鈣鋁化合物對高濃度含磷廢水的三步處理法的製作方法
2023-07-17 00:34:41
專利名稱：鈣鋁化合物對高濃度含磷廢水的三步處理法的製作方法
技術領域：
本發明涉及用鈣鋁化合物三步處理高濃度含磷廢水的方法，屬於廢水處理技術領域。利用不同條件下鈣磷產物的多祥性，通過控制PH來控制目標產物的形式，達到有效利用試劑，高效除磷同時減少汙泥量的目的。
背景技術：
電鍍廢水中含有高濃度的磷，需要經過處理達標後才能排放。目前常用的化學沉澱絮凝法，就是向汙水中投加藥劑，使藥劑與水中的溶解性磷酸鹽形成不溶性磷酸鹽沉澱物，然後通過固液分離將磷從廢水中去除。常用除磷的藥劑主要包括石灰，鐵鹽和鋁鹽。雖然化學除磷效率高，但是長期運行來看，會產生大量的化學汙泥，汙泥的二次汙染及處理成為ー個難題。從除磷的有效成分考慮，我們選用了含鈣鋁的化合物，如水鋁鈣石、鈣鋁廢渣、富鈣富鋁粉煤灰等作為去除劑。研究發現鈣鋁化合物是通過溶解-沉澱機理除磷，溶解的Ca2+跟磷反應生成羥基磷灰石(Ca5 (PO)3OH, Ca/P=l. 67)來去除溶液中的磷，這個過程中產生了大量的汙泥，同時溶液的PH值迅速升值11. (Γ12. 0，Al轉化為Al (OH) 4_的形式，對磷的去除沒有貢獻。因此研究生成低鈣磷比的產物及有效利用鈣鋁化合物中的溶解態的Al具有重要的實際意義。
發明內容
本發明的目的是在鈣鋁化合物中的Ca、Al有效利用的前提下，通過分步投加試劑來控制不同階段溶液的pH值，從而獲得不同的固體沉澱產物。在高效除磷的情況下，可減少試劑的投加量以及較少生成汙泥量。本發明是ー種用鈣鋁化合物三步處理高濃度廢水的方法，其特徵在於具有以下的處理過程和步驟
a.選定含磷廢水的條件廢水中磷的濃度>200mg/L ；
b.第一歩在廢水中投加一定量的鈣鋁化合物，其投加量以其中可溶態Ca為依據，SP可溶態鈣與磷的摩爾比為Ca :P=1:1，投加後溶液的pH控制在4. (Γ5. O之間，使生產AlPO4,過濾去除；
c.第二步pH控制在5.(Γ7. O之間，使生產CaHPO4 (H2O)2，過濾去除；
d.第三步投加鹼性調節劑，調節溶液pH=10.O,使生成羥基磷灰石Ca5 (PO4) 30H，過濾除去，處理後的廢水中磷的濃度低於O. 5 mg/L，達到排放標準；
e.所述的鈣鋁化合物主要是指含鈣鋁的エ業原料跟廢渣，如水鋁鈣石，或鈣鋁廢渣，或富1丐富招粉煤灰。本發明的機理和特點
I.第一歩，控制溶液pH在4. (Γ5. O之間，目的是使鈣鋁化合物中的Al以Al3+的形態存在，跟磷反應生成AlPO4 ；
2.第二步，使溶液的pH控制在5.(Γ7. O之間，在這個範圍內Ca可以跟P以CaHPO4(H2O)2的形態穩定存在；
3.鈣鋁化合物自身溶解能夠提高溶液的pH值，第一、ニ步投加的鈣鋁化合物的量可根據其對溶液PH的調控能力確定；
4.第三步的目的是使得溶液中剰餘的Ca離子能夠得到有效的利用，當pH值在10.0吋，羥基磷灰石可以很好的形成，同時溶液中的P得到完全去除；
5.AlPO4和CaHPO4(H2O)2的形成提高了 Ca、Al的有效利用率，減少了汙泥的產量； 6.因為CaHPO4(H2O)2的溶度積較大為10_7，沉澱需要較高的Ca、P濃度。本方法適用於含磷濃度較高(高於200 mg/L)的廢水。
圖I為本實施例中電鍍廢水三步處理法的エ藝流程圖。圖2為本實施例中三步除磷反應生成產物的XRD圖。
具體實施例方式現將本發明的具體實施例描述如下
實施例以水鋁鈣石(Ca2Al(OH)4Cl ·2Η20)為去除劑，以鍍鋅廢水為處理對象(電鍍廢水中主要離子的濃度參見表I)舉例說明
