问题：反渗透膜处理磷肥废水
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时间：2021-09-03 09:22:04 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

磷肥废水主要由选矿和制酸过程中产生，目前主要采用化学沉淀法进行处理。这
种处理方法，使得废水中的药剂、磷资源和水资源不能得到回收利用，致使磷肥
厂的污水负荷不断加大。

　　反渗透是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作过程，
在膜两侧生成渗透液和浓缩液。反渗透膜可以有效地去除水中的溶解盐类、胶
体、微生物、有机物等，同时具有出水质好、耗能低和操作简便等优点。

　　本实验用反渗透膜装置处理脱钙、脱铵和除浊处理后的磷肥废水、对废水进
行浓、淡分离，浓水回用到磷矿的浮选工艺，可降低浮选过程中的药剂消耗，实
现选矿废水中药剂的回收利用，淡水回用到磷矿的磨矿工艺或作为高级用水使
用，实现了磷肥废水的高效循环使用。考察不同工艺条件对脱盐率和不同离子的
脱除情况。

　　1、实验部分

　　1.1 试剂与仪器

　　氢氧化钠、钼酸铵、柠檬酸、柠檬酸三钠、铬酸钾、酒石酸锑钾均为分析
纯，磷肥废水，预处理后其主要成分见表1。

1.jpg

　　SHB-Ⅲ循环水式真空泵，ET99722COD快速测定仪，217型饱和甘汞电极，SG3
电导率仪，TD20002B分析天平，pHS-3C酸度计等。

　　1.2 实验方法

　　用反渗透膜装置处理磷肥废水，调节装置的进水压力和浓淡比例，测定反渗
透装置出水中选矿药剂和F-、SO42-、PO43-的含量。长时间运行反渗透膜装置，
考察装置对磷肥废水处理效果的稳定性。

　　1.3 分析方法

　　1.3.1 氟离子含量分析

　　电极电位法。

　　1.3.2 硫酸根含量的测定

　　重量法。

　　1.3.3 磷酸根含量的测定

　　磷钼酸喹啉滴定分析法。

　　2、结果与讨论

　　2.1 进水压力对脱盐率影响

　　反渗透膜装置的浓淡比例为1∶1，研究进水压力对反渗透处理磷肥废水的影
响，结果见图1。

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　　由图1可知，反渗透系统的脱盐率在94%以上，并且随着进水压力升高，产水
的电解质去除率先升高然后趋于平稳。这是由于在0.3～0.6MPa压力较低的范围
内，浓差极化现象不明显，随着压力的增加，透过膜的水量增大，而透过盐量基
本不变，产水的电导率下降，故脱盐率上升十分明显，当进水压力大于0.6MPa
后，膜通量上升的趋势开始变缓，因为进水压力超过一定值时，逐渐加大了浓差
极化，会导致盐透过量增加，产水电导率上升，有降低脱盐率的趋势。这两方面
因素共同作用，使脱盐率增加逐渐变缓，最终趋于96.5%，此时产水电导在
98μS/cm左右。

　　操作压力太小，膜产水量低，系统经济性能低，产水电导率也较大，操作压
力增大，膜产水量也随之增大，但是随着操作压力的增大，能耗会增加，膜两侧
的浓差极化也会随之增加，同时会增大了膜污染速度即增加了膜清洗频率。由图
知当操作压力达到0.6MPa时，脱盐率已基本不再上升。所以，综合考虑，实验较
优的压力条件在0.6MPa左右。

　　2.2 进水压力对离子去除率影响

　　反渗透膜装置的浓淡比例为1∶1，研究进水压力对磷肥废水中主要离子脱除
率的影响，结果见图2。

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　　由图2可知，反渗透对SO42-以及PO43-的去除率很高，PO43-去除率在98.5%
以上，而SO42-也可以达到98%以上，其次是选矿药剂的去除率，在95%以上，对
氟离子的去除率略低，在91%～96%之间。反渗透对这些离子的去除率也是先升高
然后趋于平稳，对选矿药剂与氟离子的去除率趋势尤为明显，其原因是随着压力
的升高，产水量增加，同时膜两侧的浓液浓度差增大，各种离子的也更易透过反
渗透膜进入产水。初始升压过程中，产水的增量大于各种离子透过量的增加，产
水中各类离子的浓度降低，去除率升高，随着压力的继续增大，各类离子透过反
渗透的增量等同于抵消了水的增量，导致产水中各类离子的去除率趋于定值。反
渗透装置对PO43-、SO42-、选矿药剂和氟离子的最大去除率为99.27%，98.86%，
96.03%和98.88%，此时产水中的各项离子浓度分别为21.73，42.20，1.98，
6.99mg/L，而在较优操作压力条件0.6MPa的条件下，反渗透装置对PO43-、
SO42-、选矿药剂和氟离子的去除率分别为99.21%，98.66%，97.87%和94.94%，
此时产水中的各项离子浓度分别为23.72，49.51，3.77，8.91mg/L，与最大压力
条件下的去除效果相差不大。

