CN107055875A - 一种有机磷废水处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机磷废水处理工艺，包括以下步骤：(1)将有机磷废水经微滤膜过滤，以去除固体杂质、胶体颗粒和悬浮颗粒；(2)将除杂后的有机磷废水经纳滤膜和反渗透膜组成的膜分离装置分离浓缩，得到浓缩液和清液；(3)将步骤(2)所得的浓缩液进行无机磷化处理，使浓缩液中的有机磷转化为无机磷盐；(4)往无机磷化处理的浓缩液中加入铵盐和镁盐，使无机磷盐发生鸟粪石沉淀反应，分离出上清液，完成有机磷废水处理。该有机磷废水处理工艺具有效率高、效果好、技术适用、经济可行等优点。

Description

一种有机磷废水处理工艺
技术领域
本发明涉及含磷废水处理技术领域，尤其涉及一种有机磷废水处理工艺。
背景技术
有机磷化合物主要包括磷酸酯、亚磷酸酯、焦磷酸酯、次磷酸酯等，其中一些磷酸酯类化合物具有很大的毒性，如磷酸三辛酯。有机磷生成过程中会产生大量有机磷废水，其组成成分复杂，毒性大，生物降解性能差，这些废水排入自然水体中，将会破坏水体生态系统，对人类的生存环境造成极大影响。
含磷废水的常规处理方法很多，但工业应用的主要以化学除磷法和生物除磷法为主，如钙盐混凝沉淀法、铁盐混凝沉淀法、经典A/O处理等，化学除磷法对正磷酸盐都有很好的脱除效果，但对有机磷化物无脱除效果。因此，关于有机磷的去除无法直接借鉴现有的无机磷废水除磷工艺。目前有很多关于生物接触氧化降解有机磷的报道，但有些有机磷如磷酸三辛酯等的生物降解性能极差，一方面采用常规的生物接触氧化对这类含磷废水进行处理，总磷的去除效果差，无法达到排放标准。另一方面能降解有机磷的微生物种类也有限，且由于微生物生物体较小，降解速度慢，难以适应工业化应用。
虽然现有技术中有少量将有机磷转化为无机磷的技术出现，如电解法、氧化法、物理吸附法等。但是，由于一般含量废水中有机磷的浓度低，这些方法处理效率低，处理效果也不理想。因此，非常有必要开发出效率高、效果好、适于工业应用的处理工艺，实现将废水中的有机磷转化为无机磷并最终去除废水中总磷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种效率高、效果好、适于工业应用的有机磷废水处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种有机磷废水处理工艺，包括以下步骤：
(1)将有机磷废水经微滤膜过滤，以去除固体杂质、胶体颗粒和悬浮颗粒；
(2)将除杂后的有机磷废水经纳滤膜和反渗透膜组成的膜分离装置分离浓缩，得到浓缩液和清液；所述纳滤膜通过以下方法制得：
a.制备陶瓷膜基体：制备采用平均孔径为300μm～500μm的泡沫沥青为原料，根据所需形状制备陶瓷膜预基体，浸入处于热处理炉中的熔融Si中，炉内保持惰性气氛，浸入时间为30min～60min；将陶瓷膜预基体从熔融Si中取出，炉内再升温150℃～250℃，保持惰性气氛，保温2h～4h后随炉冷却至室温，得到陶瓷膜基体；
b.制备中间过渡层：含碳化硅浆料涂覆于步骤a所得的陶瓷膜基体表面，所述含碳化硅浆料由粒径为1μm～5μm的碳化硅粉末、聚碳硅烷、羟甲基纤维素醚和水混合而成；将经涂覆处理的陶瓷膜基体置于热处理炉中，在惰性气氛下进行烧结，温度为1200℃～1500℃，时间为1h～2h；得到表面有SiC中间过渡层的陶瓷膜基体；
