摘要：苏科PTFE-MBR印染废水治理技术的核心是PTFE-MBR膜系统，该技术结合了高生化负荷和膜分离技术两大核心技术实现印染废水的治理，采用聚四氟乙烯( PTFE)材料制备的MBR 膜，在应用过程中很好地解决了微量PVA长期污染膜、生化污泥浓度普遍不高、排泥量大、膜寿命短等问题。PTFE材料的膜能耐强酸、强碱、强氧化剂、强溶剂，则PTFE-MBR具有很好的化学恢复性，可以使用十年不断丝，为此实现印染废水易改造、少占地、少排泥、易清洗、长寿命、耐污染的MBR膜法治理，是PTFE-MBR膜技术在印染行业应用的最终目的。本文将通过PTFE-MBR 膜在两个印染项目应用案例的分析，论述PTFE-MBR膜在印染废水治理领域应用的真正实用性。

    关键词：印染废水治理  苏科PTFE-MBR

1 概述

    随着国家经济的发展，我国的印染企业也在日益壮大，随之带来的问题就是印染企业用水量与排放量的增加。印染废水具有水量大、有机物含量高、色度高、水质变化大等特点，被认为是较难处理的工业废水之一。我国印染废水排放总量约占工业废水的排放总量的35%，但回用率只有10% 左右，根据国家环境保护部发布的《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)，规定了从2013年1月1日起，新建企业直接排放废水CODcr需要控制在80mg/l以下，间接排放废水CODcr在200mg/l以下，从2015年1月1日起，现有企业直接排放废水CODcr需要控制在60～80mg/l 以下，间接排放废水CODCr在200mg/l以下，排放容量不足的区域，排放标准还将依现状而定。因此，对印染废水进行提标、深度处理、回收利用，对减少区域水环境负担,缓解局部水资源紧缺,提高有效空间内单位面积产能,维持行业可持续发展,都有着重大的现实意义和经济意义。

    MBR（膜生物反应器），是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。MBR技术应用到印染行业，在某一段特定时间内，的确为促进印染行业废水治理、提标、回用做出了较大的贡献，但随着使用时间的延长，MBR技术的稳定性、抗污堵性、可恢复性、可操作性、可规模化、长使用寿命、清洗方式简便等，都成了原有MBR技术在印染废水治理领域应用无法回避、无法解决的难题。

    现有MBR的常见问题主要表现为：① 由于现有膜材料本身的问题，开孔率高、通量大的膜产品易断丝，反之则通量小；② 由于印染废水的特殊性，大部分印染废水中都含有一定量不可降解的PVA，一些高档织物生产过程中使用的有机硅类柔软剂，都会对MBR膜造成严重的污染，而要解决PVA、硅污染则需要配套高浓度的碱洗，现有的膜产品却耐碱性不佳；③ 现有MBR系统基本都采用酸、次氯酸钠进行清洗，而因此又带来了膜设备的腐蚀问题，为此大量推广应用MBR运行过程中的高浓度碱洗则尤为必要。

    2 MBR在印染废水中的应用

    MBR（膜生物反应器），是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。MBR 通过提高污泥浓度，换取了生化系统低运行负荷，提高了生化产水水质，又因溶氧和微生物菌群的增加，内硝化反应也随之增加，生化系统污泥产率也随之减少，从而达到废水达标排放。膜生物法不需投加化学试剂，在处理过程中也不产生新的化学物质，不产生二次污染，真正做到的不以转移污染物为手段的废水处理。纺织印染工业废水中的污染物，主要是棉、麻、毛、丝等纺织纤维上的污物、盐类、油脂和脂类，以及加工过程中投加的各种浆料、染料、表面活性剂、助剂、酸、碱等物质。不仅污染物浓度较高，而且污染物种类十分复杂，尤其是多种染料还具有难以处理的特性。

