超滤及其组合工艺在化肥工业废水处理中的应用郭沛

▲HUANJINGYUFAZHAN47污染与防治超滤及其组合工艺在化肥工业废水处理中的应用郭沛（云南蓝澈科技有限公司，云南昆明650106）摘要：化肥工业废水是一种高氨氮的废水，若不经处理直接排放会造成水体污染，论文介绍了超滤及其组合工艺在不同废水中的应用和研究，探讨了混凝/微絮凝+超滤组合工艺、粉末活性炭+超滤组合工艺以及膜污染的防治技术。关键词：超滤组合工艺；化肥工业废水；氨氮含量；超滤膜；预处理中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：2095-672X(2018)09-0047-02DOI:10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.09.027UltrafiltrationanditscombinedprocessinchemicalfertilizerindustrialwastewaterProcessingapplicationGuoPei(YunnanLancheTechnologyCo.,Ltd.,KunmingYunnan650106,China)Abstract:Fertilizerindustrialwastewaterisakindofhighammonianitrogenwastewater.Ifitisdischargeddirectlywithouttreatment,itwillcausewaterpollution.The paper introduces the application and research of ultrafiltration and its combined process in different wastewaters, and discusses coagulation/microflocculation+ Ultrafiltration combined process, powdered activated carbon + ultrafiltration combined process and membrane fouling prevention technology.Keywords:Ultrafiltration combined process;Chemical fertilizer industrial wastewater;Ammonia nitrogen content; Ultrafiltration membrane;Pretreatment1化肥工业现状及化肥污水处理技术1.1化肥工业及其水污染现状化肥是维持农业生产和粮食产量的重要保证，是重要的农业生产资料。我国肥料的种类主要有氮肥、钾肥、磷肥、复合肥、微量和中量元素肥等，随着技术与科技的发展，我国已经成为了化肥生产与消耗的大国。2015年我国生产化肥比2014年增长了7.3%，折纯量为7627.36万t，其中磷肥2064.4万t，钾肥611.9万t，氮肥4943.8万t，化肥折纯施用量为6023万t。化肥行业既是用水大户也是排放污水大户。在工业废水排放总量中，化肥废水的排放量达到10%左右，化肥工业废水中氨氮含量非常高，如果不经过任何工艺的处理直接排放，很有可能引起水体富营养化，影响水生生物的生存，导致水体发黑发臭、水质恶化。因此加强化肥工业废水的处理，实现高效的氨氮去除率具有十分重要的实践意义。1.2含氨氮废水的处理技术氨氮废水的处理方法有很多，主要分为两大类：物理化学法和生物脱氮法。物理化学法有折点氯化法、化学沉淀法、吹脱法、吸附法、离子交换法、液膜法、电渗析法、催化湿式氧化法等。生物法主要是利用微生物通过氨化、硝化、反硝化作用等一系列反应使废水中的氨最终转化成无害的氮气排放。常用的氨氮废水生物处理工艺主要包括A/O法、SBR法、曝气生物滤池法（BAF）、生物膜法等。