CN106517608B - 一种高浓度有机磷废水的预处理方法 - Google Patents

一种高浓度有机磷废水的预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高浓度有机磷废水的预处理方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将高浓度有机磷废水进行等离子体高级氧化处理，处理后的出水即为初级处理液；S2，向步骤S1中的初级处理液中加入沉淀剂进行化学沉淀反应，并进行固液分离，取分离后的液体以获得二级处理液；S3，向步骤S2中的二级处理液中加入絮凝剂进行絮凝反应，并进行固液分离，取分离后的液体以获得三级处理液；S4，对步骤S3中的三级处理液进行吸附处理，处理后的出水即为预处理液。本发明采用等离子体作为有机磷预氧化单元，能够最大化地将有机磷转化为无机磷且无二次污染，降低了后续处理的负荷与成本，再通过串联多级沉淀、絮凝、吸附等反应，能够有效的降低水中的磷浓度。

Description

一种高浓度有机磷废水的预处理方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，特别是涉及一种高浓度有机磷废水的预处理方法。
背景技术
目前，全球生产的有机磷化合物有1万多种，由于有机磷化工的扩大生产和广泛使用，其生产过程中产生的高浓度有毒有机废水量大，污染重，对环境造成极大的危害。因此，这类废水的有效治理已迫在眉睫。
浓度大于100mg/L的含磷废水称之为高浓度含磷废水，对于高浓度有机磷废水的预处理多采用物化工艺，其中，化学法包含芬顿氧化法、电催化氧化法等，物理法包括吸附法、吹脱法、絮凝法、沉降法等。但是在实施中，化学法如芬顿氧化法，由于Fe2+浓度大，处理后的水可能带有颜色，同时Fe2+与H2O2的反应降低了H2O2的利用率，要求在较低pH内进行，应用受限；而电催化氧化法虽然效果显著，但电极材料不易选择、电极寿命不长，并且运行费用高、降解不彻底。常用的絮凝沉淀法虽具有工艺流程简单便于操作的优点，但对于较高浓度的有机磷的处理，单一采用此方法往往达不到较好的处理效果，且处理过程中使用的药剂量较大，运行成本高，且产生的污泥量大。对于高浓度有机磷废水的预处理若不能达到较好的处理效果，对后期如采用生物法进行处理带来了较大的处理负担。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高浓度有机磷废水的预处理方法，用于解决现有技术中的处理方法操作复杂且处理效果不佳易引起二次污染的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高浓度有机磷废水的预处理方法，包括
如下步骤：
S1，将高浓度有机磷废水进行等离子体高级氧化处理，处理后的出水即为初级处理液；
S2，向步骤S1中的初级处理液中加入沉淀剂进行化学沉淀反应，并进行固液分离，取分离后的液体以获得二级处理液；
S3，向步骤S2中的二级处理液中加入絮凝剂进行絮凝反应，并进行固液分离，取分离后的液体以获得三级处理液；
S4，对步骤S3中的三级处理液进行吸附处理，处理后的出水即为预处理液。
优选地，所述步骤S1中等离子体高级氧化处理参数为：电源输出频率为3～10kHz，电源功率为200～1000W。
优选地，所述步骤S1中采用针板反应式等离子体处理器进行等离子体高级氧化处理，其水力停留时间为1～3h。
优选地，所述步骤S2中的沉淀剂为石灰乳，其有效钙含量为70％～80％，投加比为5～20L石灰乳/m3初级处理液。
优选地，所述步骤S2在化学沉淀池中进行，其水力停留时间为0.5～2h。
优选地，所述步骤S3中的絮凝剂由硅藻土、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺按照质量比2～2.5：1～1.2：0.4～0.6复配而制得，投加比为2.6～12L絮凝剂/m3二级处理液。
优选地，所述步骤S3中的絮凝反应在絮凝反应池中进行，其水力停留时间为0.5～0.8h。
优选地，所述步骤S3中的固液分离在斜管沉淀池中进行，其内置蜂窝状斜管填料，其水力停留时间为2.0～4.0h。
优选地，所述步骤S4在吸附过滤池中进行，所述吸附过滤池内置滤料，滤速为6～10m3/m2/h。
优选地，所述滤料由活性炭、活性氧化铝按照体积比1.4～2:1复配制得，粒径为1.2～2.4mm，滤料层厚为0.6m～1.0m，不均匀系数为1.3～1.6。
