申請日2013.09.25
公開(公告)日2014.01.08
IPC分類號C02F9/04; C02F103/36; C02F9/10
摘要
本發明涉及一種污水處理方法，具體是指一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理方法。本發明通過前預處理工藝處理后，經過砂濾、兩級UF、樹脂軟化和兩級RO處理，系統整體回收率≥90%，產生的高含磷濃度濃水經過濃水化學除磷系統，將濃水的總磷降至≤4mg/L，再和總磷濃度≤0.1mg/L的RO產水混合，出水總磷≤0.5mg/L，實現廢水的達標排放。本發明的優點是解決了導致RO系統污堵的不利因素，保證RO系統在高回收率下穩定運行。對濃水進行除磷，提高了化學藥劑的捕獲率，解決了較低濃度含磷量、高濃度藥劑量仍然無法達標的問題。整套系統自動化程度高，操作管理簡便，運行穩定。
權利要求書
1.一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理方法，其特征在于包括 下述步驟：
(1)將農化廢水進入到砂濾系統進行預處理;
(2)經砂濾系統處理后的農化廢水再進入到一級UF系統進行處理，經一級 UF系統處理后的農化廢水濁度≤0.3NTU，SDI≤3;
(3)經一級UF系統處理后的農化廢水再進入樹脂軟化系統，軟化系統采用 鈉型軟化樹脂;
(4)經軟化后的農化廢水進入一段RO系統，一段RO系統的回收率控制在 70%～75%;
(5)一段RO系統的濃水進入二級UF系統進行二級過濾，控制產水濁度 <0.3NTU，SDI<3;
(6)二級UF系統的產水進入二段RO系統，二段RO系統的回收率控制在 65%～70%，一段RO系統和二段RO系統的整體回收率≥90%;二段RO系統淡 水進入RO產水池，二段RO系統濃水進入化學氧化除磷系統。
2.根據權利要求1所述的一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理 方法，其特征在于步驟(1)中所述農化廢水的主要成分如下：
3.根據權利要求1所述的一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理 方法，其特征在于UF系統采用壓力式中空纖維膜、浸沒式中空纖維膜、或浸沒 式平板膜。
4.根據權利要求3所述的一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理 方法，其特征在于UF系統采用壓力式中空纖維膜，膜的分離孔徑為0.02～0.05μm。
5.根據權利要求1所述的一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理 方法，其特征在于RO系統中采用的RO膜元件特性是：在2000mg/L氯化鈉溶 液，25℃，15.5bar，pH=8，回收率15%的條件下，穩定脫鹽率>99%。
6.根據權利要求1所述的一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理 方法，其特征在于步驟(6)中化學氧化除磷系統是指先經Fenton氧化，將有機 磷轉化為無機磷;反應溫度50℃，反應時體系pH=3.0～4.0，反應時間3.5h，反 應完成后pH調節至7.5～8.5;并加入復合除磷劑，反應0.5h，沉淀1.5h。
說明書
一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理方法
技術領域
本發明涉及一種污水處理方法，具體是指一種一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理方法。
背景技術
超濾(UF)一般作為高精度處理工藝的預處理，為后續的工藝提供滿足要求的產水，保證后續工藝系統穩定良好的運行。目前，超濾工藝同反滲透、納濾等工藝結合，組成的雙膜法工藝，在純水制備、水處理及中水回用領域得到越來越廣泛的應用。
