CN108975585A - 一种资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法 - Google Patents

一种资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，该方法包括以下步骤：（1）湿式催化氧化：将含磷阻燃剂生产废水进行湿式催化氧化处理，得氧化液；（2）膜分离：对步骤（1）所得氧化液进行膜分离，得膜浓缩液和膜透过液；（3）结晶：对步骤（2）所得膜浓缩液进行冷冻结晶，得到工业磷酸盐；对步骤（2）所得膜透过液进行蒸发结晶除盐。本发明的方法以湿式催化氧化为主，结合膜分离和结晶工艺处理含磷阻燃剂废水，工艺简单，能够有效降解废水中的有机磷，资源化回收废水中的盐分，达到零排放的目的。

Description

一种资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法。
背景技术
近年来,磷系阻燃剂特别是有机磷系阻燃剂,以其腐蚀性低、有毒物少等优越性成为溴系阻燃剂的重要替代品种,具有广阔的市场应用前景。但是在其生产过程中，通常产生大量难降解有机废水,造成环境污染,严重危害人类健康。该废水特征为：COD浓度较高,含有较多不溶性、难降解有机物和总磷。总磷中主要是大分子量的难处理的有机磷，因此，该废水的可生化性能较差，不利于生物降解。
目前，磷系阻燃剂废水处理方法主要有氧化、沉淀、萃取、生化等方法，但处理效果往往达不到要求。欧云川等研究者采用液膜萃取-酸析沉淀-络合萃取组合工艺对有机磷阻燃剂废水进行预处理研究，发现废水COD、TP去除率均达90%以上，同时废水的可生化性显著提高。何锡辉等研究者采用电化学氧化、电气浮与Fenton协同作用的电解Fenton法预处理阻燃剂废水，COD、TP的去除率均达90%以上。可见，一些废水处理方法对废水中COD、TP具有较好的去除效果，但在处理过程中会产生含磷固废等新环保问题，难以从根本上解决磷酸酯废水的处理问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，该方法以湿式催化氧化为主，结合膜分离和结晶工艺处理含磷阻燃剂废水，工艺简单，能够有效降解废水中的有机磷，资源化回收废水中的盐分，达到零排放的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，该方法包括以下步骤：
（1）湿式催化氧化：将含磷阻燃剂生产废水进行湿式催化氧化处理，得氧化液；
（2）膜分离：对步骤（1）所得氧化液进行膜分离，得膜浓缩液和膜透过液；
（3）结晶：对步骤（2）所得膜浓缩液进行冷冻结晶，得到工业磷酸盐；对步骤（2）所得膜透过液进行蒸发结晶除盐。
作为优选地，所述步骤（1）中湿式催化氧化的反应条件为：反应温度为160℃~300℃，反应压力6.0~9.9Mpa，空气供给量(Nm3/h)/废水量（m3/h）为40~400。
作为优选地，所述步骤（1）中湿式催化氧化选用Ru/Pt催化剂或铜系列催化剂。Ru/Pt催化剂为中国专利CN201110427159.8所涉及的催化剂。
作为优选地，所述步骤（2）中采用的膜为纳滤膜。
作为优选地，所述步骤（3）中冷冻结晶进料的总磷进料浓度在10000mg/L以上，pH为8~11，结晶温度-5~10℃。
作为优选地，所述步骤（3）冷冻结晶之后还包括过滤、洗涤步骤，所述洗涤采用0~5℃的冷水，洗涤次数为两次。
作为优选地，所述步骤（3）冷冻结晶所得工业磷酸盐可采用重结晶进一步处理以去除冷冻结晶所得工业磷酸盐中的大部分结晶水。
作为优选地，所述重结晶为MVR、单效蒸发或多效蒸发。
作为优选地，所述步骤（3）蒸发结晶所得蒸发冷凝液去生化处理，所得饱和盐的蒸发残液回流至湿式催化氧化工段。