    2.1 工艺难点及解决方案

    在传统印染废水治理中，大多会偏向于选择混凝法或吸附法用于印染废水的处理，能降低部分CODcr及色度，但随之带来的大量泥渣且脱水困难，污染物只是被转移并未消除。MBR通过提升生物污泥浓度的方式，提高生化系统处理负荷，从而提高生化系统对污染物的降解效率，保障了出水水质。但传统的印染废水很少用到MBR技术，原因是因为膜污染、膜通量、膜清洗、以及膜材质的耐酸碱、耐腐蚀性等一系列问题阻碍了MBR在印染废水中的应用。印染废水主要有染色废水、退浆废水、漂洗废水及后整理废水等，染色废水出水色度较高；退浆废水水量虽小，但含有PVA 难降解物质，以及高档织物加工生产过程中采用的大量有机硅类柔软剂，这两种物质都具有粘稠性，生化过程对PVA、硅类污染物的去除有限，附着在MBR膜上，难以通过低浓度的清洗液去除。

    苏科PTFE-MBR印染废水治理系统，采用的是PTFE材质的中空纤维膜为核心分离组件，PTFE 即聚四氟乙烯，由于该材质生产的MBR膜，能耐强酸、强碱，清洗后通量可全部恢复。在印染行业受PVA、有机硅污染后的膜，经用2～4%NaOH+0.1～0.3%NaClO共同作用清洗后，通量即可完全恢复。最高生物污泥浓度可达到15～20g/L左右，提高了生化系统的污泥浓度，则提高了生化系统耐受不同污染物浓度的冲击负荷，更能够稳定、平衡系统的运行，进而对获得更优质、稳定的出水水质提供了条件。长期运行MBR系统，在容氧充足的条件下，还可减少系统污泥的产率，最大污泥减排量达60%以上。

    2.2 PTFE-MBR在印染废水中的应用

    MBR在印染废水中应用的膜材质问题，在PTFE膜材质的出现得到解决，PTFE（聚四氟乙烯），俗称塑料王、特氟龙。由于C-F键的稳定性，采用PTFE材质制作的MBR膜，相比其它材质(PVDF、PE等)的MBR膜，显示无比的优越性。

    2.2.1 膜通量：PTFE-MBR采用特有的三维立体网状孔径结构，膜丝近90%的开孔率，高于其他材质膜30%以上的通量，抗拉强度大于80N，很好地克服了开孔率高，膜强度低的问题，膜丝组件最长膜丝为3.0米，相同单位面积的膜占地也随之减少。

    2.2.2  膜污染：PTFE-MBR膜组件具有接近零度的亲水角及卓越永久的亲水性，膜组件具有较强的抗污染性，使得MBR系统污泥浓度可高于其他膜两倍以上，在印染废水中，污泥浓度可以做到15g/l-20g/l以上连续稳定运行，微生物降解效率是常规生化系统两倍负荷。

    2.2.3 膜清洗：PTFE材质的膜能耐强酸强碱清洗，在NaOH浸泡测试50℃×10天中，PTFE材质无任何变化；在l0%NaClO溶液浸泡10天，并未出现膜丝断裂的情况。在印染行业废水治理领域，用2～4%NaOH+0.1～0.3%NaClO共同作可对膜污染进行恢复，对配套不锈钢膜支架无明显腐蚀性。当膜系统受PVA、有机硅污染时，主要表现为膜产水通量大幅降低，常规的PVDF膜几乎不可能恢复通量。而PTFE-MBR膜，经用4%NaOH+0.3 % NaClO进行在线清洗后，即可完全恢复产水通量。

    3 PTFE-MBR技术应用实例

    3.1 PTFE-MBR应用实例一

    3.1.1 项目概况

    杭州新生印染有限公司3000吨／天印染废水项目为改造换膜项目，项目前期MBR段使用中空纤维膜，使用期约两年，因该聚偏氟乙烯膜(PVDF)膜断丝跑泥较严重，系统离线浸泡率高，清洗时间长，运维及操作极为不便，且MBR膜通量下降严重，产水量远不能满足设计因此更换成PTFE-MBR膜。苏科PTFE-MBR系统于2016年2月运行调试，产水正常，且通量始终维持在27L/H。