c.制备陶瓷膜层：将步骤b所得的表面有SiC中间过渡层的陶瓷膜基体置于热处理炉中，在炉内通入惰性气体，将炉内抽真空至800Pa～1000Pa后，将炉内温度升至1000℃～1100℃，持续通入气化的聚碳硅烷，时间为2h～5h，使聚碳硅烷的Si-H键和C-H键断裂，生成裂解产物均匀附着在SiC中间过渡层表面；保持惰性气氛，将炉内温度升至2000℃～2200℃，保温2h～5h，使裂解产物中的Si-O键断裂，生成平均孔径为1nm～2nm的多孔纯SiC，得到纳滤膜；
(3)将步骤(2)所得的浓缩液进行无机磷化处理，使浓缩液中的有机磷转化为无机磷盐；
(4)往无机磷化处理的浓缩液中加入铵盐和镁盐，使无机磷盐发生鸟粪石沉淀反应，分离出上清液，完成有机磷废水处理。
优选地，所述步骤(3)中，所述无机磷化处理包括碱解或芬顿氧化。
优选地，所述碱解的温度为20℃～30℃，pH值为10～12，时间为8h～12h。
优选地，所述步骤(4)中，所述铵盐为硫酸铵，所述镁盐为氯化镁。
优选地，所述步骤(4)中，鸟粪石沉淀反应的pH值为9.0～10.0，时间为2h～4h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过膜分离装置，由于纳滤膜采用高温制备得到的孔径为1nm～2nm的多孔SiC陶瓷膜，结构上的缺陷较少，从而孔径分布均匀，能够截留绝大部分有机磷分子，分离精度高且具有极大的通用性。有机磷分子截留汇集形成浓缩液后，即可集中进行无机磷化处理，如碱解、氧化等，使有机磷物转化为无机磷盐，再加入铵盐和镁盐，使无机磷盐发生鸟粪石沉淀反应，鸟粪石呈结晶体，含水率极低、脱水性能好，因而，本发明可实现高效、高去除率的无害化除磷目标，具有潜在的工业化应用前景。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种本发明的有机磷废水处理工艺，该有机磷废水为蒽醌法生产过氧化氢的化工废水，主要含磷酸三辛酯(浓度为184mg/L)，包括以下步骤：
(1)将上述有机磷废水经微滤膜过滤，微滤膜的平均孔径为1μm～2μm，以去除固体杂质、胶体颗粒和悬浮颗粒；
(2)将除杂后的有机磷废水经纳滤膜和反渗透膜组成的膜分离装置分离浓缩，得到浓缩液和清液；所述纳滤膜通过以下方法制得：
a.制备陶瓷膜基体：制备采用平均孔径为300μm的泡沫沥青为原料，根据所需形状制备陶瓷膜预基体。将单晶硅放入热处理炉中，在氩气气氛下，以15℃/min的升温速率升至1500℃，使晶体硅熔化形成熔融Si，然后将陶瓷膜预基体浸入熔融Si中，炉内保持氩气气氛，保温60min。将平板状陶瓷膜预基体从熔融Si中取出，炉内再升温至1700℃，保持氩气气氛，保温4h后随炉冷却至室温，得到陶瓷膜基体，采用气体压泡法测试陶瓷膜基体表面C和SiC组成的复合层的孔径，结果表面平均孔径为15μm；
b.制备中间过渡层：将碳化硅粉末、聚碳硅烷、羟甲基纤维素醚和水以质量比为5∶2∶0.2∶10的比例混合，碳化硅粉末的粒径为1μm～5μm，制得含碳化硅浆料；将含碳化硅浆料均匀喷涂于步骤a所得的陶瓷膜基体表面，将经涂覆处理的陶瓷膜基体置于热处理炉中，在氩气气氛下进行烧结，温度为1400℃，时间为1h；得到表面有SiC中间过渡层的陶瓷膜基体，采用气体压泡法测试SiC中间过渡层的孔径，结果表明平均孔径为500nm；
c.制备陶瓷膜层：将步骤b所得的表面有SiC中间过渡层的陶瓷膜基体置于热处理炉中，在炉内通入氩气气体后将炉内抽真空至1000Pa后，将炉内温度升至1000℃，持续通入气化的聚碳硅烷(数均分子量为1000，气化温度为150℃)，时间为2h，使聚碳硅烷的Si-H键和C-H键断裂，生成裂解产物均匀附着在SiC中间过渡层表面；保持氩气气氛，将炉内温度升至2000℃，保温2h，使裂解产物中的Si-O键断裂，生成多孔纯SiC，采用气体压泡法测试多孔纯SiC层的孔径，结果表面平均孔径为1.2nm。