如上所述，本发明的高浓度有机磷废水的预处理方法，具有以下有益效果：本发明采用等离子体作为有机磷预氧化单元，能够最大化地将有机磷转化为无机磷且无二次污染，降低了后续处理的负荷与成本，再通过串联多级沉淀、絮凝、吸附等反应，能够有效的降低水中的磷浓度。
附图说明
图1显示为本发明的高浓度有机磷废水的预处理方法流程示意图。
图2显示为本发明的高浓度有机磷废水的预处理方法的等离子体处理器结构截面示意图。
元件标号说明
1 等离子体处理器
11 反应器
111 进水管
112 出水堰
113 通气管
114 出气孔
115 板电极
116 针电极
12 光催化反应器
13 等离子体处理器出水口
14 高频高压电源
15 回转式风机
2 化学沉淀池
3 管式混合器
4 絮凝反应池
5 斜管沉淀池
6 吸附过滤池
7 污泥浓缩池
S1～S4 高浓度有机磷废水的预处理步骤
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明提供一种高浓度有机磷废水的预处理方法，采用等离子体技术作为有机磷的预氧化处理方式，能够最大化地将有机磷转化为无机磷，再通过串联多级沉淀、絮凝、吸附等反应，有效的降低水中的磷浓度。包括如下步骤：S1，将高浓度有机磷废水进行等离子体高级氧化处理，处理后的出水即为初级处理液；S2，向步骤S1中的初级处理液中加入沉淀剂进行化学沉淀反应，并进行固液分离，取分离后的液体以获得二级处理液；S3，向步骤S2中的二级处理液中加入絮凝剂进行絮凝反应，并进行固液分离，取分离后的液体以获得三级处理液；S4，对步骤S3中的三级处理液进行吸附处理，处理后的出水即为预处理液。
步骤S1中采用如图2所示的针板反应式等离子体处理器1进行等离子体高级氧化处理，其水力停留时间为1～3h。等离子体处理器1包括反应器11、光催化反应器12，反应器11的下端侧面连接有进水管111，上端侧面设置有出水堰112，下端还连接有通气管113，上端面开有出气孔114，光催化反应器12沿反应器11的外围设置，并且位于出水堰112的下侧，出水堰112的出水从光催化反应器12的上端面的进水口进入光催化反应器12中，光催化反应器12中设置有TiO2颗粒，光催化反应器12的出水口位于其下端面并通向等离子体处理器出水口13。等离子体处理器出水口13位于光催化反应器12的出水口的下侧。反应器11中设置有板电极115、针电极116，板电极115与高频高压电源14的负极相连并接地，针电极116与高频高压电源14的正极相连，高频高压电源14产生的电流频率为3～20kHz，功率为200～1000W。通气管113与回转式风机15相连，用于向反应器11内通气，空气流速为40～200L/min，通气管113中的气体通向针电极116的一端。
反应器11的外廓可设置为圆柱形结构，其外侧面上端设置有出水孔以将出水流入出水堰112中。光催化反应器12环绕反应器11外围设置，反应器11采用能够透过紫外光的玻璃材质如石英玻璃，反应器11中产生的紫外光透过反应器11射入光催化反应器12中与光催化反应器12中的TiO2颗粒发生光催化反应。出水堰112可设置为齿形堰，溢过出水堰112的水流进入位于其下侧的光催化反应器12中。板电极115可采用不锈钢板，针电极116为中空结构，可采用不锈钢材质。通过针电极116的中空部分进入反应器11的气体在针板式反应器的作用下放电，继而产生高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基、臭氧等，这些物质与通入反应器11内的高浓度有机磷废水进行反应，能够有效的最大化的将有机磷降解为无机磷，以便于后续单元的物化处理。经过反应器11处理后的废水从反应器11流出进入出水堰112，再从出水堰112进入光催化反应器12，等离子体处理器1中产生的紫外光射入光催化反应器12后与光催化反应器12中的TiO2颗粒发生光催化反应，能够进一步的降解废水中的有机磷，由此得到初次降解后的初级处理液并由等离子体处理器出水口13排出。
初级处理液从等离子体处理器出水口13出来后进入化学沉淀池2，化学沉淀池2的水力停留时间为0.5～2h，内置立式搅拌机，搅拌速度梯度G值取400～800s-1。通过计量泵投加沉淀剂，沉淀剂选用石灰乳，其有效钙含量为70％～80％，投加比为5～20L石灰乳/m3初级处理液。初级处理液中的含磷物质，在立式搅拌机的作用下，与沉淀剂石灰乳进行化学沉淀反应，生成磷酸钙沉淀并快速沉入池底，可进一步降解去除废水中的磷，进而获取澄清液即为二级处理液。
