CN105565551B - 一种去除电镀废水中有机磷酸盐的处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种去除电镀废水中有机磷酸盐的处理系统，包括集水井、粗格栅、一次沉淀池、pH值调节池、粘液蛋白‑磷酸盐吸附反应器、离心分离器、pH值二次调节池、曝气氧化池、二次沉淀池、净水池。本系统创造性的利用了一种装有山药、芋头碎屑的旋转网箱作为表面接触反应介质，当含有有机磷酸盐的电镀废水与其发生接触时，通过山药、芋头中富含的粘液蛋白的吸附作用使废水中的有机磷酸盐与粘液蛋白发生吸附反应，生成磷酸盐络合物，该络合物不溶于水，可通过离心分离操作加以去除。同时，山药、芋头等均属常见农作物，作为一种低值消耗品，可大大降低废水处理的物料成本。

Description

一种去除电镀废水中有机磷酸盐的处理系统
技术领域
本发明涉及一种去除电镀废水中有机磷酸盐的处理系统，属于环境保护中的废水处理领域。
背景技术
在电镀行业和金属表面处理行业中，较普遍的使用磷酸盐或聚合磷酸盐作为化学反应催化剂。磷是生物生长必需的元素之一。但水中磷酸盐（特别是有机磷酸盐）含量过高（超过0.2mg/L），可造成藻类的过度繁殖，甚至数量上达到有害的程度（称为富营养化），造成湖泊、河流透明度降低，水质变坏；同时，有机磷酸盐的毒性更是不可忽视，会对生态环境造成难以修复的影响。
目前，我国常见的废水除磷技术包括：（1）化学沉淀技术，即使水溶性磷生成难溶性的磷酸盐，然后再通过固液分离后实现水相中磷的去除，通常适用于正磷酸盐的去除；（2）吸附或絮凝技术，即采用合适的吸附剂（如活性炭等）和絮凝剂，利用吸附剂对磷的电性吸附或专性吸附以及絮凝包裹技术从废水中吸取磷酸盐，以达到降低或去除废水中磷含量；（3）萃取分离技术，即利用某些有机复合萃取体系从废水中萃取磷酸或膦化合物，从而实现降低或减少废水中总磷的含量。但该技术仅适用于高浓度的正磷酸盐或高浓度的膦化物，且通常需要使体系处于强酸性条件下；（4）树脂吸附分离技术。即利用交换树脂的离子交换性能或大孔树脂对有机物的专有吸附性能实现废水中各种含磷（膦）物质的分离；（5）水解技术，即利用磷酸酯类易水解的特性，在合适的条件下（如合适的温度和合适的pH等）将磷酸酯类物质转化为正磷酸盐，再利用前述的沉淀、吸附或絮凝技术去除水中的磷；（6）各种普通的氧化技术，包括芬顿试剂、次氯酸、ClO2、微电解技术等，使废水中非正磷酸盐或膦化物等被氧化成容易去除的正磷酸盐，再利用沉淀、吸附、絮凝等方法去除废水中磷（膦）；（7）生化技术，利用聚磷菌一类细菌过量地超出其生理需要地从外部摄取可溶性磷酸盐，在体内合成多聚磷酸盐，而积累起来，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。
对废水中磷的去除是一项世界性难题，如化学方法效果好但成本高，而生物法除磷则有去除效率不稳定的弱点，因此，有必要摆脱现有的处理技术思路，开辟出处理电镀废水中有机磷酸盐的新途径，进而开发一种全新形式的电镀废水有机磷酸盐处理技术。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种去除电镀废水中有机磷酸盐的处理系统，该系统包括集水井、粗格栅、一次沉淀池、pH值调节池、粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器、离心分离器、pH值二次调节池、曝气氧化池、二次沉淀池、净水池等；其中，含有机磷酸盐的电镀废水通过废水管线进入集水井，在此进行集中收集和初步稳定调节，集水井的出口通过废水管线连接粗格栅，在此去除废水中的大直径固体物质，粗格栅的出口通过废水管线连接一次沉淀池，在此进一步去除废水中的不溶物质，一次沉淀池的出口通过废水管线连接pH值调节池，废水在此进行pH值的精确调节，pH值调节池出水的pH值范围为7.0~8.0，以满足粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器的入水pH值要求，pH值调节池的出口通过废水管线连接粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器，粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