CN105923853A - 一种由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺，包括如下步骤：步骤1：磷酸盐废水调节pH至5‑7；步骤2：磷酸盐废水进入陶瓷膜系统中处理，得陶瓷膜透析液；步骤3：陶瓷膜透析液进入树脂软化系统中进行软化；步骤4：软化后的陶瓷膜透析液进入低压反渗透膜系统，得低压反渗透浓缩液；步骤5：低压反渗透浓缩液进入螯合树脂中除钙镁铁；步骤6：除钙镁铁之后的低压反渗透浓缩液进入高压反渗透膜系统浓缩，得高压反渗透浓缩液；步骤7：高压反渗透膜浓缩液进入螯合树脂除钙镁铁；步骤8：除钙镁铁之后的高压反渗透浓缩液进入双击膜电渗析系统中处理，得磷酸和碱。本发明工艺利用双极膜电渗析法与传统膜工艺结合达到对工业中产生磷酸盐废水零排放处理。

Description

一种由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺
技术领域
本发明涉及磷酸盐废水处理领域，特别涉及一种由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺。
背景技术
磷酸盐废水的产生大多数为磷化废水。目前，对磷化废水的处理主要物化法为主，即根据不同处理对象和处理目的采用分布沉淀、气浮、过滤、活性炭吸附和膜分离技术等组合工艺。在工艺选择时，既要考虑减少工艺环节，降低工程投资和运行操作难度，又要考虑不同污染因子间的相互干扰，降低处理效果。酸洗磷化废水中的主要污染因子是磷酸盐和锌离子，其中磷酸盐也是该类废水处理的难点，在实际工程中，往往局限于污水处理工程投资和运行成本控制，很难确保出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级标准(≤0.5mg/L)的要求。
现有的磷酸盐废水处理流程如图1所示：传统工艺磷酸盐废水处理在处理过程中，一般采用隔油调节池、反应池、竖流式沉淀池、反应池、气浮池、生化处理设备、竖流式沉淀池的方式进行处理。由于操作步骤繁琐，占地面积过大，同时处理过程缓慢，在生化处理设备中菌丝密度较高，容易造成设备流量小，容易堵塞；且处理过程中存在的介质用量大、产量和产品浓度低、化学药品、洗脱剂用量大等问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可以实现磷酸盐废水零排放处理，实现了变废为宝的目的的由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：磷酸盐废水调节pH至5-7；
步骤2：将调节好pH值的磷酸盐废水进入陶瓷膜系统中处理，得陶瓷膜透析液；
步骤3：陶瓷膜透析液进入树脂软化系统中进行软化，降低钙镁铁离子含量至≤1ppm；
步骤4：树脂软化后的陶瓷膜透析液进入低压反渗透膜系统，得低压反渗透浓缩液；
步骤5：低压反渗透浓缩液进入螯合树脂中除钙镁铁，使料液中钙镁铁含量≤2ppm；
步骤6：步骤5采用螯合树脂除钙镁铁之后的低压反渗透浓缩液进入高压反渗透膜系统浓缩，得高压反渗透浓缩液；
步骤7：高压反渗透膜浓缩液进入螯合树脂除钙镁铁，使料液中钙镁铁含量≤1ppm；
步骤8：步骤7采用螯合树脂除钙镁铁之后的高压反渗透浓缩液进入双击膜电渗析系统中处理，得磷酸和碱。
优选的，步骤2中将调节好pH值的磷酸盐废水在进入陶瓷膜系统中处理之前，先进行保安过滤器过滤。
优选的，步骤5所述的低压反渗透膜系统处理后的低压反渗透析液中磷酸根含量低于100ppm，低压反渗透浓缩液中磷酸根含量为25000-33000ppm。
优选的，步骤7所述的高压反渗透膜系统处理后的高压反渗透膜浓缩液中磷酸盐含量高于12％。
采用上述技术方案，本发明所述的由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺，克服了现有工艺处理磷酸盐废水具有操作步骤繁琐，占地面积过大，同时处理过程缓慢，在生化处理设备中菌丝密度较高，容易造成设备流量小，容易堵塞等缺点；且处理过程中中存在的介质用量大、产量和产品浓度低、化学药品、洗脱剂用量大等问题。本发明方法利用双极膜电渗析法与传统膜工艺结合达到对工业中产生磷酸盐废水零排放处理，实现变废为宝的目的。
附图说明
图1为现有技术磷酸盐废水处理流程图。