超濾膜根據膜組件構型可分為卷式超濾、中空纖維浸沒式超濾、中空纖維壓力式超濾、管式超濾、平板式超濾。膜材質包括PP、PVC、PES、PVDF等，膜孔徑<0.1μm，根據截留分子量的不同，有多種級別的過濾精度。壓力式中空纖維膜由于其裝填密度高、占地面積小、抗污染性能穩定、出水水質優質穩定、運行成本低、管理簡便等優點，比其它構型的膜應用更加普遍。
反滲透(RO)技術是最精密的膜法液體分離技術，它利用半透膜的選擇透過性，截留溶解性鹽類和有機物，但允許水分子透過，實現水和物料的分離。反滲透技術自從上世紀50年代進入商業化應用后，被廣泛應用于海水及苦咸水淡化，鍋爐給水、工業純水、電子超純水的制備，飲用純凈水生產，廢水處理及特種分離等領域。
農化廢水根據生產產品和生產工藝的不同，有很大的差別，但從總體上看，其具有以下特點：
(1)廢水成分復雜，含多種合成中間產物;
(2)污染物濃度高，尤其是溶解性磷含量高;
(3)難生物降解物質多，有些成分對微生物有毒害作用;
(4)難降解有機磷含量高，導致廢水磷指標難以達到排放標準的要求。
目前，針對農化行業的高濃度含磷廢水，采用混凝沉降、生物除磷等工藝，可以將廢水總磷降至15mg/L以下的中低濃度水平，設計合理，運行穩定的工藝，可以將總磷降至5mg/L以下，但是無法達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級標準總磷≤0.5mg/L，國家日益嚴格的排放要求使得提標改 造勢在必行。
針對中低濃度的含磷廢水，目前主要有以下在研究的工藝：
(1)吸附法
利用活性炭、粉煤灰等具有較高吸附容量的吸附劑，物理吸附廢水中的有機磷。但是由于吸附劑對物質分子量等有要求，因此屬于有選擇性的吸附，對于特定成分的低濃度有機磷，能夠達到要求，并不是普遍適用的工藝，同時，吸附法會產生大量需要處理的固廢，市場上缺少廉價高效的吸附劑，應用受到限制。
(2)化學氧化
通過Fenton、臭氧等高級氧化工藝，將有機磷氧化成磷酸鹽，再通過化學沉淀的工藝去除，此方法效果明顯，但是對于含較低濃度有機磷的廢水，由于氧化劑捕獲率低，大量的藥劑投加也難以實現穩定達標，且未參加反應的藥劑也會成為廢水中的污染物，導致二次污染的產生。
(3)電解法
電解法是一種高效的廢水處理方法，占地小，操作簡單，處理效果顯著優于生化法，且綜合了電絮凝、沉淀和氣浮多種作用，在含磷廢水處理領域得到越來越廣泛的研究。
(4)生物酶法
通過向廢水中投加分離出的高濃度有機磷降解酶，將廢水中的有機磷分解成無機磷，再通過化學沉淀工藝去除無機磷，有機磷降解酶對低濃度含磷廢水效果明顯，但是較高濃度廢水無法達到要求，且降解酶失活、流失也是導致無法達標的主要問題。
(5)膜分離
膜分離工藝屬于純物理分離工藝，自動化程度高、運行費用低，無二次污染，在水處理領域得到越來越廣泛的研究。MBR系統除磷的優勢在于它可以富集反應體系中的聚磷菌，提高聚磷菌的濃度，從而提高磷的去除率，屬于強化生物除磷方法。納濾和反滲透工藝分離精度高，可以將有機磷截留，形成達標的產水和含磷濃度高的濃水，在含磷廢水提標處理中屬于較新的技術。
發明內容
針對現有技術中的不足，本發明響應國家更加嚴格的排放要求和節能減排的 號召，為農化企業提供了一種基于超濾(UF)-反滲透(RO)技術的農化廢水磷達標處理方法。通過該發明方法處理中低濃度含磷廢水，經過有針對性的預處理工藝，解決了RO系統高回收率下污堵的問題，使RO系統穩定運行在回收率≥90%的狀態下，對RO濃水進行氧化除磷，濃水再同產水混合，實現整體的穩定達標。對濃水進行除磷可以提高藥劑的捕獲效率，減少藥劑的使用量，雖然整體工藝線較長，但系統自動化程度高，管理維護簡單，且從根本上解決了無法達標排放的問題。
本發明是通過下述技術方案得以實現的：
一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理方法，其特征在于包括下述步驟：
(1)將農化廢水進入到砂濾系統進行預處理;砂濾系統截留廢水中的較大顆粒懸浮物和膠體，降低廢水不溶物濃度，為一級UF系統提供合格的進水;砂濾屬于常規的膜法預處理過程;
(2)經砂濾系統處理后的農化廢水再進入到一級UF系統進行處理，經一級UF系統處理后的農化廢水濁度≤0.3NTU，SDI≤3;一級UF系統截留廢水中絕大多數懸浮物、膠體和幾乎所有的微生物，滿足一段RO系統的進水要求;
