申請(qǐng)日2013.09.25
公開(公告)日2014.01.08
IPC分類號(hào)C02F9/04; C02F103/36; C02F9/10
摘要
本發(fā)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(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理方法。本發(fā)明通過前預(yù)處理工藝處理后,經(jīng)過砂濾、兩級(jí)UF、樹脂軟化和兩級(jí)RO處理,系統(tǒng)整體回收率≥90%,產(chǎn)生的高含磷濃度濃水經(jīng)過濃水化學(xué)除磷系統(tǒng),將濃水的總磷降至≤4mg/L,再和總磷濃度≤0.1mg/L的RO產(chǎn)水混合,出水總磷≤0.5mg/L,實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是解決了導(dǎo)致RO系統(tǒng)污堵的不利因素,保證RO系統(tǒng)在高回收率下穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)濃水進(jìn)行除磷,提高了化學(xué)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(dá)標(biāo)的問題。整套系統(tǒng)自動(dòng)化程度高,操作管理簡(jiǎn)便,運(yùn)行穩(wěn)定。
權(quán)利要求書
1.一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理方法,其特征在于包括 下述步驟:
(1)將農(nóng)化廢水進(jìn)入到砂濾系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理;
(2)經(jīng)砂濾系統(tǒng)處理后的農(nóng)化廢水再進(jìn)入到一級(jí)UF系統(tǒng)進(jìn)行處理,經(jīng)一級(jí) UF系統(tǒng)處理后的農(nóng)化廢水濁度≤0.3NTU,SDI≤3;
(3)經(jīng)一級(jí)UF系統(tǒng)處理后的農(nóng)化廢水再進(jìn)入樹脂軟化系統(tǒng),軟化系統(tǒng)采用 鈉型軟化樹脂;
(4)經(jīng)軟化后的農(nóng)化廢水進(jìn)入一段RO系統(tǒng),一段RO系統(tǒng)的回收率控制在 70%~75%;
(5)一段RO系統(tǒng)的濃水進(jìn)入二級(jí)UF系統(tǒng)進(jìn)行二級(jí)過濾,控制產(chǎn)水濁度 <0.3NTU,SDI<3;
(6)二級(jí)UF系統(tǒng)的產(chǎn)水進(jìn)入二段RO系統(tǒng),二段RO系統(tǒng)的回收率控制在 65%~70%,一段RO系統(tǒng)和二段RO系統(tǒng)的整體回收率≥90%;二段RO系統(tǒng)淡 水進(jìn)入RO產(chǎn)水池,二段RO系統(tǒng)濃水進(jìn)入化學(xué)氧化除磷系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理 方法,其特征在于步驟(1)中所述農(nóng)化廢水的主要成分如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理 方法,其特征在于UF系統(tǒng)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(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理 方法,其特征在于UF系統(tǒng)采用壓力式中空纖維膜,膜的分離孔徑為0.02~0.05μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理 方法,其特征在于RO系統(tǒng)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(wěn)定脫鹽率>99%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理 方法,其特征在于步驟(6)中化學(xué)氧化除磷系統(tǒng)是指先經(jīng)Fenton氧化,將有機(jī) 磷轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷;反應(yīng)溫度50℃,反應(yīng)時(shí)體系pH=3.0~4.0,反應(yīng)時(shí)間3.5h,反 應(yīng)完成后pH調(diào)節(jié)至7.5~8.5;并加入復(fù)合除磷劑,反應(yīng)0.5h,沉淀1.5h。
說明書
一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)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(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理方法。
背景技術(shù)
超濾(UF)一般作為高精度處理工藝的預(yù)處理,為后續(xù)的工藝提供滿足要求的產(chǎn)水,保證后續(xù)工藝系統(tǒng)穩(wěn)定良好的運(yùn)行。目前,超濾工藝同反滲透、納濾等工藝結(jié)合,組成的雙膜法工藝,在純水制備、水處理及中水回用領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。
超濾膜根據(jù)膜組件構(gòu)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(zhì)包括PP、PVC、PES、PVDF等,膜孔徑<0.1μm,根據(jù)截留分子量的不同,有多種級(jí)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(wěn)定、出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定、運(yùn)行成本低、管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),比其它構(gòu)型的膜應(yīng)用更加普遍。
反滲透(RO)技術(shù)是最精密的膜法液體分離技術(shù),它利用半透膜的選擇透過性,截留溶解性鹽類和有機(jī)物,但允許水分子透過,實(shí)現(xiàn)水和物料的分離。反滲透技術(shù)自從上世紀(jì)50年代進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用后,被廣泛應(yīng)用于海水及苦咸水淡化,鍋爐給水、工業(yè)純水、電子超純水的制備,飲用純凈水生產(chǎn),廢水處理及特種分離等領(lǐng)域。
