摘要：膜法处理含磷废水时，需要在预处理中将进水pH值调节至9.5-10之间，使用石灰沉淀法将水中的总磷和胶体磷的降低下来，同时加硫酸降低反渗透系统的进水PH，使得总磷尽可能地保持在离子状态，最后通过投加阻垢剂来控制磷对反渗透膜的污染。
关键词：石灰沉淀法；含磷废水；膜法
1 项目概况
该项目为西南某矿肥公司，其除盐水系统采用先进的反渗透技术作为预脱盐工艺，反渗透系统设计总出力设计为6×170m3/h，设计回收率为80%。系统进水水源为当地河水和部分泉水的混合来水（后期了解到泉水其实是含磷的废水），原水经混凝沉淀处理，再经双介质过滤器和超滤预处理后进入反渗透系统。
1.1水处理系统工艺及进水水质
1.1.1水处理系统工艺流程
原水→机械加速澄清池→除油器→无阀滤池→清水池→清水泵→双室多介质过滤器→自清洗过滤器→超滤→超滤水箱→超滤水泵→保安过滤器→反渗透高压泵→反渗透装置→后续处理系统
机械加速澄清池入口投加絮凝剂PAC，絮凝剂PAC的投加采用计量泵投加；
1.2 系统运行问题及系统检查
1.2.1系统运行问题
2016年1月初系统正式投运。运行一周时间反渗透产水量迅速下降为一半；一段压差和二段压差无明显变化；系统脱盐率基本稳定在99.7%左右。
污染发生后，工程公司对RO系统进行了简单的酸性化学清洗后，产水量完全得到恢复，但在运行很短的时间内又出现了很严重的衰减，如此反复多次，反渗透依然无法稳定运行。
1.2.2系统检查
在发生膜件污染后，工程公司打开反渗透二段末端端盖和一段进口端盖，并抽出膜元件称重，单根膜件的重量没有明显的增加，二段末端膜件表面和通道干净，但在沥水后发现有一层薄薄的、白色的、类似粉状的物质；
超滤系统和双介质过滤器系统运行稳定，超滤出水SDI值也在合格范围之内（SDI＜4），绝对值略有偏大。
机械加速沉淀池出水为暗白色、不透明、还夹带大量的极其细微的钒花，看不到水下的斜板填料，出水浊度偏大。
2 工艺研究及改进
2.1 原因分析
2.1.1水质数据分析
该项目水质数据报告中，总磷含量(以PO43-计)为41mg/L，磷酸根含量为21mg/L，这是由于磷是多种磷酸盐的形式存在，磷酸盐在不同的pH值条件下其状态有很大的差异，且大多是难溶于水呈胶体状态，而这些磷酸盐颗粒小、电荷较弱在预处理系统也难以被除掉，就会在后续反渗透膜面上产生沉积。
数据分析说明该项目反渗透系统存在磷污染的风险。
2.1.2膜厂家的检测分析
膜厂家取一段进口第一根膜件和二段出口最后一根膜件回厂对膜的污染物做定性分析，从分析的结果来看，二段膜元件的主要污染物为磷酸钙垢。这与之前数据分析中的磷污染相吻合。
原因分析：从水质数据分析和膜厂家的检测分析结果来看，反渗透系统产水量严重下降的根源在磷污染，需要在预处理中将磷含量予以去除。
2.2 解决方案的筛选及确定
处理含磷废水的主要方法有生物法、 物理化学法和化学沉淀法。考虑到项目场地的限制以及总磷的含量也不是很高，故采用化学沉淀法。化学沉淀法除磷具有高效、廉价及运行稳定等特点，是目前处理含磷废水最有效的方法，化学沉淀法除磷常用的沉淀剂有铝盐、 亚铁盐和钙盐等，故采用静态烧杯试验来确定最终的改造方案。
取含磷原水做平行烧杯静态试验进行定性分析，采用如下方案：①只加PAC；②投加PAC+PAM；③投加石灰+PAC；④投加石灰+PAC+PAM。采用方案①②试验时，钒花较细、沉降速度慢，总磷的脱除率不到20%；采用方案③试验时时，钒花比较大，沉降速度快，总磷脱除率明显高于①②；采用方案④试验时，沉降速度更快，总磷的脱除效果和③差不多；故选择③作为初步方案。
采用方案③继续进行定量分析，继续采用以下方案进行：a、原水pH值在8.5以下调节时，钒花逐渐增大，上清液越来越清澈，上清液中总磷含量逐渐下降；b、原水中pH值调整到8.5以上时，钒花沉降速度明显增大，上清液总磷脱除率达到75%；c、将原水pH值调整到9.5~10时，再加PAC，沉降速度很快，总磷的脱除率达到95%以上；d将原水pH值调整到10以上时，上清液出现浑浊现象，上清液中总磷脱除率逐步下降；试验得出原水pH在9.5-10之间时，方案③的处理效果最好。
3 系统改造及运行状况
3.1系统改造
3.1.1机械加速沉淀池处增加石灰加药系统
根据方案③的试验结论，在机械加速沉淀池的进水改造增加石灰加药系统，控制进水pH在9.5-10之间，后再投加2-10ppm的PAC进行混凝澄清，处理后的沉淀池出水清澈，总磷含量基本上控制在1mg/L以下(最好时只有0.12mg/L)，总磷的实际脱除率达到了97.6%以上；同时监控PO43-的含量在0.87mg/L以下，PO43-脱除率也达到了95.9%以上。
石灰加药系统投运后，机械加速沉淀池的排泥量增多，需要适当控制排泥的次数和时间，否则容易产生钒花上浮的问题。
3.1.2反渗透系统加酸设备的投运
为了控制反渗透进水的pH值，将反渗透进水的加酸装置投运，控制反渗透进水pH在6.5左右，阻垢剂投加3~4ppm之间。
3.2 改造后的膜系统运行状况
在将石灰加药系统和加酸加药系统调试完成后，反渗透的运行状况明显好转，产水量不再明显下降；化学清洗周期在3个月以上，系统运行状况稳定。
4 结论
①预处理中的磷酸盐不能被双介质过滤器和超滤有效地过滤，会对反渗透膜件产生污堵。
②石灰除磷法在该项目中得到很好地应用，对于总磷的脱除率达到了97.6%以上，保证了膜系统的稳定运行。
③阻垢剂能很好地阻止离子态的磷结垢，对于胶体态的磷酸盐不能很好地阻垢，必须在预处理中予以去除。
④膜法处理含磷废水时，必须关注总磷和PO43-的差值，也就是要注意各种磷酸盐的含量，避免该类物质对膜系统造成污堵。具体何种状态的磷和阈值对反渗透系统运行影响最为严重还需要进一步的研究。
⑤化学除磷法中除磷剂的选用和配伍性需要根据不同水质条件和工艺进行调整，钙法除磷的最佳pH也需要根据不同的水源进行试验及调整。
⑥钙法除磷在机械加速沉淀池产生的的污泥量较大，需要控制排泥的频率和时间。
膜法处理含磷废水时，需要在预处理中将进水pH值调节至9.5-10之间，使用石灰沉淀法将水中的总磷和胶体磷的降低下来，同时投加硫酸降低反渗透系统的进水pH在6.5左右，使得剩余的总磷尽可能地保持在离子状态，最后通过投加阻垢剂来控制磷对反渗透膜的污染。
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论文作者:林爱军,李博之
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/20
标签：系统论文; 反渗透论文; 废水论文; 石灰论文; 超滤论文; 磷酸盐论文; 方案论文; 《基层建设》2017年5期论文;