申请日2013.09.25
公开(公告)日2014.09.17
IPC分类号C02F9/04; C02F103/36; C02F9/10
摘要
本发明涉及一种污水处理方法，具体是指一种基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法。本发明通过前预处理工艺处理后，经过砂滤、两级UF、树脂软化和两级RO处理，系统整体回收率≥90%，产生的高含磷浓度浓水经过浓水化学除磷系统，将浓水的总磷降至≤4mg/L，再和总磷浓度≤0.1mg/L的RO产水混合，出水总磷≤0.5mg/L，实现废水的达标排放。本发明的优点是解决了导致RO系统污堵的不利因素，保证RO系统在高回收率下稳定运行。对浓水进行除磷，提高了化学药剂的捕获率，解决了较低浓度含磷量、高浓度药剂量仍然无法达标的问题。整套系统自动化程度高，操作管理简便，运行稳定。
权利要求书
1.一种基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)将农化废水进入到砂滤系统进行预处理;
(2)经砂滤系统处理后的农化废水再进入到一级UF系统进行处理，经一级UF系统处理后的农化废水浊度≤0.3NTU，SDI≤3;
(3)经一级UF系统处理后的农化废水再进入树脂软化系统，软化系统采用钠型软化树脂;
(4)经软化后的农化废水进入一段RO系统，一段RO系统的回收率控制在70%～75%;
(5)一段RO系统的浓水进入二级UF系统进行二级过滤，控制产水浊度<0.3NTU，SDI<3;
(6)二级UF系统的产水进入二段RO系统，二段RO系统的回收率控制在65%～70%，一段RO系统和二段RO系统的整体回收率≥90%;二段RO系统淡水进入RO产水池，二段RO系统浓水进入化学氧化除磷系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法，其特征在于步骤(1)中所述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-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法，其特征在于UF系统采用压力式中空纤维膜、浸没式中空纤维膜、或浸没式平板膜。
4.根据权利要求3所述的一种基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法，其特征在于UF系统采用压力式中空纤维膜，膜的分离孔径为0.02～0.05μm。
5.根据权利要求1所述的一种基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法，其特征在于RO系统中采用的RO膜元件特性是：在2000mg/L氯化钠溶液，25℃，15.5bar，pH=8，回收率15%的条件下，稳定脱盐率>99%。
6.根据权利要求1所述的一种基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理 方法，其特征在于步骤(6)中化学氧化除磷系统是指先经Fenton氧化，将有机磷转化为无机磷;反应温度50℃，反应时体系pH=3.0～4.0，反应时间3.5h，反应完成后pH调节至7.5～8.5;并加入复合除磷剂，反应0.5h，沉淀1.5h。
说明书
一种基于超滤--反渗透的农化废水磷达标排放处理方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法，具体是指一种一种基于超滤-反渗透的农化废 水磷达标排放处理方法。
背景技术
超滤(UF)一般作为高精度处理工艺的预处理，为后续的工艺提供满足要 求的产水，保证后续工艺系统稳定良好的运行。目前，超滤工艺同反渗透、纳滤 等工艺结合，组成的双膜法工艺，在纯水制备、水处理及中水回用领域得到越来 越广泛的应用。
超滤膜根据膜组件构型可分为卷式超滤、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。膜材质包括PP、PVC、PES、PVDF等，膜 孔径<0.1μm，根据截留分子量的不同，有多种级别的过滤精度。压力式中空纤 维膜由于其装填密度高、占地面积小、抗污染性能稳定、出水水质优质稳定、运 行成本低、管理简便等优点，比其它构型的膜应用更加普遍。
