纳滤在纺织废水回用中的应用

1、纺织废水处理方法简介

纺织废水具有高COD浓度和高色度的特点，尤其是色度的去除一直是废水处理的难点。从理论上讲，多种物理化学方法和生物方法可以用于染料废水的脱色处理，如絮凝沉淀、吸附、离子交换、膜处理、化学氧化、光氧化、电解及生物处理方法等，但是单一的处理方法都无法将废水处理到可回用的程度。如生化工艺处理印染废水存在COD去除率和色度去除率低的限制，对于BOD去除率可达到95%以上，但对于COD去除率一般只有40%~50%，对于色度仅有20%~30%的去除率。再如絮凝沉淀或气浮的方法是在染料废水中投加铝盐、铁盐等絮凝剂，对水中憎水性染料分子混凝效果较好，可取得90%以上的脱色效率，但对酸性染料、活性染料，特别是对小分子量、单偶氮键、含有数个磺酸基的水溶性染料的混凝脱色效率较差。

活性炭吸附、微滤、纳滤、反渗透等方法都可用于纺织废水的深度处理，但对不同污染物的处理效果不同，其中以纳滤对色度的去除效果最好，见表1。臭氧氧化较少作为工程应用，虽然臭氧氧化在脱色和去除清洁剂方面优于活性炭吸附和纳滤，但是造价和运行成本也高得多。

纳滤是界于反渗透和超滤之间的膜工艺，它与反渗透和超滤过程一样，是属于压力推动的膜工艺。纳滤适用于分离分子量在200g/mol以上，分子大小约为1nm的溶解组分。纳滤对无论亲水性染料还是疏水性染料都有很高的截留率，尤其适合于纺织废水的深度处理。

纳滤膜是一种聚酰胺系列复合膜，其网络结构反渗透膜更疏松，因此具有离子选择性，即对Na+和Cl-等单价离子的截留率很低，但对Ca2+和CO32-等多价离子、农药等微污染物或微溶质及染料、糖等低分子量组分截留率则高得多。由于纳滤过程中水的渗透性要大得多，部分无机盐能通过纳滤膜而透析，使得纳滤的渗透压远比反渗透为低，这样在保证一定的膜通量的前提下，纳滤所需的操作压力比反渗透低得多，可节约动力，降低水处理的成本。

2、纺织废水回用的要求

不同的纺织生产工艺对水质的要求不同，如冲洗和染色工艺需要低硬度水，而以备印花的洗涤循环水则对硬度要求不高勿需软化。纺织品的质量越高对回用的水质要求也越高。高盐分会妨害染色，无机物质和一些表面活性剂以及痕量的染料，可能会影响漂白、染色和印刷而造成纺织品色调的差异。因此同样是废水处理后再利用，纺织业对回用水水质的要求远远高于城市生活杂用水的水质要求。

3、纳滤在纺织印染废水回用中的应用实例

3.1抛光废水的回用处理

不同工艺或生产过程的纺织工业废水水质有很大差别，一些工艺的出水经过处理可以作为下个工艺的用水，如抛光工艺的出水经过软化可用于丝绸、纤维胶和聚酯的冲洗和染色工艺。A.Rozzi等对意大利科摩地区几种抛光废水进行了小规模的深度处理。经过混凝沉淀和微滤工艺的前处理，纳滤后出水可以达到期望的回用水质。

纳滤工艺的处理流程如下：

微滤截留分子量300000以上的粒子，聚酰胺纳滤膜截留150以上的粒子，该工艺对MgSO4的截留率96%。

微滤膜采用陶瓷组件，轴向流速为3m/s，40小时为一个工作周期，5分钟冲洗时间，16小时恢复，通量为102L/m-2h-1。

纳滤采用连续均匀进水，进水压力10bar，进水流速250~350L/h。当截留物质的再循环速率为1500~2000L/h时，浓缩因数可达到5~6倍。120~150小时清洗一次滤膜。纳滤后的出水水质见表2,可达到回用循环的目的，并可以保证出水水质的稳定。

3.2城市污水二级处理后的深度处理

科摩Bulgarograsso中心生物处理厂，进水包括70%的纺织印染废水和30%的生活污水，而碳源80%来自生活污水。混合污水经过生物处理后，硬度、电导率、色度降低很少，COD降低76~84%，TSS降低60~70%，阴离子表面活性剂降低90%以上，非离子表面活性剂降低92%左右，水质见表3。

经过二级处理的出水水质达不到回用水的要求，该厂出水通过以下工艺进行深度以实现废水回用的目的：

污水处理厂的出水经过该工艺的处理后，各项指标均能达到纺织厂回用的要求.

应用的微滤膜和纳滤膜的特性如表4。

陶瓷微滤膜KERASEPK01BW，主要成分ZrO2，表面涂敷Al2O3-TiO2，管的直径为3.5mm。纳滤膜MOCD404N050为螺旋卷绕式聚酰胺，聚砜衬底，工作压力为5~10bar。

预处理采用混凝澄清，多层滤料过滤。MF分离低分子量的无机化合物和高价盐，对硬度有大幅度降低，作为纳滤的前处理，去除悬浮物和胶体。纳滤对硬度和色度都有大幅度降低。纳滤试验结果证明恒定进水运动方式比渐增进水浓度的方式出水效果好。

3.3浓缩染料——染色浴废水的染料回收处理

在纺织品的生产工艺中，染色浴产生的大量废水如果直接排向下水道会大大增加污水处理厂的负荷。用过的染色浴含有高浓度的有机物和无机物。考虑到减少用水量和污水量，提纯是可取的。纳滤工艺可以用于这些染料废水的提纯。

B.Van der Bruggen等人对染色浴废水进行了试验：直接应用纳滤工艺截留染料进行染料的提纯，出水循环使用，流程见图1。染料经过纳滤浓缩后可以回收利用，最后通过纳滤工艺净化得到满足纺织厂回用要求的出水。

对于染色浴的直接过滤，随着渗透压的增高会出现膜堵塞问题，这与染料浴的成分和膜选择有很大关系。理想的膜的孔隙大小介于染料和盐的截留之间。

纳滤膜采用NF-70，其特性见表5，流量8.1/m2+.h.barNF-70能去除几乎所有的硫酸盐，能大大降低氯化物的浓度，在0.6Mpa压力下即能到80%的脱盐率;它对重金属的去除率也很高足以避免工艺用水循环中的浓缩。COD、Ca2+的浓度和其它金属浓度、阴离子浓度对NF-70的穿透浓度低于纺织厂原水的浓度，出水水质完全可以满足回用水的要求。

4、小结

纳滤无论对废水中疏水性染料还是亲水性染料都有很好的分离效果，对高价离子和微污染物质等都有很高的去除率，尤其适用于纺织废水的深度处理和染料的提纯;在深度处理中，纳滤的操作压力远比反渗透低，因此可节约动力，降低成本。随着膜材料的发展，纳滤在纺织废水回用中会有很好的应用前景。