2超滤技术2.1超滤技术概述超滤技术是超滤膜分离技术，是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离，主要的推动力是膜两侧的压力差，过滤介质是过滤膜，超滤是一种利用膜分离技术进行的筛分的过程。[1]当膜两侧存在一定压力，废液经过滤膜表面，超滤膜会阻挡较大分子物质成为高浓度的浓缩液，而水和较细小的分子则可以通过超滤膜表面细小的分子。此过程，溶剂的传递正比于操作压力。Kozeny-Car-man公式可表示溶剂通过多孔膜的对流流动[2]：J=K·Δp式中:J——超滤膜通量；K——渗透系数，包含了所有结构因素；Δp——膜两侧压力差。2.2超滤技术在水处理中的各方面应用超滤技术属于安全级别较高的技术，在净化水方面有十分广泛的应用，超滤膜技术不仅应用于反渗透预处理系统，在海水淡化方面有较好的应用效果。在面对浑浊度高、溶质变化频繁的海水时，超滤技术的适应性很强，在海水的脱盐处理方面也有较显著的效果。此外，超滤技术对城市污水和工业废水的处理也可以进行有效的处理。城市污水的处理主要是借助于去除污水中的氨氮之后进行城市污水的再利用；工业废水的处理则是借助去除工业废水中的油污和悬浮颗粒实现污水的净化和再利用。超滤在饮用水中也有较好的应用前景，混凝+超滤工艺比较适合我国的国情[3]。超滤-反渗透工艺对电厂废水的处理也具有很好的效果，可以去除循环冷却水中的悬浮物，降低胶体含量[4]。此外，针对垃圾渗滤液、重金属废水、含油废水、印染废水和钢铁废水，超滤及其组合工艺都对其具有一定的去除效率。3超滤及其组合工业对化肥工业废水的处理超滤工艺通常具有如下几个特点：一是去浊率高，出水水质稳定可靠，超滤工艺具有0.1NTU以下的出水浊度，对颗粒物质的去除率可达到99.9%；二是可以有效去除病原微生物，该工艺可以去除污水中的细菌、隐孢子虫、贾第虫等病原微生物。三是占地面积小，超滤工艺节省成本。3.1超滤前预处理工艺如果将化肥工业废水直接经过超滤工艺，其对水中的有机物去除率不高，而且水中的有机物又是膜的主要污染源，膜污染会影响超滤工艺的处理效率和运行成本，因此，有必要在膜前设置预处理工艺，不仅可以提高有机物的去除率还可以减少膜污染，延长膜的使用寿命。膜前的预处理工艺通常有2种，混凝工艺和粉末活性炭（PAC）吸附工艺。3.1.1 混凝/微絮凝+超滤工艺混凝作用可以使一些小分子的有机物形成絮凝体，之后这些絮凝体在经过超滤膜的时候被截留，从而将小分子有机物和大分子有机物去除。有实验表明，混凝处理可以有效地缓解膜污染，当有机物的相对分子质环境与发展48HUANJINGYUFAZHAN▲WURANYUFANGZHI量小于1000时，其对膜污染的影响较小；同时混凝可以有效地去除相对分子质量较大的有机物而防止膜污染;当残留在水中相对分子质量大于1000的有机物含量低于原水的50%时,膜污染可以被有效防止；此外，混凝防止膜污染的效果与其投加量有关。实验表明，微絮凝直接过滤预处理与其他类型的预处理相比对膜污染最轻，是一较优的超滤膜前预处理工艺。3.1.2 粉末活性炭（PAC）+超滤工艺粉末活性炭和超滤工艺的组合是水处理方面的一个研究方向。这种工艺可以将粉末活性炭对低分子有机物的吸附和超滤对大分子有机物以及病原微生物的筛分作用结合起来，提高有机物的去除效率。MariaTomaszewska实验得到，投加50mg/L的粉末活性炭，可以提高色度、腐殖酸、酚的去除率；YoshihikoMatsu研究发现粉末活性炭+超滤工艺对合成有机物(SOC)也具有较好的去除效果，并且在超滤膜前投加粉末活性炭既缓解了膜污染，又减缓了解膜通量的下降趋势。许颖的实验中得到粉末活性炭的加入对化学需氧量、氨氮、毒性的去除都有明显提高的作用.3.2超滤工艺对化肥工业废水中氨氮去除效率的研究詹健，康晓荣等在微絮凝超滤对微污染源水中氨氮去除的实验研究中得到，通过预处理混凝，经过超滤膜的出水氨氮浓度比不投加混凝剂的浓度低，因此，投加混凝剂可以有效地去除氨氮果。投加混凝剂后，有机物和氨氮的去除率增加，有机物的去除率是90％，氨氮去除率是50％，提高20％。