反渗透(RO)技术是最精密的膜法液体分离技术，它利用半透膜的选择透 过性，截留溶解性盐类和有机物，但允许水分子透过，实现水和物料的分离。反 渗透技术自从上世纪50年代进入商业化应用后，被广泛应用于海水及苦咸水淡 化，锅炉给水、工业纯水、电子超纯水的制备，饮用纯净水生产，废水处理及特 种分离等领域。
农化废水根据生产产品和生产工艺的不同，有很大的差别，但从总体上看， 其具有以下特点：
(1)废水成分复杂，含多种合成中间产物;
(2)污染物浓度高，尤其是溶解性磷含量高;
(3)难生物降解物质多，有些成分对微生物有毒害作用;
(4)难降解有机磷含量高，导致废水磷指标难以达到排放标准的要求。
目前，针对农化行业的高浓度含磷废水，采用混凝沉降、生物除磷等工艺， 可以将废水总磷降至15mg/L以下的中低浓度水平，设计合理，运行稳定的工艺， 可以将总磷降至5mg/L以下，但是无法达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)一级标准总磷≤0.5mg/L，国家日益严格的排放要求使得提标改 造势在必行。
针对中低浓度的含磷废水，目前主要有以下在研究的工艺：
(1)吸附法
利用活性炭、粉煤灰等具有较高吸附容量的吸附剂，物理吸附废水中的有机 磷。但是由于吸附剂对物质分子量等有要求，因此属于有选择性的吸附，对于特 定成分的低浓度有机磷，能够达到要求，并不是普遍适用的工艺，同时，吸附法 会产生大量需要处理的固废，市场上缺少廉价高效的吸附剂，应用受到限制。
(2)化学氧化
通过Fenton、臭氧等高级氧化工艺，将有机磷氧化成磷酸盐，再通过化学沉 淀的工艺去除，此方法效果明显，但是对于含较低浓度有机磷的废水，由于氧化 剂捕获率低，大量的药剂投加也难以实现稳定达标，且未参加反应的药剂也会成 为废水中的污染物，导致二次污染的产生。
(3)电解法
电解法是一种高效的废水处理方法，占地小，操作简单，处理效果显著优于 生化法，且综合了电絮凝、沉淀和气浮多种作用，在含磷废水处理领域得到越来 越广泛的研究。
(4)生物酶法
通过向废水中投加分离出的高浓度有机磷降解酶，将废水中的有机磷分解成 无机磷，再通过化学沉淀工艺去除无机磷，有机磷降解酶对低浓度含磷废水效果 明显，但是较高浓度废水无法达到要求，且降解酶失活、流失也是导致无法达标 的主要问题。
(5)膜分离
膜分离工艺属于纯物理分离工艺，自动化程度高、运行费用低，无二次污染， 在水处理领域得到越来越广泛的研究。MBR系统除磷的优势在于它可以富集反 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，可以将有机磷截留，形成达标的产水和 含磷浓度高的浓水，在含磷废水提标处理中属于较新的技术。
发明内容
针对现有技术中的不足，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。通过该发明方法处理中低浓度含磷废水，经过有针对性的预处理工艺， 解决了RO系统高回收率下污堵的问题，使RO系统稳定运行在回收率≥90%的 状态下，对RO浓水进行氧化除磷，浓水再同产水混合，实现整体的稳定达标。 对浓水进行除磷可以提高药剂的捕获效率，减少药剂的使用量，虽然整体工艺线 较长，但系统自动化程度高，管理维护简单，且从根本上解决了无法达标排放的 问题。
本发明是通过下述技术方案得以实现的：
一种基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法，其特征在于包括下述 步骤：
(1)将农化废水进入到砂滤系统进行预处理;砂滤系统截留废水中的较大 颗粒悬浮物和胶体，降低废水不溶物浓度，为一级UF系统提供合格的进水;砂 滤属于常规的膜法预处理过程;
(2)经砂滤系统处理后的农化废水再进入到一级UF系统进行处理，经一级 UF系统处理后的农化废水浊度≤0.3NTU，SDI≤3;一级UF系统截留废水中绝大 多数悬浮物、胶体和几乎所有的微生物，满足一段RO系统的进水要求;
