農(nóng)藥廢水納濾分離技術(shù)及其工藝研究.pdf

1、農(nóng)藥廢水有機(jī)物濃度高、組分復(fù)雜、鹽分含量大、難降解，且毒性大、難處理，已對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，一直以來(lái)是國(guó)內(nèi)外水處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問(wèn)題之一。同時(shí)農(nóng)藥廢水中污染物主要是合成化工原料，具有較高的回收利用價(jià)值。傳統(tǒng)的混凝、化學(xué)氧化等農(nóng)藥廢水預(yù)處理技術(shù)成本高、去除能力有限、無(wú)法脫鹽與回收物質(zhì)、出水不能滿足生化處理要求，而后續(xù)的稀釋生物處理法又存在著稀釋倍數(shù)高、建設(shè)費(fèi)用大、微生物易中毒失效、出水水質(zhì)難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)等問(wèn)題，因此迫切需要尋求行之有效

2、的農(nóng)藥廢水治理新技術(shù)。
　　 本文以農(nóng)藥廢水中高濃度有機(jī)物及鹽分的分離去除與資源化回收為目標(biāo)，研究了農(nóng)藥廢水納濾分離技術(shù)及其工藝。納濾技術(shù)通過(guò)膜孔的篩分效應(yīng)、膜面邊界層的分子擴(kuò)散作用以及膜面的靜電作用，具有分離有機(jī)污染物并截留部分鹽分的功效，可在降低廢水中有機(jī)物及鹽分濃度的同時(shí)回收有用物質(zhì)，其分離特性適用于農(nóng)藥廢水預(yù)處理。
　　 農(nóng)藥廢水納濾分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)的前提是納濾對(duì)有機(jī)物、鹽分等主要污染物具有基本分離能力。本文研究了膜

3、面性質(zhì)、有機(jī)物分子性質(zhì)、運(yùn)行條件（壓力、濃度、pH值）等因素影響下的納濾分離特性。基于細(xì)孔模型(SHP)建立了納濾膜孔徑(rp)與截留分子量(MWCO)的數(shù)學(xué)關(guān)系，由此計(jì)算的DK膜、NF90膜MWCO分別為212.0、93.8，接近截留試驗(yàn)結(jié)果200、90。應(yīng)用定量構(gòu)效關(guān)系(QSAR)分析了分子量(Mw)、分子折射系數(shù)(CMR)、辛醇/水分配系數(shù)（1ogP）、亨利常數(shù)(H)等有機(jī)物分子性質(zhì)參數(shù)對(duì)納濾去除率的影響，其中Mw對(duì)兩種納濾膜去除

4、率的貢獻(xiàn)最大，CMR對(duì)NF90膜去除率的貢獻(xiàn)次之。研究表明，增大操作壓力有利于提高膜通量和污染物去除率，而增加溶液濃度會(huì)降低膜通量和污染物去除率，溶液pH值為4～7時(shí)的納濾膜分離效果較為理想，共存物質(zhì)通過(guò)分子間相互作用降低了納濾對(duì)污染物的去除率，且濃度越高，其影響程度越大。
　　 應(yīng)用納濾技術(shù)分離污染物Mw100～500的農(nóng)藥廢水時(shí)，DK膜能處理COD、鹽分?jǐn)?shù)萬(wàn)mg/L的濃度負(fù)荷，而NF90膜適用的進(jìn)水COD、鹽分濃度應(yīng)低于70

5、00mg/L。在相同高濃度(數(shù)萬(wàn)mg/L)進(jìn)水條件下，DK膜的操作壓力低(0.5～1MPa)、膜通量大(10～15L/(m2.h))、污染物去除率有限，而NF90膜的操作壓力高(1～1.4MPa)、膜通量小(4～8L/(m2.h））、污染物去除較高。DK膜處理不同農(nóng)藥廢水時(shí)，對(duì)COD和鹽分去除率分別大于60％、40％，而NF90膜的相應(yīng)去除率則分別大于80％、90％。
　　 根據(jù)不同應(yīng)用特點(diǎn)組合而成的雙級(jí)納濾系統(tǒng)(DK-NF90

6、)適用于預(yù)處理吡蟲啉、烯酰嗎啉等高濃度農(nóng)藥廢水，具有操作壓力低(1.0MPa)、膜通量穩(wěn)定(＞12L/(m2.h））、處理效率高（對(duì)COD、鹽分、TP、酚去除率＞94％）的特點(diǎn)，可縮短處理流程，減輕后續(xù)生化處理負(fù)荷，回收有用物料。其中，一級(jí)DK膜可分離吡蟲啉、烯酰嗎啉等農(nóng)藥分子(Mw＞200)，回收50％以上的農(nóng)藥產(chǎn)品；二級(jí)NF90膜主要分離乙酰嗎啉等農(nóng)藥中間體分子(Mw＞90)與鹽分，回收70％以上的化工原料?？紤]到農(nóng)藥廢水中各種污染

7、物的分子尺寸存在一定跨度，故可采用多級(jí)納濾系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)大處理能力、細(xì)分回收不同分子量級(jí)別的有用物料。多級(jí)納濾分離技術(shù)中膜元件的選取原則為各級(jí)納濾的鹽分透過(guò)率(Trs)、有機(jī)物透過(guò)率(TrCOD)和膜分離選擇系數(shù)(S=Trs/TrCOD)應(yīng)依次降低。
　　 根據(jù)農(nóng)藥廢水納濾分離技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用效果，提出了形式為砂濾—微濾—多級(jí)納濾的農(nóng)藥廢水預(yù)處理技術(shù)，并以此為核心開發(fā)了多級(jí)納濾分離回收—水解酸化-好氧生化的農(nóng)藥廢水綜合治理新工

8、藝。根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，新工藝具有處理成本低（9～10元/m3）、效果穩(wěn)定、流程簡(jiǎn)單、回收價(jià)值較高(11～12元/m3)等優(yōu)勢(shì)，較適合于實(shí)際工程應(yīng)用。
　　 納濾膜對(duì)單一組分有機(jī)物和鹽分溶液的分離效果分別符合SHP模型、固定電荷模型(TMS)結(jié)合不可逆熱力學(xué)模型(S-K)得出的分析結(jié)果，而對(duì)于復(fù)雜高濃度混合體系的納濾分離特性，仍缺乏適合于過(guò)程描述或預(yù)測(cè)的理論模型。研究表明，應(yīng)用非線性計(jì)算能力較強(qiáng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，易于綜合考慮農(nóng)藥