(3)在步骤(2)所得的浓缩液中加入氢氧化钠，调节浓缩液的pH值为10，进行碱解反应，控制温度为25℃，碱解10h后，浓缩液中的有机磷基本都已转化为无机磷盐，转化率为99.6％。
(4)往步骤(3)经无机磷化处理的浓缩液中加入硫酸铵和氯化镁，其中，硫酸铵、氯化镁与PO4 3-的摩尔比为2∶1.2∶1，调节反应体系pH＝9.0，搅拌30min，使无机磷盐发生鸟粪石沉淀反应，然后沉降4h，分离出上清液，经测试，上清液中总磷的含量为0.9mg/L，完成有机磷废水处理。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种有机磷废水处理工艺，包括以下步骤：
(1)将有机磷废水经微滤膜过滤，以去除固体杂质、胶体颗粒和悬浮颗粒；
(2)将除杂后的有机磷废水经纳滤膜和反渗透膜组成的膜分离装置分离浓缩，得到浓缩液和清液；所述纳滤膜通过以下方法制得：
a.制备陶瓷膜基体：制备采用平均孔径为300μm～500μm的泡沫沥青为原料，根据所需形状制备陶瓷膜预基体，浸入处于热处理炉中的熔融Si中，炉内保持惰性气氛，浸入时间为30min～60min；将陶瓷膜预基体从熔融Si中取出，炉内再升温150℃～250℃，保持惰性气氛，保温2h～4h后随炉冷却至室温，得到陶瓷膜基体；
b.制备中间过渡层：含碳化硅浆料涂覆于步骤a所得的陶瓷膜基体表面，所述含碳化硅浆料由粒径为1μm～5μm的碳化硅粉末、聚碳硅烷、羟甲基纤维素醚和水混合而成；将经涂覆处理的陶瓷膜基体置于热处理炉中，在惰性气氛下进行烧结，温度为1200℃～1500℃，时间为1h～2h；得到表面有SiC中间过渡层的陶瓷膜基体；
c.制备陶瓷膜层：将步骤b所得的表面有SiC中间过渡层的陶瓷膜基体置于热处理炉中，在炉内通入惰性气体，将炉内抽真空至800Pa～1000Pa后，将炉内温度升至1000℃～1100℃，持续通入气化的聚碳硅烷，时间为2h～5h，使聚碳硅烷的Si-H键和C-H键断裂，生成裂解产物均匀附着在SiC中间过渡层表面；保持惰性气氛，将炉内温度升至2000℃～2200℃，保温2h～5h，使裂解产物中的Si-O键断裂，生成平均孔径为1nm～2nm的多孔纯SiC，得到纳滤膜；
(3)将步骤(2)所得的浓缩液进行无机磷化处理，使浓缩液中的有机磷转化为无机磷盐；
(4)往无机磷化处理的浓缩液中加入铵盐和镁盐，使无机磷盐发生鸟粪石沉淀反应，分离出上清液，完成有机磷废水处理。
2.根据权利要求1所述的有机磷废水处理工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，所述无机磷化处理包括碱解或芬顿氧化。
3.根据权利要求2所述的有机磷废水处理工艺，其特征在于，所述碱解的温度为20℃～30℃，pH值为10～12，时间为8h～12h。
4.根据权利要求1所述的有机磷废水处理工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，所述铵盐为硫酸铵，所述镁盐为氯化镁。
5.根据权利要求1所述的有机磷废水处理工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，鸟粪石沉淀反应的pH值为9.0～10.0，时间为2h～4h。
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