申請日2013.09.25
公開(公告)日2014.09.17
IPC分類號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)化廢水磷達標排放處理方法。本發(fā)明通過前預(yù)處理工藝處理后，經(jīng)過砂濾、兩級UF、樹脂軟化和兩級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，實現(xiàn)廢水的達標排放。本發(fā)明的優(yōu)點是解決了導(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)定運行。對濃水進行除磷，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標的問題。整套系統(tǒng)自動化程度高，操作管理簡便，運行穩(wěn)定。
權(quán)利要求書
1.一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達標排放處理方法，其特征在于包括下述步驟：
(1)將農(nóng)化廢水進入到砂濾系統(tǒng)進行預(yù)處理;
(2)經(jīng)砂濾系統(tǒng)處理后的農(nóng)化廢水再進入到一級UF系統(tǒng)進行處理，經(jīng)一級UF系統(tǒng)處理后的農(nóng)化廢水濁度≤0.3NTU，SDI≤3;
(3)經(jīng)一級UF系統(tǒng)處理后的農(nóng)化廢水再進入樹脂軟化系統(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)的濃水進入二級UF系統(tǒng)進行二級過濾，控制產(chǎn)水濁度<0.3NTU，SDI<3;
(6)二級UF系統(tǒng)的產(chǎn)水進入二段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)淡水進入RO產(chǎn)水池，二段RO系統(tǒng)濃水進入化學(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)化廢水磷達標排放處理方法，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)化廢水磷達標排放處理方法，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)化廢水磷達標排放處理方法，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)化廢水磷達標排放處理方法，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)化廢水磷達標排放處理 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，將有機磷轉(zhuǎn)化為無機磷;反應(yīng)溫度50℃，反應(yīng)時體系pH=3.0～4.0，反應(yīng)時間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)化廢水磷達標排放處理方法
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 水磷達標排放處理方法。
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 行成本低、管理簡便等優(yōu)點，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物，但允許水分子透過，實現(xiàn)水和物料的分離。反 滲透技術(shù)自從上世紀50年代進入商業(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：
(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，有些成分對微生物有毒害作用;
(4)難降解有機磷含量高，導(dǎo)致廢水磷指標難以達到排放標準的要求。
目前，針對農(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)計合理，運行穩(wěn)定的工藝， 可以將總磷降至5mg/L以下，但是無法達到《城鎮(zhèn)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(zhì)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(chǎn)生大量需要處理的固廢，市場上缺少廉價高效的吸附劑，應(yīng)用受到限制。
(2)化學(xué)氧化
通過Fenton、臭氧等高級氧化工藝，將有機磷氧化成磷酸鹽，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(xiàn)穩(wěn)定達標，且未參加反應(yīng)的藥劑也會成 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磷降解酶，將廢水中的有機磷分解成 無機磷，再通過化學(xué)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(dǎo)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(lǐng)域得到越來越廣泛的研究。MBR系統(tǒng)除磷的優(yōu)勢在于它可以富集反 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(chǎn)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(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明響應(yīng)國家更加嚴格的排放要求和節(jié)能減排的 號召，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)化廢水磷達標 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)定運行在回收率≥90%的 狀態(tài)下，對RO濃水進行氧化除磷，濃水再同產(chǎn)水混合，實現(xiàn)整體的穩(wěn)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(tǒng)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(fā)明是通過下述技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：
一種基于超濾-反滲透的農(nóng)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(nóng)化廢水進入到砂濾系統(tǒng)進行預(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UF系統(tǒng)提供合格的進水;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)化廢水再進入到一級UF系統(tǒng)進行處理，經(jīng)一級 UF系統(tǒng)處理后的農(nóng)化廢水濁度≤0.3NTU，SDI≤3;一級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)的進水要求;
(3)經(jīng)一級UF系統(tǒng)處理后的農(nóng)化廢水再進入樹脂軟化系統(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)≤25mg/L，能夠保證高倍濃縮時系統(tǒng)不會產(chǎn)生結(jié)垢的問題;
(4)經(jīng)軟化后的農(nóng)化廢水進入一段RO系統(tǒng)，一段RO系統(tǒng)的回收率控制在 70%～75%;一段RO淡水進入RO產(chǎn)水池;或者一段RO淡水大部分進入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濃水進入二級UF系統(tǒng); 一段RO系統(tǒng)的濃水進入二級UF系統(tǒng)進行二級過濾，控制產(chǎn)水濁度<0.3NTU， SDI<3;進行二級過濾，去除因濃縮產(chǎn)生的細微顆粒及細微膠體，滿足二段RO 系統(tǒng)的進水要求;
(1)二級UF系統(tǒng)的產(chǎn)水進入二段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)化廢水磷達標排放處理方法，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，廢水中含有的有機磷中間體多，本發(fā)明經(jīng)過研究 后發(fā)現(xiàn)，對于總磷含量較小的含有機磷農(nóng)化廢水，本發(fā)明的處理效果更好，整體 投資運行成本更低。
作為優(yōu)選，上述一種基于超濾-反滲透的農(nóng)化廢水磷達標排放處理方法中的 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)化廢水磷達標排放處理方法中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)化廢水磷達標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，將有機磷轉(zhuǎn)化為無機磷;反應(yīng) 溫度50℃，反應(yīng)時體系pH=3.0～4.0，反應(yīng)時間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，實現(xiàn)廢水達標排放。
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)進水 中有針對性的加入阻垢劑，進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)的運行穩(wěn)定性。高濃度含磷濃水經(jīng)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(xiàn)整體的達標排放。
有益效果：根據(jù)本發(fā)明的工藝方案，能夠穩(wěn)定實現(xiàn)農(nóng)化行業(yè)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(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磷，難以實現(xiàn)達標排放。直接進行化學(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到排放標準的要求。本 發(fā)明首先對經(jīng)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(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，實現(xiàn)整體的穩(wěn)定達標。
(2)有針對性的預(yù)處理工藝，保證RO系統(tǒng)在高回收率下穩(wěn)定運行
RO系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵是有效的預(yù)處理和合理的系統(tǒng)設(shè)計，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行除磷，因而導(dǎo)致 廢水的硬度高。針對廢水的這一特點，本發(fā)明采用了軟化樹脂對廢水進行軟化處 理，再和兩級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 也充分考慮廢水的特點，進行合理的系統(tǒng)設(shè)計。兩者相互配合，保證了RO系統(tǒng) 在高回收率下的穩(wěn)定運行。
(3)系統(tǒng)自動化程度高，可維護性強
UF系統(tǒng)、樹脂軟化系統(tǒng)、RO系統(tǒng)均采用自動化運行，通過穩(wěn)定可靠監(jiān)測儀 表，實時反映出系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并解決系統(tǒng)的潛在問題，提高了系統(tǒng) 的可靠性。
