膜芬顿技术在污水深度处理中的应用

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

北极星水处理网讯:摘要：膜芬顿是通过将传统芬顿加以改进，与超滤膜过滤有机结合而产生的一种新型污水处理技术，已证明能有效去除污水中的COD、悬浮物、总磷、氟化物等污染物组分。通过一系列实验室研究、中试和商业规模示范工程的运行，初步证实了膜芬顿技术的适用性和高效率，表明它集成了高级氧化、混凝、化学沉淀、吸附、膜过滤等多种水处理机理。生产性示范工程长期运行结果表明，该工艺用于处理精细化工废水时，膜芬顿出水平均COD、总磷可达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）的Ⅲ类水标准，运营成本约为1.89元/m³。针对印染行业因水回用而产生的RO浓水的中试结果显示，膜芬顿出水COD、悬浮物可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准，总磷可达到地表水环境Ⅲ类水标准。

作者简介：刘建林（1968-），男，山东滕州人，博士，主要从事水、固废污染防治技术研究及应用工作。

01 膜芬顿技术

膜芬顿工艺流程见图1。膜芬顿技术是通过改进传统高级氧化-芬顿技术，并与膜过滤相结合产生的新型工艺。膜芬顿利用超滤膜代替传统的芬顿沉淀池，通过膜的截留作用及创新的平行内回流设计，维持系统的高污泥浓度，集成了高级氧化、混凝、化学沉淀、吸附、膜过滤等多种水处理机理，具有去除效果好、占地面积小、运行成本低、运行维护简单、自动化程度高等优势。

①调酸池。污水首先进入调酸池，与投加的无机酸（如硫酸）和亚铁盐（如硫酸亚铁）相混合。投加的无机酸（如硫酸）主要用于调酸池的pH值调控，一般控制在4～6之间，投加的亚铁盐（如硫酸亚铁）作为芬顿反应的催化剂。调酸池一般采用钢筋混凝土或钢结构，主要设备及仪表包括调酸泵、硫酸亚铁投加泵、在线pH仪及搅拌器等。

②芬顿反应池。芬顿反应池为发生高级氧化的主要场所。经过调酸池调质后的污水流入芬顿反应池，在此投加过氧化氢溶液。以亚铁为催化剂，与过氧化氢发生一系列的反应，产生强氧化性的羟基自由基矿化降解污染物，达到降低COD的效果。与此同时，接受自膜池回流的高浓度铁泥（MLSS为4000～6000 mg/L），一方面增强了三价铁参与芬顿反应的几率，提高了反应速度，同时有可能在不溶性的铁氧体表面发生异相芬顿反应；另一方面，高浓度的铁泥强化了混凝和吸附效果，进一步提升了水质。芬顿反应池的pH值一般控制在3～5，停留时间根据不同水质和反应动力学原理进行设计。芬顿反应池一般采用钢筋混凝土或钢结构，主要设备及仪表包括双氧水投加泵、在线pH和ORP仪，搅拌器等。

③脱气池。芬顿反应池的混合物进入脱气池，吹脱残留的过氧化氢和反应产物二氧化碳，消除过氧化氢对COD检测的影响，同时降低氧化剂对膜系统的损伤。脱气池一般采用钢筋混凝土或钢结构，主要设备为鼓风机，用于吹脱搅拌等。

④调碱池。脱气池的混合液进入调碱池，通过投加碱（如氢氧化钠）调高pH值，使得混合液中的三价铁离子转化为氢氧化铁或其他铁氧化物，便于下游膜工艺对混合液进行有效的固液分离。调碱池的pH值一般控制在4以上，以满足固液分离和后续处理工艺要求。调碱池一般采用钢筋混凝土或钢结构，主要设备及仪表包括加碱泵、在线pH仪、鼓风机（用于搅拌）等。

⑤膜池。浸没式超滤膜池为固液分离的步骤，膜芬顿采用抗氧化的超滤膜，膜过滤精度为0.04 µm，胶体、悬浮物以及以大分子存在的不溶性有机物均可以被膜截留。芬顿反应生成的铁的氧化物或者氢氧化物，也可以被膜有效截留。同时，经过膜浓缩的混合液回流至芬顿反应池，部分混合液排出系统，以剩余污泥的形式进入浓缩脱水处理单元。污泥浓度为4000～6000mg/L，根据膜污染倾向选择适当的膜通量，一般为15～30 L/(㎡·h)，膜池一般采用钢筋混凝土或钢结构，主要设备及仪表包括产水泵、回流泵、排泥泵、压力传感器、pH计、鼓风机等。

02 膜芬顿深度处理精细化工废水应用案例

2.1 工程背景