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[摘要] 将膜生物反应器(MBR)与反渗透(RO)工艺相结合,对印染废水二沉池出水进行深度处理,利用MBR进一步去除有机污染物,利用RO脱盐、脱色。运行结果表明,出水水质可满足生产工艺回用水要求。
[关键词] MBR-RO组合工艺 印染废水 回用水
1 引言
印染废水的处理一直是我国废水治理的重点和难点。其主要特点为有机物成分复杂、难降解物质多、色度高、水质变化大等[1]。现在主要采用物化处理加生化处理的方法对其进行处理,但普遍存在着出水COD偏高,脱色效率不高等问题[2]。经此处理后的废水只能达标排放,而不能作为工艺回用水。
MBR-RO双膜法工艺用于市政废水回收[3,4]和工业废水回用[5]在国内外已有相应的报道并应用于实际工程[6]。MBR工艺可将大部分污染物的浓度降低到可接受的范围;RO可进一步提高出水水质,脱除大部分的盐离子,以满足生产工艺用水水质要求。
江苏盛虹集团是吴江市最大的印染企业,产生的印染废水经生化处理后二沉池出水COD、色度较高,不能满足回用水要求。为此,盛虹集团经过考察,采用威士邦膜科技有限公司开发的浸没式超滤(MBR)+反渗透工艺对二沉池出水进行深度处理,实现印染废水的循环回用,减少自来水取水量。
2 工程部分
2.1 水量水质
以二沉池出水作为MBR进水,二沉池出水水量为10000m3/d,二沉池出水水质如表1所示,经深度处理后的出水水质达到回用水质要求,见表2。
2.2 废水处理工艺
废水回用的要求是回用水水质稳定、设备操作方便灵活、处理成本低。传统的印染废水深度处理工艺存在工艺流程长、运行成本较高,出水水质不稳定等缺点。
为此,威士邦膜科技有限公司在大量小试和现场中试的基础上,采用浸没式超滤MBR+RO双膜法回用处理工艺。该工艺主要由浸没式超滤和RO两部分组成。
2.2.1工艺流程
盛虹集团印染废水回用处理工艺流程如下:
二沉池出水→MBR→RO→回用。
MBR集传统RO预处理混凝、砂滤、碳滤和超滤于一体,缩短工艺流程,减少占地面积,节省药剂费和电费;RO采取单段、大流量设计,系统回收率可达80%。
2.2.2工艺特点
该工艺具有以下特点:①与传统MBR相比,污泥负荷低,其MLSS在1000mg/L～2000mg/L之间,这样能提高单位膜面积产水量,减少工程投资;②系统运行效率高,能耗低;③比传统柱式超滤易清洗,MBR采用外压式过滤,可及时进行在线或离线清洗;④RO采用短流程大流量设计,能有效抵抗污染,延长清洗时间;⑤系统流程短占地面积小;⑥系统自动化程度高,操作简单、管理方便、运行成本低。
2.2.3主要设备设计参数
2.2.3.1 MBR系统:主要由膜组件、膜机架、抽吸泵和鼓风机、PLC自控系统以及相应清洗加药系统组成。膜组件型号为SMF-1010,膜面积10m2/片,膜总数量960片;抽吸泵型号为25WZL-AD,流量105m3/h,三用一备;鼓风机型号为FSR125,风量7.25m3/min,功率7.5KW,三用一备;膜机架为不锈钢材质,尺寸为4.0m(L)×0.68 m(W)×2.0 m(H)。
2.2.3.2 RO系统:主要由RO膜元件、多级离心泵2台、立式泵2台、加药系统、精密过滤器和PLC自控系统等组成。膜元件型号为VS8040,288支;多级离心泵型号为CDL85-60,功率45KW;立式离心泵型号为IHG150-315,功率30KW。
3 工程运行结果与讨论
对工艺各段出水检测结果表明:MBR-RO组合工艺对二沉池出水具有优良的处理效果,MBR能降低大部分污染物的浓度,RO进一步提高出水水质尤其是除盐、脱色效果明显,使出水水质符合回用水标准。
3.1 处理效果
3.1.1 电导率
图1显示RO 系统20天出水电导率值,MBR出水的平均电导率为1721.7μS/cm时,RO系统膜出水的平均电导率为24.3μS/cm,表明RO膜系统对离子有很好的截留作用。
图2、图3 分别为RO系统运行20天出水的色度和浊度的变化。由图可见,当MBR出水的平均色度在10.3,平均浊度在0.16NTU时,RO系统出水的平均色度为1.8,平均浊度为0.1NTU。由于RO膜对色度、浊度物质有很好的去除作用,RO系统出水色度均小于2,浊度均小于0.12NTU。
3.1.3 COD
图4显示了RO系统对COD的去除效果,在MBR出水COD平均浓度为83.3mg/L时,RO系统出水平均COD为5.3mg/L,可以看出RO系统对COD的截留作用显著。
3.1.4 SDI
SDI(silt density index)指污染密度指数,亦称污染指数(fouling index , FI),通常用于表征RO过滤水中胶体和颗粒物的含量,是反映RO和NF等膜分离过程有效运行的重要指标。RO和NF对原水SDI值要求<5。图5给出了运行期间MBR出水的SDI值变化,其SDI<4,可完全满足RO原水的要求,保证RO渗透过程的顺利进行,也说明MBR对浊度物质具有良好的去除作用。
3.2 出水水质
