反渗透农化废水磷达标排放处理方法

反渗透农化废水磷达标排放处理方法

申请日期：2013.09.25

公佈（公告）日期 2014.09.17

IPC分类编号C02F9/04;/36;C02F9/10

概括

本发明涉及污水处理方法，具体为一种基于超滤-反渗透的农废水磷排放达标处理方法。本发明经前置预处理工艺处理后，再经砂滤、两级UF、树脂软化、两级RO处理，系统总体回收率≥90%。生成的高磷浓度浓水经浓水化学除磷系统，使浓水总磷降至≤4mg/L，再与总磷浓度≤0.1mg/L的RO产水混合，出水总磷≤0.5mg/L，使废水达标排放。本发明的优点在于解决了造成RO系统污染堵塞的不利因素，保证RO系统在高回收率下稳定运行。 浓水除磷提高了药剂的捕集率，解决了较低浓度下磷含量及高浓度药量仍不能达标的问题，整个系统自动化程度高，操作管理简单，运行稳定。

索赔

1、一种基于超滤-反渗透的农化废水磷排放达标处理方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）农业废水进入砂滤系统进行预处理；

（2）经砂滤系统处理后的农业废水进入一级超滤系统进行处理，经一级超滤系统处理后的农业废水浊度≤0.3NTU、SDI≤3；

（3）经一级超滤系统处理后的农业废水进入树脂软化系统，采用钠型软化树脂；

（4）软化后的农业废水进入一级RO系统，一级RO系统回收率控制在70%～75%；

（5）一级RO系统出来的浓水进入二级UF系统进行二次过滤，控制产水的浊度

（6）二级超滤系统产水进入二级反渗透系统，二级反渗透系统回收率控制在65%～70%，一、二级反渗透系统总回收率≥90%。二级反渗透系统淡水进入反渗透产水池，二级反渗透系统浓水进入化学氧化除磷系统。

2、 根据权利要求 1 所述的基于超滤-反渗透的农化废水磷排放达标处理方法， 其特征在于， 步骤 （1 ) 中农化废水的主要成分如下：

。

3.根据权利要求1所述的一种基于超滤-反渗透的农废水磷排放达标处理方法，其特征在于：所述超滤系统采用压力中空纤维膜、浸没式中空纤维膜、或浸没式平板膜。

4.根据权利要求3所述的基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法，其特征在于：超滤系统采用分离孔径为0.02～0.05μm的压力中空纤维膜。

5.根据权利要求1所述的基于超滤-反渗透的农化废水磷排放达标处理方法，其特征在于：所述RO系统所采用的RO膜元件具有如下特点：在100μL氯化钠溶液，25℃，15.5bar，pH=8，回收率为15%的条件下，稳定脱盐率>99%。

6.根据权利要求1所述的基于超滤-反渗透处理农用废水排磷的方法，其特征在于步骤（6）中所述化学氧化除磷体系是指先将有机磷氧化转化为无机磷；反应温度为50℃，反应时体系pH为3.0～4.0，反应时间为3.5h，反应结束后调节pH为7.5～8.5；加入复合除磷剂，反应0.5h，沉淀1.5h。

手动的

基于超滤-反渗透的农化废水磷排放达标处理方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理方法，特别是一种基于超滤-反渗透的农业废水磷排放处理方法。

背景技术

超滤（UF）一般作为高精度处理工艺的预处理，为后续工艺提供符合要求的产水，保证后续工艺系统稳定良好运行。目前，超滤工艺与反渗透、纳滤等工艺相结合，组成双膜工艺，在纯水制备、水处理及中水回用等领域得到越来越广泛的应用。

超滤膜按膜组件配置可分为螺旋式超滤、中空纤维浸没式超滤、中空纤维压力式超滤、管式超滤、平板式超滤，膜材质有PP、PVC、PES、PVDF等，膜孔径大小有多种选择。

反渗透（RO）技术是目前最为成熟的膜液分离技术，它利用半透膜的选择透过性，截留可溶性盐类和有机物，而允许水分子通过，从而实现水与物质的分离。反渗透技术自20世纪50年代进入商业应用以来，已广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水、电子超纯水制备、饮用纯水生产、废水处理及特种分离等领域。