器的出口通过废水管线连接离心分离器，废水在此进行离心分离处理，离心分离操作中排出的含磷污泥再利用生产磷肥，离心分离器的出口通过废水管线连接pH值二次调节池，废水在此进行碱化处理，pH值二次调节池出水的pH值范围为9.5~10.0，以满足曝气氧化池的入水pH值要求，pH值二次调节池的出口通过废水管线连接曝气氧化池，废水在强碱性条件下，通过曝气处理，使废水中的重金属离子发生氧化反应，与氢氧根结合，逐步形成不溶于水的金属氢氧化物沉淀，曝气氧化池的出口通过废水管线连接二次沉淀池，在此将废水中的金属氢氧化物沉淀以及其他不溶物质全部除去，二次沉淀池的出口通过废水管线连接净水池，净水池的出口通过废水管线将经过本系统处理后的净化出水外排；其中，粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器采用304不锈钢材质，内层喷涂有耐腐蚀涂层，反应器顶部装有轻钢支架，其上固定有八只旋转网箱，并由一部电动马达驱动旋转，反应器两侧壁上各安装有一套电加热装置，每套电加热装置顶部均安装有电子温控器，每支电子温控器均连接一支温度传感器，反应器左侧底部装有进水阀门，反应器右侧上部装有出水阀门；经过pH值调节处理后（处理后pH值为7.0~8.0）的电镀废水通过粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器左侧底部的进水阀门进入反应器内部，温度传感器探测到废水温度与吸附络合反应温度（35~40℃）有差距，电子温控器随即接通电加热装置的电源，给反应器内的废水加热，使其水温达到35~40℃后，八只旋转网箱开始在电动马达的驱动下做顺时针旋转，旋转网箱中的山药、芋头碎屑与废水发生充分接触，通过山药、芋头中富含的粘液蛋白的吸附作用使废水中的有机磷酸盐与粘液蛋白发生吸附反应，生成磷酸盐络合物，该络合物不溶于水，会在废水中逐渐形成悬浊物质，并随废水通过反应器右侧的出水阀门排出，进入离心分离器，经过离心处理后最终以含磷残渣的形式从废水中加以去除，并经回收后用于生产磷肥；其中，pH值调节池的作用是将经过一次沉淀的废水pH值调节至7.0~8.0，以满足粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器的入水pH值要求；其中，pH值二次调节池的作用是将经过离心分离的废水pH值精确调节至9.5~10.0，以满足曝气氧化池的入水pH值要求；其中，曝气氧化池的作用是在强碱性条件下，通过曝气处理，使废水中的重金属离子发生氧化反应，与氢氧根结合，逐步形成不溶于水的金属氢氧化物沉淀，并通过二次沉淀予以去除。
其粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器，塔体有效容积为230m3，旋转网箱的容积为3.38m3，电动马达的工作电压为380V，转速为5转/min。
其粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器，电加热装置的工作电压为380V，加热温度范围为30~50℃，其温度传感器的工作电压为15V，测温精度为0.1℃。
本发明的优点在于：
（1）本系统摆脱了现有的电镀废水有机磷酸盐净化处理原理，创造性的利用了山药、芋头中富含的大量粘液蛋白，其对电镀废水中的有机磷酸盐有较高的选择吸附性，在弱碱性条件下，极易发生络合反应，且反应形成的络合物难溶于水，为之后的分离操作提供了很大便利。
（2）本系统创新设计了一种装有山药、芋头碎屑的旋转网箱，作为其表面接触反应介质，使废水中的有机磷酸盐能够充分与其发生接触，提高了吸附络合反应效率，提升了整个系统的处理能力，通过本系统处理后的电镀废水，其有机磷酸盐去除效率可达98.5%。
（3）本系统采用了纯天然的山药、芋头等农产品作为反应物料，不使用任何有毒化学物质，从而消除了引入新的、危害更大的污染物的风险。
（4）本系统原理简单易行，设计施工成本较低，并且处理效果较好，运行维护成本很低，有利于大范围推广应用。
附图说明
图1是本发明的设备示意图。
图中：1-集水井、2-粗格栅、3-一次沉淀池、4-pH值调节池、5-粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器、6-离心分离器、7-pH值二次调节池、8-曝气氧化池、9-二次沉淀池、10-净水池
