MBR工艺处理印染废水的现状与展望

       膜生物反应器(MembraneBioreactor,简称MBR),是集高效膜分离技术和生物反应的生物降解为一体的生物化学反应系统。它用膜组件替代传统活性污泥法中的沉淀池,实现泥水分离,从而对废水进行处理,具有固液分离率高、出水水质好、处理效率高、占地空间小和运行管理简单等特点。目前,我国研究的膜生物反应器(MBR)主要用于固液分离与截留,即分离膜反应器，按照膜单元的放置,MBR分为外置式[循环式,图a和浸没式(一体式,图b）;按照是否需要氧,又可分为好氧和厌氧膜生物反应器。

       外置式膜生物反应器(RMBR)的特点是：膜组件自成体系,运行稳定可靠,膜通量大,清洗、更换和增设方便等。其缺点是泵高速旋转产生的剪切力,会使某些微生物细菌体失活,而且一般条件下,为减少污染物在膜表面的沉积,由循环泵提供的水流流速都较高,因此动力消耗也较大。浸没式膜生物反应器(SMBR)最大的特点是：运行费用低,中空纤维式膜组件由于体积小、组装灵活,可分组设置成若干框架结构,便于从曝气池中拿出,。膜组件和生物反应器的结合,使MBR具有许多优点:膜能将活性污泥完全截留在反应器内,因此污泥浓度高,大大提高了反应速率,增强了系统的耐冲击力,还减少了污泥的产生量;实现了SRT(泥龄)和HRT(水力停留时间)的分别控制,有利于自动化控制,提高污染物停留时间,一些难降解的大分子颗粒状物质和活性大分子化合物也能被膜截留下来;增加了生长时间较长的细菌,如硝化菌和亚硝化菌等,因此MBR脱氮除磷效果比传统活性污泥法大为增强。

       我国是纺织大国,印染行业每天有400多万吨的废水排放,占工业废水的1/10,且每年要耗用100多亿吨清洁水,是我国用水量大、排放量大的工业部门之一。按1t印染废水污染20t清洁水体计算,每年未达标排放的废水又会污染清洁水150亿吨。印染废水具有“高浓度、高色度、高pH值、难降解和多变化”等五大特征,其处理难度主要集中在以下两个方面。

1. COD(化学需氧量)难以降低加工生产中运用的助剂(渗透剂、助染剂等),95%以上滞留在印染废水中,造成COD浓度高。染料废水中的污染物以有机物为主,理论上大部分可生化,但其水质BOD(生物需氧量)与COD比值一般较低,因此可生化而又不易生化。2. 曝气池活性污泥对多变化的染料中间体废水的驯化、适应也不甚容易。这些都是印染废水难以被有效降解,净化后水质COD值仍然偏高的症结所在。如何提高COD去除率,是印染废水亟待解决的难题之一。

2.  有机物质,无论其对微生物有无抑制作用,都不能被微生物摄食。而在实际生产运行中,这类有机物质经多次生化仍难以大量去除,净化后的COD值仍然较高。我国科技工作者在对江、浙、沪、闽、鲁和粤等主要纺织地区调研过程中发现,目前国内大部分印染企业为提高COD去除率,通常采用增加絮凝和生化反应时间的方法,即所谓“生化再生化”、“絮凝再絮凝”。这将导致污水处理工程占地面积大、流程长、工程费用高,而处理效果也难以令人满意。在上海、山东、辽宁等地,一些企业把并联曝气池改为串联运行,生化处理效率有所提高,但污水净化程度的提高相当有限。

3. 高色度废水难以脱色,近年来,国内外对染料、颜料类工业废水的脱色方法进行了大量技术研究,总结出了许多行之有效的脱色技术,如絮凝法、吸附法、氯气和次氯酸钠法等。这些技术针对性较强,对不同的废水处理都能取得一定的效果。但是,由于印染废水中含有的染料及其中间体品种多、类别复杂,在处理上有相当难度。加之国产染料上染率较低,印染生产企业一般都会超量投加,导致染色后剩余染料较多,不但造成资源浪费,而且产污量比发达国家多近一倍,加剧了废水污染的程度。

   
   

迄今为止,我国在MBR处理印染废水方面的研究主要有以下特点:

(1) 总体研究量少,研究面相对较窄,多数研究集中在处理效果上,对反应机理研究甚少,涉及膜污染方面的内容也不多;

(2) 研究规模主要为小试和中试,大多数是在实验室完成的,有的甚至采用模拟印染废水,与实际偏差较大,工程实际应用研究极少;

(3) 在工艺方面,基本上为好氧MBR与其它工艺组合处理印染废水,MBR技术优势没有完全体现;

(4) 高校在该项研究中占主要力量,如东华大学和天津工业大学,前者前身是中国纺织大学,与纺织印染行业联系紧密,后者直属企业天津工大膜天膜集团公司,是我国膜行业的佼佼者,他们开展该方面的研究均与其特殊的身份有关。

随着染料工业的飞速发展和技术的进步,新型助剂、染料等在印染行业中被大量使用,难降解有毒有机组分的含量也越来越多。MBR技术的研究将集中在

(1)膜污染机理的研究和预防,保持膜通量的基础上降低运行和维护成本;

(2)新型膜材料的研究和开发;

(3)自动化程度的进一步提高等。

(4)由于MBR技术对印染废水处理有较强的适用性,MBR工艺处理印染废水的研究和应用将越来越多。

(5)多样化的组合工艺与MBR工艺组合处理印染废水,可弥补MBR技术的不足,充分发挥其作用。单独采用MBR工艺处理印染废水也将会是未来研究的一个新方向。

(6)MBR技术处理印染废水将会更多地应用到实际工程中,小处理量的成型MBR设备将会出现,并被推广应用于小型分散型印染企业。

        MBR作为一种较新的印染废水处理系统,由于其诸多优点而得到广泛的研究和应用。印染废水的特点与MBR工艺有着良好的切合点,随着MBR技术研究的发展和印染行业清洁生产的倡导,采用MBR技术处理印染废水将会有良好的应用前景,其对印染行业清洁生产的实现也将作出重要贡献。