混凝—纳滤法处理印染漂白废水

毕 琴，徐雨芳，赵玉明

（南京大学 污染控制与资源化研究国家重点实验室，江苏 南京 210046）

混凝—纳滤法处理印染漂白废水

毕 琴，徐雨芳，赵玉明

（南京大学 污染控制与资源化研究国家重点实验室，江苏 南京 210046）

采用混凝—纳滤法处理印染漂白废水，考察了混凝剂种类和膜操作条件对出水COD、浊度的影响。实验结果表明：混凝以硫酸为混凝剂、混凝pH为1.0；纳滤运行压力为1.86 MPa、运行温度为20 ℃、进水pH为 7左右、浓缩倍数为1时，纳滤出水COD降至30 mg/L左右，总COD去除率为95.4%；浊度为0，总浊度去除率为100%。出水水质满足工业用水回用标准。

印染；漂白；混凝；纳滤；废水处理

我国是印染大国，印染行业的资源消耗及废水排放量都很大。面对环境保护和能源短缺的现状，节能降耗和资源的有效利用成为印染行业可持续发展的关键。化纤织物漂白废水是印染废水的一种［1-2］，其水量较大，但污染较轻，具有回用价值。回用印染厂漂白废水是减轻污染、节约水资源、实现行业健康发展的关键途径之一。反渗透技术用于印染废水回用已取得了较好的效果［3-5］，为行业资源利用提供了借鉴，但对进水中有机物的含量限制较为严格。纳滤作为一种压力膜分离技术，可在高温、高酸碱含量等苛刻的条件下运行，能有效地去除水中的盐分和有机物［6］。目前，纳滤技术在各行各业中广泛应用［7-11］。

本工作以江苏某工厂印染漂白废水（简称废水）为研究对象，采用混凝—纳滤法对废水进行处理，透过液满足工业用水回用国家标准［12］。

1 实验部分

1.1 材料、试剂和仪器

实验用废水为江苏某工厂印染漂白废水，COD为650～700 mg/L，pH 约为9.5，浊度为95～120 NTU，呈白色浑浊状，经定性滤纸过滤后浊度无改变。

NF90-4040型卷式纳滤膜：美国陶氏公司。NF90-4040型卷式纳滤膜特性见表1。

表1 NF90-4040型卷式纳滤膜特性

聚合硫酸铁（聚铁）、聚合氯化铝（聚铝）：工业级，分别配制成质量分数10%的水溶液。实验所用试剂均为分析纯。

85-2型恒温磁力搅拌器：常州国华股份有限公司；PHS-3C型便携式pH计：上海精密科学仪器有限公司；WGZ-100型散射式光电浊度仪：上海珊科仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 混凝实验

取废水200 m L于烧杯中，放置于恒温磁力搅拌器上，废水pH在混凝作用范围内时，实验时不需调节pH，加入不同混凝剂，加入量分别为2 000 mg/L（聚铁、聚铝为3.5 m L/L）。先以200 r/m in的转速搅拌1～2 m in，再加入质量分数为10%的聚丙烯酰胺溶液1～2 m L，以45 r/m in的转速搅拌3～5 m in，静置30 min，过滤，取滤液测定COD和浊度。

以硫酸溶液为混凝剂时，取废水50 m L，滴加硫酸溶液，混匀，用pH计控制溶液的pH，静置30 min，过滤，取滤液测定COD和浊度。

1.2.2 纳滤实验

以混凝实验处理后的水样为进水，考察纳滤分离效果的影响因素。考察运行压力、pH、运行温度、运行时间因素时采用全回流方式，浓缩液和透过液全部回到进水桶，保证进水的浓度恒定。考察浓缩倍数（进水体积与进水桶剩余进水体积之比）时，浓缩液进入进水桶，透过液单独收集。运行状态间隔20 m in取透过液、浓缩液各50 m L，测定COD。

1.3 分析方法

采用重铬酸钾法测定COD［13］；采用浊度仪测定浊度［13］；采用pH计测定pH［13］。

2 结果与讨论

2.1 混凝实验

2.1.1 混凝剂种类对混凝段废水COD和浊度去除率的影响

混凝法是去除胶体物质最简单、有效的方法［14］。混凝剂种类对混凝段废水COD和浊度去除率的影响见图1。由图1可见：铁系和铝系混凝剂对废水COD和浊度均有一定的去除效果，聚铁和聚铝效果相对较好，但去除率未达到50%；以硫酸溶液为混凝剂时，COD和浊度去除率最大，混凝效果最好。实验中观察到，该废水能在酸性条件下生成大量白色絮凝体，因此选用硫酸溶液为处理废水的最佳混凝剂。

图1 混凝剂种类对混凝段废水COD和浊度去除率的影响

2.1.2 混凝pH对混凝段废水COD和浊度去除率的影响

以硫酸溶液作为混凝剂，混凝pH对混凝段废水COD和浊度去除率的影响见图2。由图2可知，当混凝pH为1.0时，混凝段COD和浊度去除率分别达到69.9%和96.9%，混凝效果最佳。混凝后静置过滤，滤液澄清。