化学沉淀池2的出水进一步地进入管式混合器3中，管式混合器3包括一外管，外管侧壁开有投药口，投药口连接一投药管，外管内壁设置有沿水流流向螺旋延伸的混合元件。通过投药管向进入其中的二级处理液投加絮凝剂，絮凝剂由硅藻土、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺按照质量比2～2.5：1～1.2：0.4～0.6复配而制得，投加比为2.6～12L絮凝剂/m3二级处理液，并且絮凝剂通过计量泵投加。二级处理液通过在管式混合器3中在混合元件的作用下与絮凝剂进行水力混合后进入絮凝反应池4，絮凝反应池4的水力停留时间为0.5～0.8h，内置立式搅拌机，搅拌速度梯度G值取400～800s-1。在立式搅拌机的作用下，二级处理液与絮凝剂发生絮凝反应，通过吸附、架桥等作用有效去除水中的磷。絮凝反应池4的出水继而进入斜管沉淀池5进行固液分离以去除絮凝物，斜管沉淀池5的水力停留时间为2.0～4.0h，内置Ф50mm蜂窝状斜管填料。斜管沉淀池5的出水即为三级处理液。
斜管沉淀池5的出水流入吸附过滤池6，吸附过滤池6内置滤料，滤速为6～10m3/m2/h。滤料是由活性炭、活性氧化铝按照体积比1.4～2:1复配制得的复合滤料，粒径为1.2～2.4mm，滤料层厚0.6m～1.0m，不均匀系数为1.3～1.6。三级处理液通过吸附过滤池6内置的滤料的吸附作用进一步去除水中的磷，其出水即为预处理液。
如图1所示，若系统进水有机磷含量过高，可利用系统出水部分回流的方式进行稀释，以稳定系统除磷负荷。化学沉淀池2、絮凝反应池4、斜管沉淀池5中的污泥泵入污泥浓缩池7，污泥浓缩池7的上清液回流至化学沉淀池2，而经重力浓缩后的污泥则与吸附过滤池6中的吸附饱和后的滤料一起作为固废，外运处置。
以下实施例说明本发明的高浓度有机磷废水的预处理方法：
实施例一：
含有机磷浓度为220mg/L的废水，先在等离子体处理器1中进行等离子体高级氧化处理，等离子体处理器1的水力停留时间为2h，放电功率为300W，电流频率3kHz，空气流速100L/min，处理后的出水即为初级处理液；初级处理液进入化学沉淀池2，化学沉淀池2的水力停留时间为1.0h，搅拌速度梯度G值为600s-1，投加石灰乳(有效钙含量75％)8L/m3初级处理液，处理后的出水即为二级处理液；二级处理液进一步地进入管式混合器3中，投加的絮凝剂由硅藻土、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺按照质量比2.2：1：0.4复配而制得，投加比为4L絮凝剂/m3二次处理液，二级处理液通过在管式混合器3中与絮凝剂进行水力混合后进入絮凝反应池4，絮凝反应池4水力停留时间为0.6h，内置立式搅拌机，搅拌速度梯度G值取600s-1，絮凝反应池4的出水进入斜管沉淀池5进行固液分离以去除絮凝物，斜管沉淀池5的水力停留时间为2.0h，内置Ф50mm蜂窝状斜管填料，斜管沉淀池5的出水即为三级处理液；三级处理液流入吸附过滤池6，吸附过滤池6的滤速为6m3/m2/h，滤料由活性炭、活性氧化铝按照体积比1.4:1复配制得，粒径为1.4mm，滤料层厚0.6mm，不均匀系数为1.3，三级处理液通过吸附过滤池6内置的滤料的吸附作用进一步去除水中的无机磷，其出水即为预处理液。通过对各阶段的出水进行有机磷、总磷的测定，得到如表1所示的结果：
表1检测数据
检测项目 有机磷(mg/L) 去除率(％) 总磷(mg/L) 去除率(％)
原水 220 0 220 0
初级处理液 31.6 85.6 220 0
二级处理液 20.5 90.7 123.7 43.8
二级处理液 10.6 95.2 84.3 61.7
预处理液 3.3 98.5 45.6 79.3
实施例二：
含有机磷浓度为220mg/L的废水，先在等离子体处理器1中进行等离子体高级氧化处理，等离子体处理器1的水力停留时间为1.5h，放电功率为800W，电流频率5kHz，空气流速200L/min，处理后的出水即为初级处理液；初级处理液进入化学沉淀池2，化学沉淀池2的水力停留时间为1.5h，搅拌速度梯度G值为800s-1，投加石灰乳(有效钙含量80％)20L/m3初级处理液，处理后的出水即为二级处理液；二级处理液进一步地进入管式混合器3中，投加的絮凝剂由硅藻土、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺按照质量比2：1.2：0.6复配而制得，投加比为12L絮凝剂/m3二次处理液，二级处理液通过在管式混合器3中与絮凝剂进行水力混合后进入絮凝反应池4，絮凝反应池4水力停留时间为0.8h，内置立式搅拌机，搅拌速度梯度G值取800s-1，絮凝反应池4的出水进入斜管沉淀池5进行固液分离以去除絮凝物，斜管沉淀池5的水力停留时间为3.0h，内置Ф50mm蜂窝状斜管填料，斜管沉淀池5的出水即为三级处理液；三级处理液流入吸附过滤池6，吸附过滤池6的滤速为8m3/m2/h，滤料由活性炭、活性氧化铝按照体积比2:1复配制得，粒径为2mm，滤料层厚0.8mm，不均匀系数为1.5，三级处理液通过吸附过滤池6内置的滤料的吸附作用进一步去除水中的无机磷，其出水即为预处理液。通过对各阶段的出水进行有机磷、总磷的测定，得到如表2所示的结果：