图2为本发明所述的磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
本发明所述的由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺流程图如图2所示，其主要包括如下步骤：
步骤1：磷酸盐废水调节pH至5-7；
步骤2：将调节好pH值的磷酸盐废水进入陶瓷膜系统中处理，得陶瓷膜透析液；
步骤3：陶瓷膜透析液进入树脂软化系统中进行软化，降低钙镁铁离子含量至≤1ppm；
步骤4：树脂软化后的陶瓷膜透析液进入低压反渗透膜系统，得低压反渗透浓缩液；
步骤5：低压反渗透浓缩液进入螯合树脂中除钙镁铁，使料液中钙镁铁含量≤2ppm；
步骤6：步骤5采用螯合树脂除钙镁铁之后的低压反渗透浓缩液进入高压反渗透膜系统浓缩，得高压反渗透浓缩液；
步骤7：高压反渗透膜浓缩液进入螯合树脂除钙镁铁，使料液中钙镁铁含量≤1ppm；
步骤8：步骤7采用螯合树脂除钙镁铁之后的高压反渗透浓缩液进入双击膜电渗析系统中处理，得磷酸和碱。
实施例
通过缓冲池调节、陶瓷膜系统、普通树脂软化、低压反渗透系统、螯合树脂处理、高压反渗透系统和螯合树脂处理(步骤1-7)，这一系列工艺处理目的是使工业排放的磷酸盐废水达到进入双极膜电渗析系统的条件，前面一系列工艺(详细处理数据如工艺流程简述)进行3批次实验：
从上述实验数据可以看出，前一系列的处理工艺对磷酸盐废水处理达到进入双极膜电渗析条件，满足钙镁离子含量低于1ppm/L，磷酸根含量大于8％。
由前一系列得出满足双极膜电渗析的磷酸盐废水，在双极膜电渗析系统处理下将磷酸盐制备成磷酸和碱(步骤8)，双极膜电渗析是一种电化学分离工艺，为传统电渗析(ED)的一个变体，它利用了双极膜独特的能力使水分解成氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)。这个特性使其同传统单极离子交换膜配合使用，可以将盐转化为酸和碱。具体的由双极膜配合阳离子交换膜和阴离子交换膜的三隔室的膜单元，可以用于将无机盐转化为酸和碱。料液在盐室中在直流电场的作用下，并依靠阴离子交换膜(A)和阳离子交换膜(C)的选择分离性，阴离子通过阴离子交换膜进入酸式，并同双极膜(BP)产生的H+结合成为酸溶液；阳离子通过阳离子交换膜进入碱室，并同双极膜(BP)产生的OH-结合成为碱溶液。控制温度为35度以下，额定电压为20V，进行了3批次实验：
有上述实验数据可以看出：采用双极膜电渗析法由磷酸盐制备得到10％以上磷酸和10％左右碱，有效的分解啦磷酸盐废水的排放，从而到达零排放和变废为宝的绿色化学，生态化学的理念。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：磷酸盐废水调节pH至5-7；
步骤2：将调节好pH值的磷酸盐废水进入陶瓷膜系统中处理，得陶瓷膜透析液；
步骤3：陶瓷膜透析液进入树脂软化系统中进行软化，降低钙镁铁离子含量至≤1ppm；
步骤4：树脂软化后的陶瓷膜透析液进入低压反渗透膜系统，得低压反渗透浓缩液；
步骤5：低压反渗透浓缩液进入螯合树脂中除钙镁铁，使料液中钙镁铁含量≤2ppm；
步骤6：步骤5采用螯合树脂除钙镁铁之后的低压反渗透浓缩液进入高压反渗透膜系统浓缩，得高压反渗透浓缩液；
步骤7：高压反渗透膜浓缩液进入螯合树脂除钙镁铁，使料液中钙镁铁含量≤1ppm；
步骤8：步骤7采用螯合树脂除钙镁铁之后的高压反渗透浓缩液进入双击膜电渗析系统中处理，得磷酸和碱。
2.根据权利要求1所述的一种由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺，其特征在于，步骤2中将调节好pH值的磷酸盐废水在进入陶瓷膜系统中处理之前，先进行保安过滤器过滤。
3.根据权利要求1所述的一种由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺，其特征在于，步骤5所述的低压反渗透膜系统处理后的低压反渗透析液中磷酸根含量低于100ppm，低压反渗透浓缩液中磷酸根含量为25000-33000ppm。
4.根据权利要求1所述的一种由磷酸盐废水制备磷酸和碱的工艺，其特征在于，步骤7所述的高压反渗透膜系统处理后的高压反渗透膜浓缩液中磷酸盐含量高于12%。
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