3.3 膜污染和清洗
微滤膜污染分为两个部分:一是液体中的胶体物质及大分子物质会与膜发生相互作用,在膜面上沉积形成一层凝胶层,又称滤饼层;二是一些无机盐等固体悬浮物进入膜孔,引起膜孔堵塞。
目前,如何消除膜污染、强化过滤通量是国内外技术人员一大研究热点,己有的措施和控制方法主要是物理、化学法。物理法一般是指用高速水冲洗、空曝气清洗、海绵球机械擦洗和反冲洗(空气反吹冲洗、水反冲洗)及近年来研究较多的超声波清洗等,其特点是简单易行。化学清洗通常是用化学清洗剂,如稀碱、稀酸、酶、表面活性剂、络合剂和氧化剂等。此外,一些新的方法也正在开发中,如在进料液中充入气体、采用脉冲流动、让膜处于旋转状态等。
3.4 微滤膜技术在印染废水处理过程中的应用
在MF用于印染废水处理方面,人们也已经做了相当多的工作。王振余等人[2]采用孔径为0.11μm的炭膜考察了甲基紫、蒽醌兰、直接染料大红、直接染料翠兰等多种染料的脱色效果,染料的截留率都在95%以上。李文翠等人[3]采用经椰壳炭化、粘结成型制备的植物基微滤炭膜(孔径为0.5~1.0μm),研究了所制炭膜对印染废水的处理效果。结果表明,对蒽醌蓝染料分子(分子量为518)的截留率最高可达99%以上,并初步探讨了炭膜处理印染废水的机理。陶瓷微滤膜对含活性染料废水的脱色率可达98%以上,透过液可作为回水使用;稀HNO3水溶液对陶瓷膜具有很好的清洗效果。氧化铝微滤膜对不溶性染料的截留率能高达98%;而对于各种可溶性离子染料,经加入表面活性剂预处理后,脱色率也可达96%~98%。在高聚物膜方面,采用Fenton试剂和聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微滤膜对含有活性艳红X-3B染料废水的研究表明,色度平均去除率达92%,COD平均去除率可达53%以上。
然而,由于微滤膜的截留颗粒直径一般在0.02~10μm之间,比印染废水中的多数物质的直径大,因而微滤的应用相当有限。尽管MF可与絮凝等技术结合使用,以提高分离效率,但这会增加处理成本,并产生二次污染。因而,MF主要被用于染色废浆和洗涤水中不溶物和悬浮固体物(如胶体)等的脱除,以及超滤、纳滤和反渗透过程的前处理。
4 染色废水中色度去除和染料回收
染色废水主要来源于染色浴,水量较大,主要含染料、染色助剂、表面活性剂甚至有毒物质等,水质随所用染料不同而不同,一般呈强碱性,特别是硫化染料和还原染料的染色废水,pH值可达10以上,色度很高,COD比BOD5高很多,可生化性较差[4]。由于染料品种繁多,染色废水的处理需根据染料的种类、分子量、水溶性等性质,选择适宜的膜材料和膜分离技术。经过膜分离后的透过液可循环使用,浓缩液用于回收染料。 由于微滤膜的截留粒径比染色废水中的多数染料直径大,因而微滤的应用经常与吸附、絮凝等预处理技术结合,以提高分离效率。但这也会增加处理成本,并可能产生二次污染。对于靛蓝类等不溶性染料,其直径一般都在0.5~2.0μm,可选择微滤或超滤技术处理。
20世纪80年代,有人开发了管式超滤膜回收染色废水中的靛蓝染料,该过程将截留的染料还原成可溶性染料后再循环利用。比较聚偏氟乙烯微滤膜和絮凝法对靛蓝染料废水的处理结果,结果表明:采用膜分离技术时靛蓝染料截留率可在99%以上,其经济成本也优于传统的絮凝法。
5 结语
膜分离技术作为一种新型和高效的水处理技术已得到普遍重视。印染废水种类多、成分复杂,如果各部分废水混合后再处理,很难找到一种合适的解决工艺。膜分离技术处理印染废水是一条在经济性和技术上都具有很强可行性的途径,并已在一些印染废水的处理方面得到了实际应用。膜分离法不仅可以有效地处理印染废水,达到排放标准,而且可以回收部分染料和印染助剂、提高水的利用率和能量利用率,因而必将具有广阔的应用前景。因此,在治理中应清浊分流、分质处理、分段回用,充分发挥各个优势,以便找到膜分离的最佳工艺参数,使膜分离技术在印染废水处理上实现工业化。膜分离技术是一种清洁生产工艺,能实现分离资源并回用,具有巨大的环境效益和经济效益。
然而,需要指出的是,膜分离技术在印染废水的应用方面还存在着一些需要解决的问题,如污垢的形成和膜孔的堵塞问题,有机膜的耐热性和防菌性差、无机膜的成本高的问题,膜的寿命问题,膜分离设备一次性投资高的问题,高效清洁廉价的浓缩液和截留物的后处理技术问题等。只有当这些问题得到较好的解决,膜分离在印染废水的处理方面才能得到广泛的应用。
参考文献:
[1]郑 祥,魏源送,樊耀波,等.膜生物反应器在我国的研究进展[J].给水排水,2002,28(12):52~53.
[2]王振余,郭树才.炭膜处理染料水溶液的研究[J].膜科学与技术,1997,17(5):7~10.
[3]李文翠,郭树才.炭膜处理印染废水的研究[J].碳素,2000(1):35~37.
[4]何陆春,葛晓青,赵 景,等.光催化氧化和膜处理染色废水及其回用[J].染整技术,2002,27(10):23~24.