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[摘要]为农药厂含磷废水回用处理提供经验参考，采用膜集成工艺对农药厂生化出水进行了深度处理研究，通过改变运行参数，优化了工艺条件。结果表明：优化条件下，纳滤膜对磷的去除率达到了89%，纳滤回收率高达90%，通量高达10L/m2/h以上；反渗透对磷去除率达到了97.5%，反渗透回收率高达90%，通量达到了5L/m2/h以上；经膜法深度处理后的出水能够满足厂区回用水要求。
[关键词]含磷废水；纳滤；反渗透；回用
广谱类有机磷农药因较易降解、在生物体内残留低而得到广泛应用[1]。但含有机磷农药废水的排放会造成地表和地下水的污染。目前磷的去除主要有化学沉淀法、生物降解法、吸附法等[2]，兰吉奎[3]和曾雪梅[4]等使用钙盐沉淀处理无机磷废水，无机磷去除率可达90.0%以上。陈洪波[5]研究表明，当进水总磷浓度2~10mg/L时，SBR单级好氧生物可对总磷保持90%以上去除率。Yan[6]研究了3种柱撑剂(铁、铝、铁铝)改性膨润土吸附除磷效果，结果表明铝柱效果最佳。农药种类繁多，废水间差异性较大，因此处理方法并不存在通用性，比如，钙盐沉淀法无法去除有机磷、生物法不适用于高盐体系、吸附法不适用高浓度、大水量工况等。随着环保政策严峻以及下游污水处理厂接管标准逐步提高，一种高效、低成本的处理方式对企业至关重要。本文以南京某农药公司生化池出水为处理对象，采用江苏久吾高科技股份有限公司的有机膜及设备开展了相关研究，取得了较好的效果。
1实验部分
1.1实验原料。南京某农药公司二沉池出水(以下简称废水)，废水成分如表1。
1.2检测方法。实验中检测所用仪器及方法见表2。
1.3实验设备。本实验所用设备为江苏久吾高科技股份有限公司研发自产的有机膜实验设备。实验用纳滤膜为久吾公司生产的NF1-2540纳滤膜、实验用反渗透膜为久吾公司生产的RO5-4040反渗透膜。
1.4处理方案。根据废水水质特征，制定图1所示工艺路线：
2实验结果与讨论
2.1纳滤。2.1.1压力对去除率的影响。控制相同的进膜流量，调节进膜压力分别取样分析，得出不同压力条件下纳滤膜出水总磷值及其去除率变化趋势如图2所示。由图2可以看出，在2MPa压力以内，总磷去除率随压力增大而上升。因为随着压力增大，水的透过速率变大，而溶质的透过速率未明显增加。2~4MPa区间总磷截留率随压力增大而降低，此时膜面浓差极化较为明显，大量溶质聚集在膜的浓液侧，受浓度梯度影响，更多溶质向产水侧扩散。因此，过滤压力选择1.5MPa左右较为合适。2.1.2回收率对去除率的影响。控制压力1.5MPa不变，在不同回收率时取样分析，得出不同回收率条件下出水总磷含量及其去除率如图3所示。由图3可以看出，去除率随水回收率的升高而降低，原因是随着回收率升高，浓液浓度不断升高，纳滤膜截留率随浓度升高而降低；在回收率达到90%时，总磷去除率仍有95%左右，回收率超过90%后截留率下降幅度较大；因此，综合考虑到纳滤浓液处理量及水的回用率，回收率设定80%~90%较为适宜。2.1.3优化条件运行情况。设定压力1.5MPa左右、回收率90%过滤废水，图4为过滤通量及压力随过滤时间变化趋势。表3为检测结果。由图4可以看出，采用纳滤膜过滤废水，在设备压力不超过1.5MPa、水回收率达到90%的情况下通量能达到10L/m2/h以上，具有良好的过滤经济性。由表3可以看出，纳滤膜能有效分离去除废水中COD及总磷，去除率分别达到了93%和89%，同时对氨氮也有31%去除率，有效降低了反渗透膜的负荷。
2.2反渗透。2.2.1压力对产水水质的影响。控制相同的进膜流量，调节进膜压力分别取样分析，得出不同压力条件下纳滤膜出水总磷值及其去除率变化趋势如图5所示。COD、氨氮、TDS等污染物的去除率与压力的关系如图6所示。由图5可以看出，出水总磷含量随压力升高而增加，相应去除率逐渐降低，但产水总磷含量始终保持在0.1mg/L以下，完全超出了限定的排放要求。由图6可以看出，RO产水COD及氨氮含量随压力升高而增加，在10MPa高压条件下出水COD低于14mg/L、氨氮低于1mg/L，水质满足客户给定的回用要求(COD低于50mg/L、氨氮低于2mg/L)。2.2.2水回收率与所需压力的关系随着废水的浓缩，其中氯化钠盐富集，浓液渗透压上升，因此为获得一定水回收率，运行压力需要随之升高，图7给出了压力与回收率关系。由图7可以看出，在不超过10MPa的条件下即可获得90%的高水回收率，这一点对后续反渗透浓液的处理有重大意义。2.2.3优化条件下运行情况。根据上述研究，采用10MPa以下压力、90%回收率进行试验。图8为过滤过程中通量及压力变化趋势。表4为检测结果。由图8可以看出，在最高9.5MPa压力条件下，实现90%回收率通量达到5L/m2/h以上，具有良好的过滤经济性。由表4可知，反渗透膜能够进一步有效分离COD、总磷、氨氮及氯化钠盐，对总磷去除率达到了97.5%，对盐截留率达到了92.6%，对COD截留率达到了82.5%。反渗透滤液水质完全能够满足厂区回用水的要求。
2.3效益分析。按照处理量3000m3/d、取水费0.3元/t、电费0.7元/kwh、排污费3.8元/t计算，总磷超标，需稀释排放，每天排放水量为3000m3*40，即120000m3，每日排水费与取水费为49.2万元；采用膜法处理，膜按总费用(含折旧)25元/m3折算、蒸发按照60元/m3(含折旧)计算，每天处理费用为9.6万元，同时每天省去水费729元；每天省去费用约40万元。
3小结
(1)利用纳滤和反渗透组合工艺处理含磷农药废水，不仅有效的解决了含磷废水的处理难题，还能将处理后的废水回用。该方法是一种有效、环境友好、绿色的处理方式。(2)纳滤膜对磷及有机物的截留率较高，均达到了89%以上，在设备压力不超过1.5MPa水回收率达到90%的情况下通量能达到10L/m2/h以上。反渗透膜对总磷去除率达到了97.5%以上，对盐截留率达到了92%以上，对COD截留率达到了82.5%，9.5MPa压力条件下可将废水浓缩至95g/L以上，对废水减量化有重要意义。(3)按照处理量3000m3/d计，与稀释排放相比较，采用膜集成技术处理废水，预计每天节约40万元。
作者:恽建军 白祖国 丁邦超 陈道康 陈瑞春 彭文博 单位:江苏久吾高科技股份有限公司