农业废水因生产的产品和工艺不同而有很大差异，但一般来说，具有以下特点：

（1）废水成分复杂，含有多种合成中间体；

（2）污染物浓度高，特别是溶解性磷含量高；

（3）含有较多难以生物降解的物质，有些成分对微生物有毒性；

（4）难降解有机磷含量较高，导致废水磷指标难以达到排放标准的要求。

目前，针对农化行业高浓度含磷废水，采用混凝沉淀、生物除磷等工艺，可将废水中的总磷降低至15mg/L以下的中低浓度水平。设计合理、稳定的工艺可将总磷降低至5mg/L以下，但无法满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（-2002）总磷≤0.5mg/L的一级标准。国家日益严格的排放要求，提高标准势在必行。

针对中、低浓度含磷废水，目前正在研究以下工艺：

（1）吸附法

采用活性炭、粉煤灰等吸附容量较高的吸附剂对废水中的有机磷进行物理吸附，但由于吸附剂对物质的分子量有要求，属于选择性吸附，仅能满足特定组分的低浓度有机磷的要求，并非一种普遍适用的工艺。同时吸附法会产生大量需要处理的固体废弃物，市场上缺乏廉价高效的吸附剂，其应用受到限制。

（2）化学氧化

通过臭氧等高级氧化工艺，将有机磷氧化为磷酸盐，再通过化学沉淀去除。该方法效果显著，但对于含有机磷浓度较低的废水，由于氧化剂的捕获率较低，即使加入大量药剂也难以实现稳定达标，而未参与反应的药剂也会成为废水中的污染物，造成二次污染。

（3）电解

电解是一种高效的废水处理方法，占地面积小，操作简单，处理效果明显优于生化法，且集电凝聚、沉淀、气浮等多种效应于一体，在含磷废水处理领域得到越来越广泛的研究。

（4）酶法

通过向废水中添加分离的高浓度有机磷降解酶，将废水中的有机磷分解为无机磷，再通过化学沉淀过程去除无机磷。有机磷降解酶对低浓度含磷废水有明显的效果，但更高浓度的废水无法满足要求，降解酶的失活和流失也是导致不达标的主要问题。

（5）膜分离

膜分离技术是一种纯物理分离技术，自动化程度高，运行费用低，不产生二次污染，在水处理领域得到了广泛的研究。MBR系统在除磷方面的优势在于可以富集反应体系中的聚磷菌，提高聚磷菌的浓度，从而提高磷的去除率，属于强化生物除磷方法。纳滤和反渗透工艺分离精度高，可以截留有机磷，形成磷浓度较高的合格水和浓水，是含磷废水处理中比较新的技术。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明响应国家更加严格的排放要求和节能减排的号召，为农化企业提供了一种基于超滤（UF）-反渗透（RO）技术的农化废水磷达标处理方法。本发明方法处理中低浓度含磷废水，经过针对性的预处理工艺，解决了RO系统高回收率下的结垢堵塞问题，使RO系统在回收率≥90%下稳定运行。对RO浓水进行氧化除磷，浓水再与产水混合，实现整体稳定达标。浓水除磷可以提高药剂的捕集效率，减少药剂用量。虽然整体工艺管线较长，但系统自动化程度高，管理维护简单，从根本上解决了排放不达标的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于超滤-反渗透的农化废水磷排放达标处理方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）农业废水进入砂滤系统进行预处理；砂滤系统截留废水中较大的悬浮物和胶体，降低废水中不溶物浓度，为一级超滤系统提供合格进水；砂滤是常规的膜预处理工艺；

（2）经砂滤系统处理后的农业废水进入一级超滤系统处理，经一级超滤系统处理后的农业废水浊度≤0.3NTU，SDI≤3。一级超滤系统截留了废水中的大部分悬浮物、胶体和几乎所有的微生物，满足了一级RO系统的进水要求。

（3）经一级UF系统处理的农业废水进入树脂软化系统，采用钠型软化树脂，软化后Ca2+、Mg2+等硬度离子总体去除率≥98%，产水硬度（以CaCO3计）≤25mg/L，可保证系统在高浓度时不会产生结垢问题。