     3.1.2工艺运行情况

 水质分析

                            表1 进出水质表

表1 MBR系统技术指标表

    3.1.3 工艺运行结果分析

    由图1和图2对比可看出，PTFE-MBR的进出水损失不大，连续三个月的运行并无出现负压骤增，膜通量下降的现象。新生的水中含有微量PVA，长期运行会出现膜污染，PTFE-MBR膜每隔7到10天加碱维护之后，通量恢复；PVDF-MBR由于膜材质的原因，不能耐受强酸强碱，主要采用酸、次氯酸钠维护，易断丝易跑泥，在后期运行的时候通量下降，产水量达不到设计水平，出水水质下降。细节见表3。

         表3 杭州新生印染PTFE-MBR系统与PVDF-MBR系统对比表

    3.2 PTFE-MBR应用实例二

    3.2.1 项目概况

    浙江通益纺织印染有限公司是一家专业染整中、高档涤棉、仿毛及氨纶弹力类织物的现代化大型企业，主要以生产棉布、化纤布为主。此项目为该公司1500m³/d印染废水中水回用项目，项目前期MBR段使用管式超滤膜，因管式膜的运行方式及膜材质的限制，导致项目运行中后期超滤和反渗透系统清洗频繁，运行费用偏高等因素，该公司通过数种膜对比决定使用苏科内置式PTFE-MBR膜系统。项目于2014年10月开始投入运行。

3.2.2 工艺运行情况

① 水质分析

                     表4 浙江通益印染进出水质表

                表5 浙江通益印染MBR系统技术指标表

    3.2.3 工艺运行结果分析

    如表3所示，PTFE-MBR在通益项目运行良好，产水稳定，运行压力大约在0.01-0.02左右。

    通益项目之前采用的是砂滤+碳滤+外置式超滤+反渗透，工艺线长，运行能耗高，外置式超滤清洗频繁，出水不稳定，导致反渗透负荷大，寿命减短。后业主采用PTFE-MBR代替砂滤+碳滤+ 外置式超滤，运行能耗减小，维护简单，增加RO寿命。

    4 PTFE-MBR技术实例应用分析

    4.1 PTFE-MBR系统特点

    本系统采用的是苏科PTFE材质的中空纤维膜，其系统特点如下：

    A．产水通量高，单位面积产水量为22～28LMH;

    B．膜池污泥浓度一般可达到20000mg/l以上连续稳定运行，可提高生化系统两倍以上处理负荷；

    C．抗拉抗弯折强度高，预计在印染行业膜寿命可达十年以上;

    D．耐强酸强碱，产水通量恢复彻底，5年通量衰减不超过5%;

    E．干式保存，安装、检修无特定时要求，清洗维护方便;

    F．膜系统完全采用在线维护和恢复性清洗，无需采用起吊设备。

    4.2 运行成本分析

    运行成本主要包括：药剂费、电费、人工费、设备维修费等。苏科PTFE-MBR膜系统化学清洗周期可长达50～70天，出水水质稳定好；化学清洗过后膜通量基本都能恢复到初始设计通量；该系统采用浸没式膜组件，主机运行功率较之同等级的外置式超滤膜主机要低很多，从而大幅降低系统的运行费用。初步统计PTFE-MBR段运行成本约为0.5～0.6元／吨水（含设备折旧）。

    5 结论

    MBR膜生物反应治理技术是未来最热门的治理技术之一，在实现污泥减排、提高产水水质、压缩废水治理系统占地方面表现出独特的优势。而目前在印染行业废水治理中，关于MBR应用方面的成功案例并不多见，苏科PTFE-MBR从升级膜材料方向出发，克服了常规PVDF-MBR膜技术在印染行业应用污染无法完全恢复的现实问题，为实现印染行业真正应用上MBR技术迈出了坚实一步，从现有PTFE-MBR应用和可恢复性来看是，在印染行业废水治理、提标方面,长期、稳定的使用是完全可行、可靠的。当然要更好地用好该技术，还需要与其它生化工艺进行结合,才能发挥出MBR最佳的优势来。总之，在印染行业广泛的推广和应用PTFE-MBR技术，具有广阔的市场前景。该技术的广泛应用，将促进印染行业废水治理、回用系统的又一次升级，真正为印染企业提供稳定、可靠的废水治理、回用系统。

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