反滲透膜處理磷肥廢水

磷肥廢水主要產生于選礦和制酸過程中。目前主要采用化學沉淀法處理。采用這種處理方法，廢水中的化學物質、磷資源和水資源無法回收利用，導致磷肥廠污水負荷不斷增加。

反滲透(RO)是一種利用壓力差作為驅動力將溶劑從溶液中分離出來，并在膜兩側產生透過液和濃縮液的膜分離過程。反滲透膜能有效去除溶解鹽、膠體、微生物、有機物等。具有水質好、能耗低、操作簡單的優(yōu)點。

本實驗采用反滲透膜裝置對經過脫鈣、脫氨、除濁后的磷肥廢水進行處理，將廢水分為濃水和輕水。濃縮水回用于磷礦浮選過程，可以降低浮選過程中的藥劑消耗，實現選礦廢水中藥劑的回收利用。新鮮水回用于磷礦粉磨過程或作為深度水使用，實現了磷肥廢水的高效循環(huán)利用?？疾炝瞬煌に嚄l件對脫鹽率和不同離子去除率的影響。

1.實驗部分

1.1試劑和儀器

氫氧化鈉、鉬酸銨、檸檬酸、檸檬酸三鈉、鉻酸鉀和酒石酸銻鉀均為分析純，預處理后的磷肥廢水主要成分見表1。

B-ⅲ循環(huán)水真空泵、ET99722COD快速分析儀、217飽和甘汞電極、SG3電導率儀、TD20002B分析天平、pHS-3C酸度計等。

1.2實驗方法

采用反滲透膜裝置處理磷肥廢水，調節(jié)裝置入口壓力和濃縮比，測定反滲透裝置出水的選礦藥劑F-、SO42-和PO43-含量。長期運行反滲透膜裝置，考察裝置對磷肥廢水處理效果的穩(wěn)定性。

1.3分析方法

氟化物含量分析

電極電位法。

硫酸鹽含量的測定

重量法。

磷酸鹽含量的測定

喹啉磷鉬酸鹽的滴定分析。

2.結果和討論

2.1進水壓力對脫鹽率的影響

反滲透膜裝置的濃縮比為1∶1。研究了進水壓力對反滲透處理磷肥廢水的影響。結果如圖1所示。

從圖1可以看出，反滲透系統的脫鹽率在94%以上，隨著進水壓力的增加，產水電解質去除率先增加后趨于穩(wěn)定。這是因為在0.3 ~ 0.6MPa的低壓范圍內，濃差極化現象不明顯，隨著壓力的增加，透過膜的水量增加，而透過鹽量基本不變，產出水的電導率降低。因此，脫鹽率明顯增加。當入口壓力大于0.6 MPa時，膜通量上升趨勢開始減緩，因為當入口壓力超過一定值時，濃差極化逐漸增大，會導致鹽透過量和產量的增加。這兩個因素共同作用，使脫鹽率的增幅逐漸減緩，最終趨于96.5%。此時，產出水的水力傳導度約為98μS/cm。

操作壓力太小，膜產水量低，系統經濟性能低，產出水電導率也大，膜產水量也會隨著操作壓力的增加而增加。但隨著操作壓力的增加，能耗會增加，膜兩側的濃差極化也會增加，同時膜污染率也會增加，即膜清洗頻率會增加。從圖中可以看出，當操作壓力達到0.6MPa時，脫鹽率已經基本停止上升。因此，綜合考慮，較好的實驗壓力條件為0.6MPa左右

2.2進水壓力對離子去除率的影響

反滲透膜裝置的濃縮與稀釋比為1∶1。研究了進水壓力對磷肥廢水中主要離子去除率的影響。結果如圖2所示。

從圖2可以看出，反滲透對SO42-和PO43-的去除率很高，PO43-的去除率在98.5%以上，SO42-的去除率也可以達到98%以上，其次是選礦藥劑的去除率，在95%以上，氟離子的去除率略低，在91%-96%之間。反滲透對這些離子的去除率也是先增加后趨于穩(wěn)定，尤其是對選礦藥劑和氟離子。原因是隨著壓力的增加，產水量增加，膜兩側濃縮液濃度差增大，各種離子更容易通過反滲透膜進入產水量。在初始增壓過程中，產出水的增量大于各種離子滲透量的增量，產出水中各種離子的濃度降低，去除率增加。隨著壓力的不斷增加，反滲透滲透的各種離子的增量相當于抵消了水的增量，導致產出水中各種離子的去除率趨于一個固定值。反滲透裝置對PO43-、SO42-、選礦藥劑和氟離子的去除率分別為99.27%、98.86%、96.03%和98.88%。此時，在0.6MPa的最佳操作壓力下，產出水中的離子濃度分別為21.73、42.20、1.98和6.99mg/L，反滲透裝置對PO43-、SO42-、選礦藥劑和氟離子的去除率分別為99.21%、98.66%、97.87%和94.94%。此時產出水中各種離子的濃度分別為23.72、49.51、3.77和8.91mg/L，與較高壓力下的去除效果相似。