（4）软化后的农业废水进入第一级RO系统，第一级RO系统回收率控制在70%～75%；第一级RO淡水进入RO产水池；或第一级RO淡水大部分进入RO产水池，少量用于配制树脂再生剂及树脂冲洗水，第一级RO浓水进入二级UF系统；第一级RO系统浓水进入二级UF系统进行二级过滤，控制产水浊度

（1）二级UF系统产水进入二级RO系统，二级RO系统回收率控制在65%～70%，一级、二级RO系统总回收率≥90%。二级RO系统淡水进入RO产水池，一级RO系统与二级RO系统混合水总磷含量控制在≤0.1mg/L。二级RO系统浓水进入化学氧化除磷系统。

优选的，上述基于超滤-反渗透处理农化废水磷达标排放的方法中，步骤（1）中农化废水的主要成分如下：

由于农化行业废水种类较多,且废水中含有较多的有机磷中间体,研究发现本发明对于总磷含量较低的含有机磷农化废水具有较好的处理效果,且总体投资和运行成本较低。

优选地，上述基于超滤-反渗透的农用废水磷排放处理方法中的超滤系统采用压力中空纤维膜、浸没式中空纤维膜或浸没式平板膜；作为较佳选择，所述超滤系统采用分离孔径为0.02～0.05μm的压力中空纤维膜。

优选的，上述基于超滤-反渗透的农业废水磷排放处理方法中RO系统所采用的RO膜元件特性为：在100μL氯化钠溶液，25℃，15.5bar，pH=8，回收率为15%的条件下，稳定脱盐率>99%。

优选的，上述基于超滤-反渗透的农废水磷排放达标处理方法步骤（6）中化学氧化除磷系统是指先氧化将有机磷转化为无机磷；反应温度为50℃，反应时体系pH为3.0～4.0，反应时间为3.5h，反应结束后调节pH为7.5～8.5；加入复合除磷剂，反应0.5h，沉淀1.5h。处理后的浓水总磷≤4mg/L；与RO系统淡水混合后总磷≤0.5mg/L，废水达标排放。

本发明第一级RO系统脉冲投加非氧化性杀菌剂，第二级RO系统进水专门添加阻垢剂，进一步防止微生物污染或结垢，保证整个系统运行稳定性。高浓度含磷浓水经氧化处理，将有机磷氧化为无机磷，再经除磷剂去除，浓淡水混合后整体达标排放。

有益效果：根据本发明的工艺方案，能够稳定实现农化行业低浓度含磷废水的达标排放，该工艺具有以下突出特点：

（1）对浓缩后的高浓度含磷废水进行化学除磷，提高整体除磷效果

农化行业废水经物理、化学、生化工艺处理后，仍含有一定浓度的磷，且大部分为可生化性较差的有机磷，难以达标排放。直接化学氧化除磷效果好，但由于捕获率低，在药剂浓度较高的情况下，总磷仍不能满足排放标准要求。本发明先将经物理、化学、生化处理后的含有机磷废水浓缩，再对浓水中的磷进行除磷处理。浓缩后磷浓度提高，药剂的捕获率也提高，可以减少药剂用量。处理后的浓水与磷浓度很低的RO产水混合，实现整体稳定达标。

（2）有针对性的预处理工艺，保证RO系统在高回收率下稳定运行

RO系统稳定运行的关键是有效的预处理和合理的系统设计，两者缺一不可。由于农化行业除磷预处理过程中，含磷废水中要加入大量石灰，导致废水硬度较高。针对废水的这种特性，本发明采用软化树脂对废水进行软化，再配合两级UF系统，解决了RO系统堵塞的问题。RO系统的设计也充分考虑了废水的特性，进行了合理的系统设计。两者相互配合，保证了RO系统在高回收率下稳定运行。

（3）系统自动化程度高，可维护性强

UF系统、树脂软化系统、RO系统均采用自动化运行，通过稳定可靠的监控仪表，实时反映系统的运行状况，及时发现和解决系统的潜在问题，提高系统的可靠性。