤其是阻垢劑，對RO系統(tǒng)非常重要。此外，還要根據(jù)工況及時沖洗或采取藥洗，恢復(fù)膜性能。設(shè)計經(jīng)驗不足導(dǎo)致回收率過高，或人為操作超過設(shè)計回收率，也會導(dǎo)致膜處理能力的下降。對UF系統(tǒng)，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(lián)的數(shù)量或加大回流量。

(5)膜產(chǎn)品性能膜本身的抗污染性[1]和親水性差，穩(wěn)定通量值低，運轉(zhuǎn)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(fù)性好的PVDF(聚偏氟乙烯)材質(zhì)膜。對于MBR和UF系統(tǒng)，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(xiàn)在兩個方面：一是膜本身永性受損，不能再產(chǎn)出足量、足質(zhì)的水，需要更換才能解決;二是膜受嚴(yán)重污染后暫時性受損，需要頻繁清洗才能恢復(fù)產(chǎn)水能力，實際使用時間和清洗周期較短，難以適應(yīng)生產(chǎn)要求。該問題可從工藝設(shè)計上加以解決，如提高膜本身的質(zhì)量，同時加強環(huán)境、制造施工和運行管理等。

(1)設(shè)計保護性設(shè)計不足，會導(dǎo)致膜產(chǎn)生不可恢復(fù)性受損。根據(jù)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(zhì)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(shè)施;為防止膜絲、膜片受水錘沖擊破裂，需設(shè)計減緩水錘細(xì)節(jié)。

設(shè)計經(jīng)驗欠缺或過于節(jié)省材料成本，會造成實際選用膜面積嚴(yán)重不足;單位面積超負(fù)荷運轉(zhuǎn)、污染嚴(yán)重，也需頻繁清洗。為此，膜面積需要根據(jù)穩(wěn)定膜通量選型設(shè)計[2]，對無經(jīng)驗水質(zhì)，需通過中試驗證設(shè)計數(shù)據(jù)。

對于RO系統(tǒng)，膜串聯(lián)數(shù)量過多，亦會導(dǎo)致后段膜污染嚴(yán)重且難以清洗恢復(fù)。解決方法是合理設(shè)計RO膜的串聯(lián)數(shù)量，當(dāng)采用兩段式RO設(shè)計時，設(shè)計分段清洗。

此外，前處理能力偏小，導(dǎo)致膜進(jìn)水水質(zhì)超標(biāo)，強行運轉(zhuǎn)，亦會縮短膜的使用壽命。對此，需改善前處理工藝，保證膜系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)符合要求。

(2)膜產(chǎn)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(yīng)盡量選用寬流道RO膜，根據(jù)水質(zhì)有針對性地選取抗污染膜。