　　2.3 浓淡比例对脱盐率的影响

　　反渗透膜装置的进水压力为0.6MPa，调节系统的浓淡比例阀门，研究产水浓
淡比例对反渗透处理磷肥废水的影响，结果见图3。

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　　由图3可知，随着淡水与浓水比例的增大，脱盐率降低。其原因是由于淡水
与浓水的比例越大，反渗透膜两侧的浓度梯度越大，浓差极化越严重，在淡水与
浓水的比例较低时，仅表现为膜通量的降低，产水减少，电解质透过总量变化不
大，电解质浓度上升，当产水与浓液的比例超过1∶1时，不仅膜通量继续降低，
产水继续减少，可溶性盐离子也更易透过反渗透膜进入产水，电解质透过量上
升，导致使脱盐率急剧下降。产水与浓液比例太低时，水利用率低，循环水量过
高，不具备经济和实际意义，淡水和浓水比例过高则会导致产水量偏小以及产水
指标下降，同样不适用实际应用，因此，综合考虑，实验较优淡水和浓水比例为
1∶1。

　　2.4 浓淡比例对主要离子的去除影响

　　反渗透膜装置的进水压力为0.6MPa，调节系统的浓淡比例阀门，研究浓淡比
例对反渗透装置脱除磷肥废水中主要离子的的影响，结果见图4。

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　　由图4可知，反渗透膜对各主要离子的去除率随着淡水与浓水的比值增大而
减小，其原因是随着淡水与浓水的比例增大，产水量减少的同时，浓差极化也越
来越明显，各种离子在浓度差的推进下，也更易透过反渗透膜。在比例1∶4～
1∶1区间，PO43-与F-的去除率下降微弱，继续加大淡水与浓水比例则下降较为
明显，SO42-则随淡水与浓水比例的增大，持续下降，降幅近似相等，氟离子则
是在1∶1～4∶1范围内下降突出。在较优淡水和浓水比例1∶1的条件下，
PO43-、SO42-、选矿药剂和氟离子的去除率分别为99.30%，98.53%，96.97%和
94.52%，可以满足国标中要求磷肥企业废水的排放标准。

　　由图4还可知，用反渗透膜装置处理磷肥废水，废水中的杂质离子被反渗透
膜截留，反渗透膜对不同价态离子的截留顺序是不同的。在相同实验条件下，对
比F-、SO42-和PO43-的脱除率，反渗透膜对F-、SO42-、PO43-截留率顺序为:

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　　不同离子透过反渗透膜所需要的渗透压不同，对于选矿废水中的F-、SO42-
和PO43-，PO43-所需要的渗透压最大，SO42-次之，F-所需要的渗透压最低。

　　2.5 选矿药剂和磷的回收情况

　　用反渗透膜装置处理磷肥废水，水中选矿药剂和磷的回收率是以浓水中选矿
药剂或磷的总质量比上进水中选矿药剂或磷的总质量进行计算，回收率计算公式
如下:

7.jpg

　　反渗透膜装置的进水压力为0.6MPa，浓淡比例为1∶1，考察反渗透膜装置对
磷肥废水中选矿药剂和磷的回收情况，结果见图5。

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　　由图5可知，经反渗透膜装置处理后，水中选矿药剂的回收率在90%以上，水
中磷的回收率在93%以上。

　　3、结论

　　(1)反渗透膜装置的出水水量随进水压力升高而增大，脱盐率随进水压力的
升高而降低。

　　(2)反渗透膜装置能有效的脱除磷肥废水中的盐离子，浓淡比例越高，越有
利于磷肥废水中盐离子的脱除。

　　(3)不同离子透过反渗透膜所需要的渗透压不同，对于选矿废水中的F-、
SO42-和PO43-，PO43-所需要的渗透压最大，SO42-次之，F-所需要的渗透压最
低。

　　(4)在进水压力0.6MPa，淡水和浓水比例为1∶1的条件下，经反渗透膜装置
处理后，磷肥废水中选矿药剂的回收率在90%以上，磷的回收率在93%以上。

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