水中有机物的存在对氨氮去除有作用，氨氮被有机物吸附后，在超滤膜直接过滤时有机物被超滤膜截留，氨氮也随着腐殖酸的去除而去除。颜晓飞，武福平等的实验中发现，电絮凝结合浸没式超滤的组合工艺对氨氮的去除率是47%，比单独超滤工艺提高36.9个百分点，因此电絮凝对于超滤去除氨氮起到强化作用。樊战锋超滤组合工艺对氨氮和高锰酸钾酸盐指数的去除效果的研究中表明超滤组合工艺对微污染水源的主要物质氨氮有较好的去除，系统出水基本符合GB2006-5749的要求。3.3超滤系统膜污染与防治超滤系统中膜污染主要是由于吸附污染，有机物被吸附在膜面或者膜孔里；难溶性物质在膜表面形成的沉淀污染，还有细菌等微生物污染。因此，需要采用适当的预处理工艺，选择亲水性强的膜组件，调节水中盐浓度和Ph,选择最优的超滤系统运行条件。4总结化肥工业废水中的氨氮含量较高，混凝/微絮凝+超滤工艺以及粉末活性炭+超滤工艺可以降低化肥工业废水中的氨氮含量，工业废水经过预处理后可以提高有机物的去除率减少膜污染，超滤膜过滤时有机物被截留，氨氮也随之被去除。随着膜生产技术的不断提高，超滤及其组合工艺可以节省能耗，具有推广使用价值。参考文献[1]闵胜益.论超滤技术在化工工艺过程中的应用[J].低碳世界,2015(9):12-13.[2]邓玮玮,王晓昌.低碳氮比废水脱氮研究进展[J].工业水处理,2015(02):12-13.[3]彭华平,周少奇,孙振兴,张战利.O/A/O工艺处理化工综合含氮废水运行优化研究[J].水处理技术,2011(05):78-79.[4]陈治安,刘通,伊华升等.超滤—反渗透工艺对电厂废水处理效果的探讨[J].工业用水与废水,2006(01):45-46.收稿日期：2018-06-05作者简介：郭沛(1986-),女,汉族,硕士,中级工程师,研究方向为污废水处理。（上接第46页）部门责任，建立和不断完善问责制度——对于蓄意引发水污染及通报后不予整改的企业（或单位）进行严厉处罚。3.2加强协调关系建设目前山西晋城涉及的水污染防治问题包括全面排查不符合国家产业政策的小型洗煤、化工、冶炼、炼油、药物等企业，化工企业的废水改造，污染物的接收、转运及联合处置，地下水的开采、保护及水污染防治，河流生态保护等多个类别，这期间必然会涉及多个部门，只有建立上下协同的有效机制，才能确保相关策略的实施与落地，可以建立由市环保局牵头，国土局、安监局及经信委配合，各区、县人民政府具体实施和落实的协调机制，推动水污染防治和预警工程的建设[3]。3.3加强预警机制建设企业要对厂区内的安全隐患建立台账，编制应急预案，储备应急处理物资，没有任何人比企业更清楚自身潜在的环境风险，企业应是真正的风险防范和应急处置专家。企业要履行严格的事故报告制度，如果出现了超标情况，企业应自觉在第一时间向环境管理部门报告，并承诺采取措施尽快处理处置直到恢复正常。企业是应急处置主体，应承担一切费用和赔偿。加强环境执法和监控力度，通过微监测点提供监测工具的方式来提高水质监测能力，促使环境质量和水源得到有效控制与监控；此外还要提升管理者的执法能力，全面加强突发性水污染应急管理措施[4]。3.4推进公众参与首先，相关部门要加强环境宣传教育，充分利用各类新媒体资源、丰富宣传内容及形式，提高晋城群众的环保意识，及时宣传关于水污染治理及防护的新政策、新形势，号召普通大众参与到环境保护工作中来。其次，水污染防治、监管部门要及时建立公众对话平台，该平台主要作用有三：其一，及时公布水污染发生、治理及后续跟踪的相关信息，避免舆论恐慌；其二，共享水环境信息，及时发布政府水域治理要闻，包括水源地、水文监测等数据，促使公众更加了解水质状况；其三，主动接受全体民众的监督，构建全民参与的新格局。参考文献[1]阴洁.我国突发性水污染应急管理法律问题研究[D].重庆:西南政法大学,2016:25-29.[2]张永峰.浅析晋城市城市地下水污染[J].地下水,2011,33(05):72-73.[3]曾光明,何理,黄国和,李建兵.河流水环境突发性与非突发性风