表2检测数据
检测项目 有机磷(mg/L) 去除率(％) 总磷(mg/L) 去除率(％)
原水 220 0 220 0
初级处理液 10.3 95.3 220 0
二级处理液 7.8 96.5 100.2 54.5
二级处理液 3.9 98.2 63.6 71.1
预处理液 1.98 99.1 20.1 90.9
由上述实施例可知，本发明的高浓度有机磷废水的预处理方法能够有效的降解有机磷，降低后期处理的负荷。
综上所述，本发明采用等离子体技术作为有机磷的预氧化处理方式，能够最大化地将有机磷转化为无机磷，操作简便且无二次污染，降低了后续处理的负荷与成本，再通过串联多级沉淀、絮凝、吸附等反应，能够有效的降低水中的磷浓度进而降低后期处理的难度。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种高浓度有机磷废水的预处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将高浓度有机磷废水进行等离子体高级氧化处理，处理后的出水即为初级处理液；
S2，向步骤S1中的初级处理液中加入沉淀剂进行化学沉淀反应，并进行固液分离，取分离后的液体以获得二级处理液；
S3，向步骤S2中的二级处理液中加入絮凝剂进行絮凝反应，并进行固液分离，取分离后的液体以获得三级处理液；
S4，对步骤S3中的三级处理液进行吸附处理，处理后的出水即为预处理液；
其中，所述步骤S1中采用针板反应式等离子体处理器进行等离子体高级氧化处理，所述等离子体处理器包括反应器、光催化反应器，所述反应器的下端侧面连接有进水管，上端侧面设置有出水堰，下端还连接有通气管，上端面开有出气孔，所述光催化反应器沿所述反应器的外围设置，并且位于所述出水堰的下侧，所述出水堰的出水从光催化反应器的上端面的进水口进入所述光催化反应器中，所述光催化反应器中设置有TiO2颗粒，所述光催化反应器的出水口位于其下端面并通向所述等离子体处理器的 出水口，所述等离子体处理器的 出水口位于所述光催化反应器的出水口的下侧，所述反应器中设置有板电极、针电极，所述板电极与高频高压电源的负极相连并接地，所述针电极与所述高频高压电源的正极相连，所述通气管与回转式风机相连，用于向反应器内通气，空气流速为40～200L/min，所述通气管中的气体通向针电极的一端。
2.根据权利要求1所述的高浓度有机磷废水的预处理方法，其特征在于：所述步骤S1中等离子体高级氧化处理参数为：电源输出频率为3～20kHz，电源功率为200～1000W。
3.根据权利要求1或2所述的高浓度有机磷废水的预处理方法，其特征在于：所述步骤S1中等离子体处理器的水力停留时间为1～3h。
4.根据权利要求1所述的高浓度有机磷废水的预处理方法，其特征在于：所述步骤S2中的沉淀剂为石灰乳，其有效钙含量为70％～80％，投加比为5～20L石灰乳/m3初级处理液。
5.根据权利要求1或4所述的高浓度有机磷废水的预处理方法，其特征在于：所述步骤S2在化学沉淀池中进行，其水力停留时间为0.5～2h。
6.根据权利要求1所述的高浓度有机磷废水的预处理方法，其特征在于：所述步骤S3中的絮凝剂由硅藻土、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺按照质量比2～2.5：1～1.2：0.4～0.6复配而制得，投加比为2.6～12L絮凝剂/m3二级处理液。
7.根据权利要求1或6所述的高浓度有机磷废水的预处理方法，其特征在于：所述步骤S3中的絮凝反应在絮凝反应池中进行，其水力停留时间为0.5～0.8h。
8.根据权利要求1所述的高浓度有机磷废水的预处理方法，其特征在于：所述步骤S3中的固液分离在斜管沉淀池中进行，其内置蜂窝状斜管填料，其水力停留时间为2.0～4.0h。
9.根据权利要求1所述的高浓度有机磷废水的预处理方法，其特征在于：所述步骤S4在吸附过滤池中进行，所述吸附过滤池内置滤料，滤速为6～10m3/(m2·h)。
10.根据权利要求9所述的高浓度有机磷废水的预处理方法，其特征在于：所述滤料由活性炭、活性氧化铝按照体积比1.4～2:1复配制得，粒径为1.2～2.4mm，滤料层厚为0.6m～1.0m，不均匀系数为1.3～1.6。
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