结合RO系统出水的NH4+-N、TN、总铁、总锰、SS以及PO43--P、TP等水质指标的截留效果,系统平均出水水质、回用水水质要求和我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749- 2006)比较如表3所示,可以看出RO膜对水中的污染物具有很强的截留能力,绝大部分污染物已被去除,RO出水离子浓度处于很低水平,RO出水完全能满足工厂工艺回用水水质要求。
4 结论
4.1 二沉池出水经过MBR-RO工艺处理,可进一步去除污水中的有机物和其它污染物,出水水质满足工艺回用水要求。
4.2 MBR工艺作为RO系统的预处理可大大缩短工艺流程,减少运行费用,出水水质满足RO进水要求,系统已连续稳定运行8个月。
4.3 针对印染废水二沉池出水水质特点,采用MBR-RO工艺作为印染废水深度处理是完全可行的。
4.4 RO系统采用单段短流程设计能够达到80%的回收率。
参考文献:
[1] Howell J A.Future of membranes and membrane reactors in green technologies andforwater reuse[J].Desalination,2004,162(10):1-11.
[2] 吴春笃,简小捷.MBR工艺处理印染废水的现状与展望[J].印染,2007(1): 45-47.
[3] L.S. Tam, T.W. Tang et al. A pilot study for wastewater reclamation and reuse with MBR/RO and MF/RO systems[J].Desalination, 2006 202: 106-113.
[4] Comerton AM, Andrews RC, Bagley DM. Evaluation of an MBR-RO system to produce high quality reuse water: microbial control, DBP formation and nitrate[J]. Water Research, 2005,39(16):3982-3990.
[5] Scholz WG, Rougé P, Bódalo A, Leitz U. Desalination of mixed tannery effluent with membrane bioreactor and reverse osmosis treatment[J]. Water Sci Technol. 2005,51(6-7):411-419.
[6] [英]P. 希利斯. 膜技术在水和废水处理中的应用[M]. 北京:化学工业出版社, 2003.
[关键词] MBR-RO组合工艺 印染废水 回用水
1 引言
印染废水的处理一直是我国废水治理的重点和难点。其主要特点为有机物成分复杂、难降解物质多、色度高、水质变化大等[1]。现在主要采用物化处理加生化处理的方法对其进行处理,但普遍存在着出水COD偏高,脱色效率不高等问题[2]。经此处理后的废水只能达标排放,而不能作为工艺回用水。
MBR-RO双膜法工艺用于市政废水回收[3,4]和工业废水回用[5]在国内外已有相应的报道并应用于实际工程[6]。MBR工艺可将大部分污染物的浓度降低到可接受的范围;RO可进一步提高出水水质,脱除大部分的盐离子,以满足生产工艺用水水质要求。
江苏盛虹集团是吴江市最大的印染企业,产生的印染废水经生化处理后二沉池出水COD、色度较高,不能满足回用水要求。为此,盛虹集团经过考察,采用威士邦膜科技有限公司开发的浸没式超滤(MBR)+反渗透工艺对二沉池出水进行深度处理,实现印染废水的循环回用,减少自来水取水量。
2 工程部分
2.1 水量水质
以二沉池出水作为MBR进水,二沉池出水水量为10000m3/d,二沉池出水水质如表1所示,经深度处理后的出水水质达到回用水质要求,见表2。
2.2 废水处理工艺
废水回用的要求是回用水水质稳定、设备操作方便灵活、处理成本低。传统的印染废水深度处理工艺存在工艺流程长、运行成本较高,出水水质不稳定等缺点。
为此,威士邦膜科技有限公司在大量小试和现场中试的基础上,采用浸没式超滤MBR+RO双膜法回用处理工艺。该工艺主要由浸没式超滤和RO两部分组成。
2.2.1工艺流程
盛虹集团印染废水回用处理工艺流程如下:
二沉池出水→MBR→RO→回用。
MBR集传统RO预处理混凝、砂滤、碳滤和超滤于一体,缩短工艺流程,减少占地面积,节省药剂费和电费;RO采取单段、大流量设计,系统回收率可达80%。
2.2.2工艺特点
该工艺具有以下特点:①与传统MBR相比,污泥负荷低,其MLSS在1000mg/L～2000mg/L之间,这样能提高单位膜面积产水量,减少工程投资;②系统运行效率高,能耗低;③比传统柱式超滤易清洗,MBR采用外压式过滤,可及时进行在线或离线清洗;④RO采用短流程大流量设计,能有效抵抗污染,延长清洗时间;⑤系统流程短占地面积小;⑥系统自动化程度高,操作简单、管理方便、运行成本低。
2.2.3主要设备设计参数