(3)經一級UF系統處理后的農化廢水再進入樹脂軟化系統，軟化系統采用鈉型軟化樹脂;經過軟化后，Ca2+、Mg2+等硬度離子的整體去除率≥98%，產水硬度(以CaCO3計)≤25mg/L，能夠保證高倍濃縮時系統不會產生結垢的問題;
(4)經軟化后的農化廢水進入一段RO系統，一段RO系統的回收率控制在70%～75%;一段RO淡水進入RO產水池;或者一段RO淡水大部分進入RO產水池，少量用于配制樹脂再生劑和樹脂沖洗水，一段RO濃水進入二級UF系統;一段RO系統的濃水進入二級UF系統進行二級過濾，控制產水濁度<0.3NTU，SDI<3;進行二級過濾，去除因濃縮產生的細微顆粒及細微膠體，滿足二段RO系統的進水要求;
(1)二級UF系統的產水進入二段RO系統，二段RO系統的回收率控制在65%～70%，一段RO系統和二段RO系統的整體回收率≥90%;二段RO系統淡水進入RO產水池，一段RO系統淡水和二段RO系統淡水混合水的總磷控制在≤0.1mg/L，二段RO系統濃水進入化學氧化除磷系統。
作為優選，上述一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理方法，其中步驟(1)中所述農化廢水的主要成分如下：
由于農化行業廢水種類多，廢水中含有的有機磷中間體多，本發明經過研究后發現，對于總磷含量較小的含有機磷農化廢水，本發明的處理效果更好，整體投資運行成本更低。
作為優選，上述一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理方法中的UF系統采用壓力式中空纖維膜、浸沒式中空纖維膜、或浸沒式平板膜;作為更佳選擇，UF系統采用壓力式中空纖維膜，膜的分離孔徑為0.02～0.05μm。
作為優選，上述一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理方法中RO系統中采用的RO膜元件特性是：在2000mg/L氯化鈉溶液，25℃，15.5bar，pH=8，回收率15%的條件下，穩定脫鹽率>99%。
作為優選，上述一種基于超濾-反滲透的農化廢水磷達標排放處理方法的步驟(6)中化學氧化除磷系統是指先經Fenton氧化，將有機磷轉化為無機磷;反應溫度50℃，反應時體系pH=3.0～4.0，反應時間3.5h，反應完成后pH調節至7.5～8.5;并加入復合除磷劑，反應0.5h，沉淀1.5h。處理之后的濃水總磷≤4mg/L;和RO系統淡水混合后，總磷≤0.5mg/L，實現廢水達標排放。
在本發明中，一段RO系統脈沖式投加非氧化性殺菌劑，二段RO系統進水中有針對性的加入阻垢劑，進一步防止微生物污染或結垢的發生，保證了整套系統的運行穩定性。高濃度含磷濃水經過Fenton氧化，將有機磷氧化成無機磷，再通過除磷劑去除，濃淡水混合后，實現整體的達標排放。
有益效果：根據本發明的工藝方案，能夠穩定實現農化行業中低濃度含磷廢水的達標排放，工藝具有以下突出的特點：
(1)對濃縮后的高濃度含磷廢水進行化學除磷，提高整體的除磷效果
農化行業廢水經過物化和生化等處理以后，仍含有一定濃度的磷，其中絕大多數為可生化性差的有機磷，難以實現達標排放。直接進行化學氧化除磷，雖然有效果，但是由于捕獲率低，高藥劑濃度下總磷仍無法達到排放標準的要求。本 發明首先對經物化和生化工藝處理后的含有機磷廢水進行高倍濃縮，再對濃水進行除磷，經過濃縮后，磷濃度提高，藥劑的捕獲率也提高，能夠減少藥劑的使用量，處理后的濃水和含磷濃度很低的RO產水混合，實現整體的穩定達標。
(2)有針對性的預處理工藝，保證RO系統在高回收率下穩定運行
RO系統穩定運行的關鍵是有效的預處理和合理的系統設計，二者缺一不可，由于農化行業含磷廢水在前處理過程中都要加入大量的石灰進行除磷，因而導致廢水的硬度高。針對廢水的這一特點，本發明采用了軟化樹脂對廢水進行軟化處理，再和兩級UF系統相互配合，解決了RO系統污堵的問題。RO系統的設計也充分考慮廢水的特點，進行合理的系統設計。兩者相互配合，保證了RO系統在高回收率下的穩定運行。
(3)系統自動化程度高，可維護性強
UF系統、樹脂軟化系統、RO系統均采用自動化運行，通過穩定可靠監測儀表，實時反映出系統的運行狀態，及時發現并解決系統的潛在問題，提高了系統的可靠性。
