超滤+反渗透+芬顿有机磷废水除磷工艺研究

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1、感谢感谢国家自然科学基金（Nos.21276242,21476213）、863计划（No.2012AA03A601）项目对本论文研究工作的支持。摘要有机磷农药废水严重损害着人体健康和生态环境。随着排放标准不断提高，排污量设定上限等问题的提出，生产有机磷产品的化工企业迫切希望找到高效、经济的方法来处理其排放的难生化难降解的有机磷废水。所以研究高效、经济的废水除磷工艺迫在眉睫，具有很现实的经济效益和社会意义。针对新安化工现有系统处理后的低浓度有机磷废水，本论文结合膜分离技术与芬顿氧化技术进行了除磷工艺的研究。首先，在采用超滤和树脂软化对低浓度有机磷废水进行预处理的基础上，运用二次反渗透（RO）工

2、艺，对废水进行浓缩处理。然后，对浓缩废水进行了物化沉淀除磷、微电解除磷和芬顿氧化除磷研究，确定了芬顿氧化除磷的有效性，并系统研究了芬顿反应温度、反应时间、药剂投加量、反应pH、沉淀时间等操作条件对浓水除磷效果的影响。通过对比相同总磷含量的草甘膦溶液的芬顿氧化结果，发现所处理的含磷废水中的有机磷成分主要不是草甘膦。最后，对所开发的膜分离与芬顿氧化集成工艺进行了中试试验，考察了工艺运行的稳定性，确定了运行参数，探讨了工艺处理其他含磷废水的可行性，并对运行费用进行了测算。得到以下几方面的结论：（1）难生化难降解的低浓度有机磷废水采用超滤加树脂进行预处理后，再经过两次反渗透浓缩，可将废水浓缩10倍。

3、同时，浓缩后的废水总磷能提浓10倍，从2mg/L上升至20mg/L左右。一次和二次反渗透的产水总磷都远低于0.5mg/L。（2）经反渗透浓缩后的含磷废水较好的处理方法是在加热的条件下进行芬顿氧化除磷。在反应温度50~55℃、反应时间2.5小时、反应pH=3.0、双氧水与二价铁离子的投加摩尔比为4:1、双氧水的投加量为3000mg/L、反应结束后沉淀时间为2小时的操作条件下浓缩废水总磷可从20mg/L降至3.0mg/L以下。处理后的废水与6倍于其体积的反渗透产水混合排放，排放水总磷小于0.5mg/L。（3）对芬顿降解废水总磷的反应动力学的研究，得出芬顿降解总磷近似符合二级反应动力学过程，其反应

4、的活化能在100kJ/mol左右。芬顿反应温度从25℃上升至55℃时，其反应速率常数也会变为原来的40倍。（4）膜技术结合芬顿处理工艺与单一芬顿氧化废水处理工艺的经济性对比I表明，前者的吨水运行成本在3.91元，而后者的吨水运行成本超过了10元。并且前者还能回收利用部分反渗透产水，减少废水的排放量，具有更好的经济效益。（5）对与反渗透浓水浓度相同的草甘膦溶液进行芬顿除磷实验，发现草甘膦溶液的总磷更容易去除。在加热的条件下，草甘膦溶液的总磷去除率高达99.9%。说明原废水中所含的有机磷成分主要不是草甘膦。（6）新安化工的含磷废水中试试验确定了膜系统的清洗周期，超滤化学清洗周期在3天左右，反渗透

5、化学清洗周期在25~30天。通过中试实验估算出该工艺运行的吨水成本为3.91元，这对于难降解的废水来说具有良好的经济效益。同时，运用类似的工艺对另一有机磷废水的除磷实验也取得了较好的结果，说明以膜分离技术结合芬顿除磷的工艺具有较好的应用前景。关键词：有机磷废水；膜分离技术；芬顿氧化；除磷；IIAbstractOrganicphosphoruspesticidewastewaterdoesseriousharmtohumanhealthandecologicalenvironment.Thequalityofthetreatedorganicphosphoruspesticidewastewa

6、terbytheconventionalwastewatertreatmentprocessesusuallycannotmeetthedischargestandardforitsbiodegradabledifficulty.Therefore,itisveryurgentandofgreatimportancetoinvestgateanddevelopmoreadvancedandeconomicorganicphosphoruspesticidewastewatertreatmentprocessestomeettheincreasingstringentlegislationso

7、nwaterqualityofthedischargedeffluent,thesettingofthedischargecapacitylimitationaswellasothersimilarproblems.Thisstudyinvestigatedanewdephosphorizationprocesscombiningmembraneseparationtechnologyandfentonoxi