本實施例參見圖I的エ藝流程圖。(I).第一歩，投加I. 5g/L的水鋁鈣石，磁力攪拌24h，用O. 45-μ m的濾紙過濾；
(2).第二步，再投加I.5g/L的水鋁鈣石，磁力攪拌24h，再用O. 45-μ m的濾紙過濾；
(3).第三步，用NaOH溶液調節第二步所得的濾液，使得溶液pH=10.O左右，靜止O. 5h，過濾。此時濾液的磷的濃度降至O. llmg/L，達到排放標準。下表為分步投加水鋁鈣石後，電鍍廢水中的主要離子濃度的變化。從表I中我們可以得出分步投加後溶液中磷的濃度降為O. Ilmg/L<0. 5g/L，達到排放標準。從分步反應生產產物的XRD圖(附圖2)，可以看出，第一步產物主要是Zn3(PO4)2(H2O)4的峰，通過溶液中離子濃度的平衡計算，我們可以得出Al能夠去除其中26. 1%的磷；第二步主要生產了CaHPO4(H2O)JP CaZn2(PO4) (H2O)2，前兩步磷的去除率就達到了 79. 2% ;第三步主要生成了羥基磷灰石。與將全部材料同時投入的一歩法相比，完全去除磷後的汙泥產量減少了 12.7%。表I水鋁鈣石三步除P過程中溶液離子濃度的變化(mg/L)
IpH I [P] I [Zn] |"[Ca] | [Al] |磷的去除率(％)
電鍍廢水 2.47 860. 74 1112. 69 32. 05 9. 65 /
第一步 4. 56 565. 29 475. 03 424. 14 5. 47 34. 33 第二步 5. 66 179. 24 O532. 39 4. 48 79. 18
第三步 [11. 58 I》.11 ]θ]l52.90 [0.48199.99:
權利要求
1.一種用鈣鋁化合物三步處理高磷濃度廢水的方法，其特徵在於具有以下的處理過程和步驟a.選定含磷廢水的條件廢水中磷的濃度>200mg/L ；b.第一步在廢水中投加一定量的鈣鋁化合物，其投加量以其中可溶態Ca為依據，SP 可溶態鈣與磷的摩爾比為Ca P=1:1，投加後溶液的pH控制在4. (Γ5. O之間，使生產AlPO4, 過濾去除；c.第二步pH控制在5.(Γ7. O之間，使生產CaHPO4 (H2O)2，過濾去除；d.第三步投加鹼性調節劑，調節溶液pH=10.O,使生成羥基磷灰石Ca5 (PO4) 30H，過濾除去；溶液中P的去除率能達到6(Γ99. 99% ;水鋁鈣石處理後廢水中磷的濃度低於O. 5 mg/ L，達到排放標準。
2.如權利要求I所述的一種用鈣鋁化合物三步處理高磷濃度廢水的方法，其特徵在於所述的鈣鋁化合物主要是指含鈣鋁的工業原料跟廢渣，如水鋁鈣石，或鈣鋁廢渣，或富鈣富鋁粉煤灰。
全文摘要
本發明涉及鈣鋁化合物分步處理高濃度含磷(>200mg/L)廢水的方法，屬於廢水處理領域。本發明根據磷酸鹽形式的多樣性，設計了鈣鋁化合物三步除磷法(如附圖1)，第一步控制溶液pH=4.0～5.0之間，使能夠生成AlPO4沉澱；第二步溶液pH控制在5.0～7.0，使產物中有CaHPO4(H2O)2生成；第三步投加鹼性調節劑，控制pH在10.0以上，有效利用溶液中的Ca源，產物主要是羥基磷灰石。因為投加試劑中可溶有效成分的差別，最終溶液中磷的去除率能達到60～99.99%。特別地，水鋁鈣石處理後溶液中磷的濃度低於0.5mg/L，達到排放標準。除磷後汙泥的產量減少了10％～15％。該技術克服了以往化學沉澱能耗大、產生汙泥量大的缺點，有效利用了試劑並大大減少了汙泥量。
文檔編號C02F9/04GK102701489SQ20121021924
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者餘穎, 馮淋淋, 劉秋霞, 呂華芳, 周吉峙, 郭麗靜, 錢光人 申請人:上海大學