2.2.3.1 MBR系统:主要由膜组件、膜机架、抽吸泵和鼓风机、PLC自控系统以及相应清洗加药系统组成。膜组件型号为SMF-1010,膜面积10m2/片,膜总数量960片;抽吸泵型号为25WZL-AD,流量105m3/h,三用一备;鼓风机型号为FSR125,风量7.25m3/min,功率7.5KW,三用一备;膜机架为不锈钢材质,尺寸为4.0m(L)×0.68 m(W)×2.0 m(H)。
2.2.3.2 RO系统:主要由RO膜元件、多级离心泵2台、立式泵2台、加药系统、精密过滤器和PLC自控系统等组成。膜元件型号为VS8040,288支;多级离心泵型号为CDL85-60,功率45KW;立式离心泵型号为IHG150-315,功率30KW。
3 工程运行结果与讨论
对工艺各段出水检测结果表明:MBR-RO组合工艺对二沉池出水具有优良的处理效果,MBR能降低大部分污染物的浓度,RO进一步提高出水水质尤其是除盐、脱色效果明显,使出水水质符合回用水标准。
3.1 处理效果
3.1.1 电导率
图1显示RO 系统20天出水电导率值,MBR出水的平均电导率为1721.7μS/cm时,RO系统膜出水的平均电导率为24.3μS/cm,表明RO膜系统对离子有很好的截留作用。
图2、图3 分别为RO系统运行20天出水的色度和浊度的变化。由图可见,当MBR出水的平均色度在10.3,平均浊度在0.16NTU时,RO系统出水的平均色度为1.8,平均浊度为0.1NTU。由于RO膜对色度、浊度物质有很好的去除作用,RO系统出水色度均小于2,浊度均小于0.12NTU。
3.1.3 COD
图4显示了RO系统对COD的去除效果,在MBR出水COD平均浓度为83.3mg/L时,RO系统出水平均COD为5.3mg/L,可以看出RO系统对COD的截留作用显著。
3.1.4 SDI
SDI(silt density index)指污染密度指数,亦称污染指数(fouling index , FI),通常用于表征RO过滤水中胶体和颗粒物的含量,是反映RO和NF等膜分离过程有效运行的重要指标。RO和NF对原水SDI值要求<5。图5给出了运行期间MBR出水的SDI值变化,其SDI<4,可完全满足RO原水的要求,保证RO渗透过程的顺利进行,也说明MBR对浊度物质具有良好的去除作用。
3.2 出水水质
结合RO系统出水的NH4+-N、TN、总铁、总锰、SS以及PO43--P、TP等水质指标的截留效果,系统平均出水水质、回用水水质要求和我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749- 2006)比较如表3所示,可以看出RO膜对水中的污染物具有很强的截留能力,绝大部分污染物已被去除,RO出水离子浓度处于很低水平,RO出水完全能满足工厂工艺回用水水质要求。
4 结论
4.1 二沉池出水经过MBR-RO工艺处理,可进一步去除污水中的有机物和其它污染物,出水水质满足工艺回用水要求。
4.2 MBR工艺作为RO系统的预处理可大大缩短工艺流程,减少运行费用,出水水质满足RO进水要求,系统已连续稳定运行8个月。
4.3 针对印染废水二沉池出水水质特点,采用MBR-RO工艺作为印染废水深度处理是完全可行的。
4.4 RO系统采用单段短流程设计能够达到80%的回收率。
参考文献:
[1] Howell J A.Future of membranes and membrane reactors in green technologies andforwater reuse[J].Desalination,2004,162(10):1-11.
[2] 吴春笃,简小捷.MBR工艺处理印染废水的现状与展望[J].印染,2007(1): 45-47.
[3] L.S. Tam, T.W. Tang et al. A pilot study for wastewater reclamation and reuse with MBR/RO and MF/RO systems[J].Desalination, 2006 202: 106-113.
[4] Comerton AM, Andrews RC, Bagley DM. Evaluation of an MBR-RO system to produce high quality reuse water: microbial control, DBP formation and nitrate[J]. Water Research, 2005,39(16):3982-3990.
[5] Scholz WG, Rougé P, Bódalo A, Leitz U. Desalination of mixed tannery effluent with membrane bioreactor and reverse osmosis treatment[J]. Water Sci Technol. 2005,51(6-7):411-419.
[6] [英]P. 希利斯. 膜技术在水和废水处理中的应用[M]. 北京:化学工业出版社, 2003.