印染废水具有水量大、COD高及可生化性差等特点，若能将处理后的印染废水回用于生产，对实现印染行业的清洁生产、减轻污染及节约水资源等无疑具有重要的意义[1-2]。
膜分离技术处理印染废水，具有去除效率高、产水水质好、无二次污染、可靠性高及运行简易等优点，在印染废水回用上已得到越来越广泛的应用。目前国内外对印染废水回用处理的研究主要包括纳滤(NF)和反渗透(RO)膜的最佳操作条件、分离机理及膜材料开发等[4-8]。但在实际运用中，NF及RO对进水水质的要求较高，如何保护膜及减少膜污染是解决NF和RO长期稳定运行的关键。而超滤(UF)可去除废水中大部分浊度和有机物，从而减轻NF和RO膜的污染，延长膜的使用寿命，减少膜工程的运行成本。针对以上问题，本研究旨在考察UF预处理对NF运行效能的影响。
1.试验部分
1.1试验用水
试验用水取自中山某印染厂经“二级生化+曝气生物滤池(BAF)+微絮凝"处理后的排放水，其水质如表1所示。
1.2试验材料
UF膜采用内压中空纤维UF膜组件，材质为聚偏氟乙烯(PVDF)；NF膜采用某公司的卷式芳香聚酰胺膜。
1.3中试方法
中试试验规模10m.3h-1，进行2组对比试验：一组将原水直接用高压泵泵入NF系统；另一组先经UF预处理后，再用高压泵泵入NF系统。UF运行压力0.2MPa，NF运行压力0.6MPa，控制NF初始膜通量在40L.m-.2h-1下连续运行1个月，考察2组试验的膜通量J、电导率σ、COD、浊度及污染指数(SDI)等项目。
1.4分析方法
COD：重铬酸钾国标法测定；浊度：WGZ-B便携式浊度仪测定；电导率：HI9033便携式电导率测定仪测定；SDI：MilliporeSDI仪测定；膜通量：流量计测定。
2.结果与讨论
2.1UF预处理对NF膜通量的影响
有无UF预处理时间对NF膜通量的影响见图1。
从图1可以看出，UF和无UF预处理后NF膜通量都随运行时间的延长而下降，初始膜通量为40L.m-2.h-1，30d后，经UF预处理后NF膜通量为34.2L.m-.2h-1，膜通量下降了14.5%；未经UF预处理的NF膜通量为29.1L.m-2.h-1，膜通量下降了27.3%。对比2者的膜通量表明，UF膜的使用可提高NF膜通量12.8个百分点。这主要是因为NF膜对其进水水质有着较高要求，当达不到其进水水质要求时，印染废水中的大分子污染物附着于NF膜表面，造成了NF膜的堵塞和污染，导致膜通量的下降。而UF能够有效去除废水中的大分子污染物，从而减轻NF膜的污染程度，延缓NF膜通量的下降。
2.2UF预处理对NF出水COD的影响
有无UF预处理时间对出水COD的影响见图2。
从图2可以看出，NF进水COD为18.9～20.6mg.L-1，UF预处理后NF出水COD为3.5～6.4mg.L-1，去除率为66%～83%，未经过UF预处理NF出水COD为5.9～9.5mg.L-1，去除率为50.3%～69.3%，对比2者出水COD的去除率表明，UF预处理可提高NF的COD去除率16.8个百分点。这主要是因为UF膜截留粒径稍大的颗粒、杂质及细菌，降低了NF膜的负荷，强化了NF膜去除污染物效率，间接提高了NF膜的去除效果。
2.3UF预处理对NF出水电导率的影响
UF预处理对NF出水电导率的影响见图3。
从图3可以看出，NF进水的电导率为3.457～4.467mS.cm-1，UF预处理后NF出水的电导率为0.148～0.252mS.cm-1，去除率92.6%～96.5%，平均94.8%，未经过UF预处理的NF出水的电导率为0.265～0.413mS.cm-1，去除率为88.5%～93.8%，平均91.3%，对比2者出水电导率的去除率，UF可提高NF电导率的去除效果。这主要是由于水中盐的渗透性主要道南效应决定，由扩散和对流产生的盐通量与道南位差引起的盐通量相比较小，大量透过膜表面的水对透过液侧的盐溶液起到了进一步稀释的作用，因而膜通量增大，透过液侧盐含量降低，电导率去除率越高。UF能够减小膜的污染，延缓膜通量的减小，从而提高了NF膜的除盐率。
2.4UF对污染物的去除情况
为了进一步了解UF的去除污染物规律，考察了UF进出水的COD、浊度和SDI，结果如图4～图6。
从图4可以看出，UF的进水COD为19～24.2mg.L-1，出水COD为17.7～21.6mg.L-1，COD去除率为3%～7%，平均为5%。UF对COD的去除效率不高，这主要是因为UF膜的孔径较大，主要去除悬浮颗粒，胶体和大分子有机物，对低分子的有机物的去除效果较差。
从图5可以看出，UF进水浊度为4.8～6.5NTU，出水浊度为0.1～0.3NTU，UF的浊度去除率为95%～97.5%，平均为96%。UF能够有效降低废水的浊度，使得UF出水的浊度小于1NTU，满足NF膜进水水质对浊度的要求。
从图6可以看出，UF进水的SDI为5～7，出水SDI的为1～3，SDI去除率为50%～80%，平均为68%。因此，UF单元能够有效降低进水的SDI，使得UF单元出水的SDI≤3，优于NF膜进水水质SDI≤5的要求，较低的SDI降低了NF的污染速度。
2.5出水水质
20℃时UF膜在压力0.2MPa下及NF膜在0.6MPa压力下连续运行12h后的出水水质及回用水水质标准见表2。
从表2可以看出，NF处理后出水的COD、色度、浊度和TDS质量浓度指标均能满足或大大超过纺织染整工业水污染物排放标准中的染色用水水质标准，也基本达到了城市污水再生利用工业用水水质标准的工艺用水与产品用水要求[17-18]。
3.结论
UF不但可以提高NF膜通量，延长NF膜的冲洗时间及使用寿命，而且可以提高NF膜的出水水质，COD及电导率的去除效果比未经UF处理好。UF膜去除的污染物主要为悬浮物、浊度，对浊度、SDI和COD的平均去除率分别为96%、68%和5%，出水浊度≤1NTU、SDI≤3，提高了NF膜的进水水质。UF作为NF预处理工艺回用印染废水，对NF膜具有良好的保护作用。
经过UF预处理后的NF出水水质指标均能满足或超过回用水的水质标准，具有良好的应用前景。