2.3濃縮倍數和稀釋倍數對脫鹽率的影響

反滲透膜裝置入口壓力為0.6MPa，調節(jié)系統的比例閥，研究產水配比對磷肥廢水反滲透處理的影響。結果如圖3所示。

從圖3可以看出，隨著淡水與濃水比例的增加，脫鹽率降低。原因是淡水與濃水的比例越大，反滲透膜兩側的濃度梯度越大，濃差極化越嚴重。當淡水與濃水的比值較低時，只說明膜通量降低，產水減少，電解質滲透總量變化不大，電解質濃度升高。當產水與濃水的比例超過1∶1時，不僅膜通量持續(xù)降低，產水也持續(xù)減少，可溶性鹽離子更容易通過反滲透膜進入產水和電解質中。當采出水與濃水之比過低時，水的利用率低，循環(huán)水量過高，沒有經濟和實際意義。如果淡水與濃水的比例過高，會導致產水量小，產水量指數降低，同樣不適合實際應用。因此，綜合考慮，實驗中淡水與濃水的最佳比例為1∶1。

2.4遮光率對主要離子去除的影響

反滲透膜裝置入口壓力為0.6MPa，調節(jié)系統的比值閥，研究濃縮稀釋比對反滲透裝置去除磷肥廢水中主要離子的影響。結果如圖4所示。

從圖4可以看出，反滲透膜對主要離子的去除率隨著淡水與濃水比例的增加而降低。原因是隨著淡水與濃水比例的增加，產水量減少，同時濃差極化越來越明顯。在濃度差的推動下，各種離子更容易透過反滲透膜。在1: 4 ~ 1: 1的比例范圍內，PO43-和F-的去除率略有下降，但隨著淡水/濃水比例的增加，下降更為明顯，而SO42-的去除率隨著淡水/濃水比例的增加繼續(xù)下降，且下降幅度大致相等，而氟離子的下降在1: 1 ~ 4: 1范圍內較為顯著。在清水與濃水比為1∶1的最佳條件下，PO43-、SO42-、選礦藥劑和氟離子的去除率分別為99.30%、98.53%、96.97%和94.52%，可達到磷肥企業(yè)廢水排放國家標準。

從圖4中還可以看出，反滲透膜裝置處理磷肥廢水時，廢水中的雜質離子被反滲透膜截留，不同價態(tài)的離子被反滲透膜截留的順序不同。在相同的實驗條件下，比較F-、SO42-和PO43-的去除率，反滲透膜對F-、SO42-和PO43-的截留率順序如下:

不同的離子穿透反滲透膜需要不同的滲透壓。對于選礦廢水中的F-、SO42-和PO43-和PO43-來說，滲透壓較大，SO42-次之，F-較低。

2.5選礦藥劑和磷的回收

反滲透膜裝置用于處理磷肥廢水。水中礦物加工劑和磷的回收率是根據濃縮水中礦物加工劑或磷的總質量與上層水中礦物加工劑或磷的總質量之比計算的?；厥章视嬎愎饺缦?

反滲透膜裝置入口壓力為0.6MPa，濃縮與稀釋比為1∶1。采用反滲透膜裝置從磷肥廢水中回收選礦藥劑和磷。結果如圖5所示。

從圖5中可以看出，經過反滲透膜裝置處理后，水中礦物處理劑回收率在90%以上，水中磷回收率在93%以上。

3.結論

(1)反滲透膜裝置的出水水量隨著進水壓力的增加而增加，脫鹽率隨著進水壓力的增加而降低。

(2)反滲透膜裝置能有效去除磷肥廢水中的鹽離子，濃縮倍數越高，越有利于去除磷肥廢水中的鹽離子。

(3)不同的離子穿透反滲透膜需要不同的滲透壓。對于選礦廢水中的F-、SO42-和PO43-和PO43-來說，滲透壓較大，SO42-次之，F-較低。

(4)在進水壓力為0.6MPa、淡水與濃水比為1∶1的條件下，磷肥廢水經反滲透膜裝置處理后，選礦藥劑回收率達到90%以上，磷回收率達到93%以上。(資料來源:甕福技術研究院中低品位磷礦及其伴生資源高效利用國家重點實驗室)

免責聲明：本網站內容來源網絡，轉載是出于傳遞更多信息之目的，并不意味贊成其觀點或證實其內容真實性。轉載稿涉及版權等問題，請立即聯系網站編輯，我們會予以更改或刪除相關文章，保證您的權利。
標簽:  反滲透膜處理磷肥廢水