图2 混凝pH对混凝段废水COD和浊度去除率的影响

2.2 纳滤实验

2.2.1 运行压力对纳滤膜分离性能的影响

当运行温度为20 ℃、不调节进水pH时，运行压力对纳滤膜分离性能的影响见图3。由图3可见：膜通量随运行压力增加而线性增加；COD去除率随运行压力增加而增加，但当运行压力大于1.86 MPa时，COD去除率开始减小。实验确定最佳运行压力为1.86 MPa。

图3 运行压力对纳滤膜分离性能的影响

2.2.2 运行温度对纳滤膜分离性能的影响

当运行压力为1.86 MPa、不调节进水pH时，运行温度对纳滤膜分离性能的影响见图4。由图4可见：膜通量随运行温度升高而增大；COD去除率随运行温度升高而减小。由此确定纳滤装置在常温（20 ℃）状态下运行。

图4 运行温度对纳滤膜分离性能的影响

2.2.3 进水pH对纳滤膜分离性能的影响

当运行压力为1.86 MPa、运行温度为20 ℃、以氢氧化钠溶液调节进水pH时，进水pH对纳滤膜分离性能的影响见图5。由图5可知：在pH 1～7范围内，COD去除率随pH的升高而上升，在pH为7左右达到最大84%。因此在实际运行过程中调节进水pH为7左右。

2.2.4 运行时间对纳滤膜分离性能的影响

当运行压力为1.86 MPa、运行温度为20 ℃，进水pH为7时，运行时间对纳滤膜分离性能的影响见图6。由图6可见，系统全回流运行2 h时，膜通量及COD去除率即可稳定。实验选择全回流运行2 h后，浓缩液进入进水桶，透过液单独收集。

图5 进水pH对纳滤膜分离性能的影响

图6 运行时间对纳滤膜分离性能的影响

2.2.5 浓缩倍数对纳滤膜分离性能的影响

考虑废水透过液要满足工业回用水标准，即COD不大于60 mg/L，因此有必要考察在满足工业回用水标准的前提下可以达到的浓缩倍数。当运行压力为1.86 MPa、运行温度为20 ℃、进水pH为7、运行时间约为20 m in时，浓缩倍数对纳滤膜分离性能的影响见图7。由图7可见，当进水浓缩3倍时，透过液满足工业回用水标准，此时COD去除率可达80%以上。

图7 浓缩倍数对纳滤膜分离性能的影响

2.3 混凝—纳滤出水水质

混凝实验以硫酸为混凝剂、混凝pH为1.0，纳滤实验运行压力为1.86 MPa、运行温度为20 ℃、进水pH为7、浓缩倍数为1时，混凝—纳滤各级出水水质见表2。由表2可见：混凝—纳滤出水COD降至30 mg/L左右，总COD去除率达到95.4%，总浊度去除率100%，满足GB/T19923—2005《城市污水再生利用 工业用水水质》的工业用水回用标准。

表2 混凝—纳滤各级出水水质

3 结论

a） 采用混凝—纳滤法处理印染漂白废水，混凝实验中以硫酸为混凝剂时混凝效果最好，当混凝pH为1.0时，混凝出水的COD和浊度去除率分别达到69.9%和96.9%。

b）混凝处理后的滤液进入纳滤装置，纳滤最佳运行条件为运行压力1.86 M Pa、运行温度20 ℃、进水pH 7、浓缩倍数1。在此条件下，纳滤出水COD降至30 mg/L左右，总COD去除率达到95.4%；浊度为0；总浊度去除率为100%，满足GB/ T19923—2005《城市污水再生利用 工业用水水质》的工业用水回用标准。

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［14］ 高延耀，顾国维. 水污染控制工程下册［M］. 第2版.北京：高等教育出版社，1999：206 - 212.

Treatment of Bleaching W astewater in Dyeing and Printing Plant by Coagulation-Nanofiltration

Bi Qin，Xu Yufang，Zhao Yuming

（State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse，Nanjing University，Nanjing Jiangsu 210046，China）

The bleaching wastewater in a dyeing and Printing plant was treated by coagulation-nanofiltration process. The effects of coagulants and operation conditions on the effluent COD and turbidity were studied. The optimum conditions for coagulation are as follows：sulfuric acid used as coagulant，coagulation pH 1.0. The optimum conditions for nanofiltration are as follows：running pressure 1.86 MPa，running temperature 20 ℃，influent pH about 7，concentration multiple 1. Under these conditions，the COD of nanofiltration effluent is decreased to about 30 mg/L with 95.4% of total COD removal rate，the effluent turbidity is 0 with 100% of total turbidity removal rate. The quality of the effluent can meet the industrial water reuse standards.

dyeing；bleaching；coagulation；nanofiltration；wastewater treatment

TQ1162

A

1006-1878（2012）04 - 0347 - 04

2012 - 03 - 22；

2012 - 04 - 24。

毕琴（1987—），女，湖北省黄冈市人，硕士生，研究方向为水处理、清洁生产、环境风险评价等。电话 15850776049， 电邮 biqin_2006@126.com。联系人：赵玉明，电话 13645150990，电邮 zym409@sina.com。

（编辑 张艳霞）