(3)经一级UF系统处理后的农化废水再进入树脂软化系统，软化系统采 用钠型软化树脂;经过软化后，Ca2+、Mg2+等硬度离子的整体去除率≥98%，产 水硬度(以CaCO3计)≤25mg/L，能够保证高倍浓缩时系统不会产生结垢的问题;
(4)经软化后的农化废水进入一段RO系统，一段RO系统的回收率控制在 70%～75%;一段RO淡水进入RO产水池;或者一段RO淡水大部分进入RO产 水池，少量用于配制树脂再生剂和树脂冲洗水，一段RO浓水进入二级UF系统; 一段RO系统的浓水进入二级UF系统进行二级过滤，控制产水浊度<0.3NTU， SDI<3;进行二级过滤，去除因浓缩产生的细微颗粒及细微胶体，满足二段RO 系统的进水要求;
(1)二级UF系统的产水进入二段RO系统，二段RO系统的回收率控制在 65%～70%，一段RO系统和二段RO系统的整体回收率≥90%;二段RO系统淡 水进入RO产水池，一段RO系统淡水和二段RO系统淡水混合水的总磷控制在 ≤0.1mg/L，二段RO系统浓水进入化学氧化除磷系统。
作为优选，上述一种基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法，其 中步骤(1)中所述农化废水的主要成分如下：
由于农化行业废水种类多，废水中含有的有机磷中间体多，本发明经过研究 后发现，对于总磷含量较小的含有机磷农化废水，本发明的处理效果更好，整体 投资运行成本更低。
作为优选，上述一种基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法中的 UF系统采用压力式中空纤维膜、浸没式中空纤维膜、或浸没式平板膜;作为更 佳选择，UF系统采用压力式中空纤维膜，膜的分离孔径为0.02～0.05μm。
作为优选，上述一种基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法中RO 系统中采用的RO膜元件特性是：在2000mg/L氯化钠溶液，25℃，15.5bar，pH =8，回收率15%的条件下，稳定脱盐率>99%。
作为优选，上述一种基于超滤-反渗透的农化废水磷达标排放处理方法的步骤 (6)中化学氧化除磷系统是指先经Fenton氧化，将有机磷转化为无机磷;反应 温度50℃，反应时体系pH=3.0～4.0，反应时间3.5h，反应完成后pH调节至7.5～8.5; 并加入复合除磷剂，反应0.5h，沉淀1.5h。处理之后的浓水总磷≤4mg/L;和RO 系统淡水混合后，总磷≤0.5mg/L，实现废水达标排放。
在本发明中，一段RO系统脉冲式投加非氧化性杀菌剂，二段RO系统进水 中有针对性的加入阻垢剂，进一步防止微生物污染或结垢的发生，保证了整套系 统的运行稳定性。高浓度含磷浓水经过Fenton氧化，将有机磷氧化成无机磷， 再通过除磷剂去除，浓淡水混合后，实现整体的达标排放。
有益效果：根据本发明的工艺方案，能够稳定实现农化行业中低浓度含磷废 水的达标排放，工艺具有以下突出的特点：
(1)对浓缩后的高浓度含磷废水进行化学除磷，提高整体的除磷效果
农化行业废水经过物化和生化等处理以后，仍含有一定浓度的磷，其中绝大 多数为可生化性差的有机磷，难以实现达标排放。直接进行化学氧化除磷，虽然 有效果，但是由于捕获率低，高药剂浓度下总磷仍无法达到排放标准的要求。本 发明首先对经物化和生化工艺处理后的含有机磷废水进行高倍浓缩，再对浓水进 行除磷，经过浓缩后，磷浓度提高，药剂的捕获率也提高，能够减少药剂的使用 量，处理后的浓水和含磷浓度很低的RO产水混合，实现整体的稳定达标。
(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，二者缺一不可， 由于农化行业含磷废水在前处理过程中都要加入大量的石灰进行除磷，因而导致 废水的硬度高。针对废水的这一特点，本发明采用了软化树脂对废水进行软化处 理，再和两级UF系统相互配合，解决了RO系统污堵的问题。RO系统的设计 也充分考虑废水的特点，进行合理的系统设计。两者相互配合，保证了RO系统 在高回收率下的稳定运行。
(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，通过稳定可靠监测仪 表，实时反映出系统的运行状态，及时发现并解决系统的潜在问题，提高了系统 的可靠性。