图2是粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器的示意图。
51-旋转网箱、52-电动马达、53-轻钢支架、54-电加热装置、55-电子温控器、56-温度传感器、57-进水阀门、58-出水阀门。
具体实施方式
如图1所示的去除电镀废水中有机磷酸盐的处理系统，该系统包括集水井1、粗格栅2、一次沉淀池3、pH值调节池4、粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器5、离心分离器6、pH值二次调节池7、曝气氧化池8、二次沉淀池9、净水池10等；其中，含有机磷酸盐的电镀废水通过废水管线进入集水井1，在此进行集中收集和初步稳定调节，集水井1的出口通过废水管线连接粗格栅2，在此去除废水中的大直径固体物质，粗格栅2的出口通过废水管线连接一次沉淀池3，在此进一步去除废水中的不溶物质，一次沉淀池3的出口通过废水管线连接pH值调节池4，废水在此进行pH值的精确调节，pH值调节池4出水的pH值范围为7.0~8.0，以满足粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器5的入水pH值要求，pH值调节池4的出口通过废水管线连接粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器5，粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器5的出口通过废水管线连接离心分离器6，废水在此进行离心分离处理，离心分离操作中排出的含磷污泥再利用生产磷肥，离心分离器6的出口通过废水管线连接pH值二次调节池7，废水在此进行碱化处理，pH值二次调节池7出水的pH值范围为9.5~10.0，以满足曝气氧化池8的入水pH值要求，pH值二次调节池7的出口通过废水管线连接曝气氧化池8，废水在强碱性条件下，通过曝气处理，使废水中的重金属离子发生氧化反应，与氢氧根结合，逐步形成不溶于水的金属氢氧化物沉淀，曝气氧化池8的出口通过废水管线连接二次沉淀池9，在此将废水中的金属氢氧化物沉淀以及其他不溶物质全部除去，二次沉淀池9的出口通过废水管线连接净水池10，净水池10的出口通过废水管线将经过本系统处理后的净化出水外排；其中，粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器5采用304不锈钢材质，内层喷涂有耐腐蚀涂层，反应器顶部装有轻钢支架53，其上固定有八只旋转网箱51，并由一部电动马达52驱动旋转，反应器两侧壁上各安装有一套电加热装置54，每套电加热装置54顶部均安装有电子温控器55，每支电子温控器55均连接一支温度传感器56，反应器左侧底部装有进水阀门57，反应器右侧上部装有出水阀门58；经过pH值调节处理后（处理后pH值为7.0~8.0）的电镀废水通过粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器5左侧底部的进水阀门57进入反应器内部，温度传感器56探测到废水温度与吸附络合反应温度（35~40℃）有差距，电子温控器55随即接通电加热装置54的电源，给反应器内的废水加热，使其水温达到35~40℃后，八只旋转网箱51开始在电动马达52的驱动下做顺时针旋转，旋转网箱51中的山药、芋头碎屑与废水发生充分接触，通过山药、芋头中富含的粘液蛋白的吸附作用使废水中的有机磷酸盐与粘液蛋白发生吸附反应，生成磷酸盐络合物，该络合物不溶于水，会在废水中逐渐形成悬浊物质，并随废水通过反应器右侧的出水阀门58排出，进入离心分离器6，经过离心处理后最终以含磷残渣的形式从废水中加以去除，并经回收后用于生产磷肥；其中，pH值调节池4的作用是将经过一次沉淀的废水pH值调节至7.0~8.0，以满足粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器5的入水pH值要求；其中，pH值二次调节池7的作用是将经过离心分离的废水pH值精确调节至9.5~10.0，以满足曝气氧化池8的入水pH值要求；其中，曝气氧化池8的作用是在强碱性条件下，通过曝气处理，使废水中的重金属离子发生氧化反应，与氢氧根结合，逐步形成不溶于水的金属氢氧化物沉淀，并通过二次沉淀予以去除。