農(nóng)化廢水根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝的不同,有很大的差別,但從總體上看,其具有以下特點(diǎn):
(1)廢水成分復(fù)雜,含多種合成中間產(chǎn)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(zhì)多,有些成分對(duì)微生物有毒害作用;
(4)難降解有機(jī)磷含量高,導(dǎo)致廢水磷指標(biāo)難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。
目前,針對(duì)農(nóng)化行業(yè)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(shè)計(jì)合理,運(yùn)行穩(wěn)定的工藝,可以將總磷降至5mg/L以下,但是無法達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)總磷≤0.5mg/L,國(guó)家日益嚴(yán)格的排放要求使得提標(biāo)改 造勢(shì)在必行。
針對(duì)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(jī)磷。但是由于吸附劑對(duì)物質(zhì)分子量等有要求,因此屬于有選擇性的吸附,對(duì)于特定成分的低濃度有機(jī)磷,能夠達(dá)到要求,并不是普遍適用的工藝,同時(shí),吸附法會(huì)產(chǎn)生大量需要處理的固廢,市場(chǎng)上缺少廉價(jià)高效的吸附劑,應(yīng)用受到限制。
(2)化學(xué)氧化
通過Fenton、臭氧等高級(jí)氧化工藝,將有機(jī)磷氧化成磷酸鹽,再通過化學(xué)沉淀的工藝去除,此方法效果明顯,但是對(duì)于含較低濃度有機(jī)磷的廢水,由于氧化劑捕獲率低,大量的藥劑投加也難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo),且未參加反應(yīng)的藥劑也會(huì)成為廢水中的污染物,導(dǎo)致二次污染的產(chǎn)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(jiǎn)單,處理效果顯著優(yōu)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(lǐng)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(jī)磷降解酶,將廢水中的有機(jī)磷分解成無機(jī)磷,再通過化學(xué)沉淀工藝去除無機(jī)磷,有機(jī)磷降解酶對(duì)低濃度含磷廢水效果明顯,但是較高濃度廢水無法達(dá)到要求,且降解酶失活、流失也是導(dǎo)致無法達(dá)標(biāo)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(dòng)化程度高、運(yùn)行費(fèi)用低,無二次污染,在水處理領(lǐng)域得到越來越廣泛的研究。MBR系統(tǒng)除磷的優(yōu)勢(shì)在于它可以富集反應(yīng)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(qiáng)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(jī)磷截留,形成達(dá)標(biāo)的產(chǎn)水和含磷濃度高的濃水,在含磷廢水提標(biāo)處理中屬于較新的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足,本發(fā)明響應(yīng)國(guó)家更加嚴(yán)格的排放要求和節(jié)能減排的 號(hào)召,為農(nóng)化企業(yè)提供了一種基于超濾(UF)-反滲透(RO)技術(shù)的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)處理方法。通過該發(fā)明方法處理中低濃度含磷廢水,經(jīng)過有針對(duì)性的預(yù)處理工藝,解決了RO系統(tǒng)高回收率下污堵的問題,使RO系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在回收率≥90%的狀態(tài)下,對(duì)RO濃水進(jìn)行氧化除磷,濃水再同產(chǎn)水混合,實(shí)現(xiàn)整體的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。對(duì)濃水進(jìn)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(zhǎng),但系統(tǒng)自動(dòng)化程度高,管理維護(hù)簡(jiǎn)單,且從根本上解決了無法達(dá)標(biāo)排放的問題。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的:
一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理方法,其特征在于包括下述步驟:
(1)將農(nóng)化廢水進(jìn)入到砂濾系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理;砂濾系統(tǒng)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(jí)UF系統(tǒng)提供合格的進(jìn)水;砂濾屬于常規(guī)的膜法預(yù)處理過程;
(2)經(jīng)砂濾系統(tǒng)處理后的農(nóng)化廢水再進(jìn)入到一級(jí)UF系統(tǒng)進(jìn)行處理,經(jīng)一級(jí)UF系統(tǒng)處理后的農(nóng)化廢水濁度≤0.3NTU,SDI≤3;一級(jí)UF系統(tǒng)截留廢水中絕大多數(shù)懸浮物、膠體和幾乎所有的微生物,滿足一段RO系統(tǒng)的進(jìn)水要求;
(3)經(jīng)一級(jí)UF系統(tǒng)處理后的農(nóng)化廢水再進(jìn)入樹脂軟化系統(tǒng),軟化系統(tǒng)采用鈉型軟化樹脂;經(jīng)過軟化后,Ca2+、Mg2+等硬度離子的整體去除率≥98%,產(chǎn)水硬度(以CaCO3計(jì))≤25mg/L,能夠保證高倍濃縮時(shí)系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢的問題;