去除电镀废水中有机磷酸盐的处理系统的粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器5，塔体有效容积为230m3，旋转网箱51的容积为3.38m3，电动马达52的工作电压为380V，转速为5转/min。电加热装置54的工作电压为380V，加热温度范围为30~50℃，其温度传感器56的工作电压为15V，测温精度为0.1℃。
通过本系统处理后的电镀废水，其有机磷酸盐的去除效率可达98.5%。

Claims (3)

1.一种去除电镀废水中有机磷酸盐的处理系统，其特征在于，该系统包括集水井、粗格栅、一次沉淀池、pH值调节池、粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器、离心分离器、pH值二次调节池、曝气氧化池、二次沉淀池、净水池；其中，含有机磷酸盐的电镀废水通过废水管线进入集水井，集水井的出口通过废水管线连接粗格栅，粗格栅的出口通过废水管线连接一次沉淀池，一次沉淀池的出口通过废水管线连接pH值调节池，pH值调节池的出口通过废水管线连接粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器，粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器的出口通过废水管线连接离心分离器，离心分离操作中排出的含磷污泥再利用生产磷肥，离心分离器的出口通过废水管线连接pH值二次调节池，pH值二次调节池的出口通过废水管线连接曝气氧化池，曝气氧化池的出口通过废水管线连接二次沉淀池，二次沉淀池的出口通过废水管线连接净水池，净水池的出口通过废水管线将经过处理后的净化出水外排；其中，粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器采用304不锈钢材质，内层喷涂有耐腐蚀涂层，反应器顶部装有轻钢支架，其上固定有八只旋转网箱，并由一部电动马达驱动旋转，反应器两侧壁上各安装有一套电加热装置，每套电加热装置顶部均安装有电子温控器，每支电子温控器均连接一支温度传感器，反应器左侧底部装有进水阀门，反应器右侧上部装有出水阀门；经过pH值调节处理后pH值为7.0~8.0的电镀废水通过粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器左侧底部的进水阀门进入反应器内部，温度传感器探测到废水温度与吸附络合反应温度有温差，电子温控器随即接通电加热装置的电源，给反应器内的废水加热，使其水温达到35~40℃后，八只旋转网箱开始在电动马达的驱动下做顺时针旋转，旋转网箱中的山药、芋头碎屑与废水发生充分接触，通过山药、芋头中富含的粘液蛋白的吸附作用使废水中的有机磷酸盐与粘液蛋白发生吸附反应，生成磷酸盐络合物，该络合物不溶于水，会在废水中逐渐形成悬浊物质，并随废水通过反应器右侧的出水阀门排出，进入离心分离器，经过离心处理后最终以含磷残渣的形式从废水中加以去除，并经回收后用于生产磷肥；其中，pH值二次调节池的作用是将经过离心分离的废水pH值精确调节至9.5~10.0，以满足曝气氧化池的入水pH值要求；其中，曝气氧化池的作用是在强碱性条件下，通过曝气处理，使废水中的重金属离子发生氧化反应，与氢氧根结合，逐步形成不溶于水的金属氢氧化物沉淀，并通过二次沉淀予以去除。
2.根据权利要求1所述的去除电镀废水中有机磷酸盐的处理系统，其特征在于，粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器的塔体有效容积为230m3，旋转网箱的容积为3.38m3，电动马达的工作电压为380V，转速为5转/min。
3.根据权利要求1所述的去除电镀废水中有机磷酸盐的处理系统，其特征在于，粘液蛋白-磷酸盐吸附反应器的电加热装置的工作电压为380V，加热温度范围为30~50℃，其温度传感器的工作电压为15V，测温精度为0.1℃。
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