(4)經(jīng)軟化后的農(nóng)化廢水進(jìn)入一段RO系統(tǒng),一段RO系統(tǒng)的回收率控制在70%~75%;一段RO淡水進(jìn)入RO產(chǎn)水池;或者一段RO淡水大部分進(jìn)入RO產(chǎn)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(jìn)入二級(jí)UF系統(tǒng);一段RO系統(tǒng)的濃水進(jìn)入二級(jí)UF系統(tǒng)進(jìn)行二級(jí)過濾,控制產(chǎn)水濁度<0.3NTU,SDI<3;進(jìn)行二級(jí)過濾,去除因濃縮產(chǎn)生的細(xì)微顆粒及細(xì)微膠體,滿足二段RO系統(tǒng)的進(jìn)水要求;
(1)二級(jí)UF系統(tǒng)的產(chǎn)水進(jìn)入二段RO系統(tǒng),二段RO系統(tǒng)的回收率控制在65%~70%,一段RO系統(tǒng)和二段RO系統(tǒng)的整體回收率≥90%;二段RO系統(tǒng)淡水進(jìn)入RO產(chǎn)水池,一段RO系統(tǒng)淡水和二段RO系統(tǒng)淡水混合水的總磷控制在≤0.1mg/L,二段RO系統(tǒng)濃水進(jìn)入化學(xué)氧化除磷系統(tǒng)。
作為優(yōu)選,上述一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理方法,其中步驟(1)中所述農(nóng)化廢水的主要成分如下:
由于農(nóng)化行業(yè)廢水種類多,廢水中含有的有機(jī)磷中間體多,本發(fā)明經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn),對(duì)于總磷含量較小的含有機(jī)磷農(nóng)化廢水,本發(fā)明的處理效果更好,整體投資運(yùn)行成本更低。
作為優(yōu)選,上述一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理方法中的UF系統(tǒng)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(tǒng)采用壓力式中空纖維膜,膜的分離孔徑為0.02~0.05μm。
作為優(yōu)選,上述一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理方法中RO系統(tǒng)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(wěn)定脫鹽率>99%。
作為優(yōu)選,上述一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達(dá)標(biāo)排放處理方法的步驟(6)中化學(xué)氧化除磷系統(tǒng)是指先經(jīng)Fenton氧化,將有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷;反應(yīng)溫度50℃,反應(yīng)時(shí)體系pH=3.0~4.0,反應(yīng)時(shí)間3.5h,反應(yīng)完成后pH調(diào)節(jié)至7.5~8.5;并加入復(fù)合除磷劑,反應(yīng)0.5h,沉淀1.5h。處理之后的濃水總磷≤4mg/L;和RO系統(tǒng)淡水混合后,總磷≤0.5mg/L,實(shí)現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)排放。
在本發(fā)明中,一段RO系統(tǒng)脈沖式投加非氧化性殺菌劑,二段RO系統(tǒng)進(jìn)水中有針對(duì)性的加入阻垢劑,進(jìn)一步防止微生物污染或結(jié)垢的發(fā)生,保證了整套系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。高濃度含磷濃水經(jīng)過Fenton氧化,將有機(jī)磷氧化成無機(jī)磷,再通過除磷劑去除,濃淡水混合后,實(shí)現(xiàn)整體的達(dá)標(biāo)排放。
有益效果:根據(jù)本發(fā)明的工藝方案,能夠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)農(nóng)化行業(yè)中低濃度含磷廢水的達(dá)標(biāo)排放,工藝具有以下突出的特點(diǎn):
(1)對(duì)濃縮后的高濃度含磷廢水進(jìn)行化學(xué)除磷,提高整體的除磷效果
農(nóng)化行業(yè)廢水經(jīng)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(shù)為可生化性差的有機(jī)磷,難以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。直接進(jìn)行化學(xué)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(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。本 發(fā)明首先對(duì)經(jīng)物化和生化工藝處理后的含有機(jī)磷廢水進(jìn)行高倍濃縮,再對(duì)濃水進(jìn)行除磷,經(jīng)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(chǎn)水混合,實(shí)現(xiàn)整體的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
(2)有針對(duì)性的預(yù)處理工藝,保證RO系統(tǒng)在高回收率下穩(wěn)定運(yùn)行
RO系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵是有效的預(yù)處理和合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì),二者缺一不可,由于農(nóng)化行業(yè)含磷廢水在前處理過程中都要加入大量的石灰進(jìn)行除磷,因而導(dǎo)致廢水的硬度高。針對(duì)廢水的這一特點(diǎn),本發(fā)明采用了軟化樹脂對(duì)廢水進(jìn)行軟化處理,再和兩級(jí)UF系統(tǒng)相互配合,解決了RO系統(tǒng)污堵的問題。RO系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也充分考慮廢水的特點(diǎn),進(jìn)行合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。兩者相互配合,保證了RO系統(tǒng)在高回收率下的穩(wěn)定運(yùn)行。
(3)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高,可維護(hù)性強(qiáng)
UF系統(tǒng)、樹脂軟化系統(tǒng)、RO系統(tǒng)均采用自動(dòng)化運(yùn)行,通過穩(wěn)定可靠監(jiān)測(cè)儀表,實(shí)時(shí)反映出系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決系統(tǒng)的潛在問題,提高了系統(tǒng)的可靠性。