作为优选地，所述步骤（3）蒸发结晶为多效蒸发或MVR。
本发明的一种资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法包括以下步骤：（1）湿式催化氧化：将含磷阻燃剂生产废水进行湿式催化氧化处理，得氧化液；（2）膜分离：对步骤（1）所得氧化液进行膜分离，得膜浓缩液和膜透过液；（3）结晶：对步骤（2）所得膜浓缩液进行冷冻结晶，得到工业磷酸盐；对步骤（2）所得膜透过液进行蒸发结晶除盐。该方法以湿式催化氧化为主，结合膜分离和结晶工艺处理含磷阻燃剂废水，工艺简单，能够有效降解废水中的有机磷，资源化回收废水中的盐分，达到零排放的目的。
附图说明
图1为本发明的资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法的流程图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
请参阅图1，本发明的资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法包括以下步骤：
（1）湿式催化氧化：将含磷阻燃剂生产废水进行湿式催化氧化处理，得氧化液；
（2）膜分离：对步骤（1）所得氧化液进行膜分离，得膜浓缩液和膜透过液；
（3）结晶：对步骤（2）所得膜浓缩液进行冷冻结晶，得到工业磷酸盐；对步骤（2）所得膜透过液进行蒸发结晶除盐。
湿式催化氧化法是一种处理高浓度难降解有机废水颇有潜力的方法。它是指在高温、高压下，以富氧气体或氧气为氧化剂，利用催化剂的催化作用，加快废水中有机物与氧化剂间的呼吸反应，使废水中的有机物及含N、S等毒物氧化成CO2、N2、SO2、H2O，达到净化之目的。膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜依据其孔径的不同，可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。本发明选用纳滤膜来进行膜分离。纳滤膜的分离性能明显优于超滤和微滤，而与反渗透膜相比具有部分去除单价离子、过程渗透压低、操作压力低、省能等优点。
实施例1
将工厂的含磷阻燃剂生产废水经过pH调节以及均质后，进行湿式催化氧化处理，使用铜系催化剂，投加量为含磷阻燃剂生产废水质量的0.01%，反应温度为160℃，反应压力为6.0Mpa，空气供给量(Nm3/h)/废水量（m3/h）为40，得氧化液；将所得氧化液采用纳滤膜进行膜分离，得膜浓缩液和膜透过液；对所得膜浓缩液在-5℃下进行冷冻结晶，过滤、采用0℃的冷水洗涤两次得到工业磷酸盐，对制得的工业磷酸盐采用MVR进一步处理，以去除冷冻结晶所得工业磷酸盐中的大部分结晶水，获得更纯净以及更易存储的二水磷酸二氢钠；对所得膜透过液采用多效蒸发进行蒸发结晶除盐，所得蒸发冷凝液去生化处理，所得饱和盐的蒸发残液回流至湿式催化氧化工段。
实施例2
将工厂的含磷阻燃剂生产废水经过pH调节以及均质后，进行湿式催化氧化处理，使用铁系催化剂，投加量为含磷阻燃剂生产废水质量的1%，反应温度为300℃，反应压力为9.9Mpa，空气供给量(Nm3/h)/废水量（m3/h）为400，得氧化液；将所得氧化液采用纳滤膜进行膜分离，得膜浓缩液和膜透过液；对所得膜浓缩液在10℃下进行冷冻结晶，过滤、采用5℃的冷水洗涤两次得到工业磷酸盐，对制得的工业磷酸盐采用单效蒸发进一步处理，以去除冷冻结晶所得工业磷酸盐中的大部分结晶水，获得更纯净以及更易存储的二水磷酸二氢钠；对所得膜透过液采用MVR进行蒸发结晶除盐，所得蒸发冷凝液去生化处理，所得饱和盐的蒸发残液回流至湿式催化氧化工段。
实施例3
将工厂的含磷阻燃剂生产废水经过pH调节以及均质后，进行湿式催化氧化处理，使用铜系催化剂，投加量为含磷阻燃剂生产废水质量的0.5%，反应温度为200℃，反应压力为7.5Mpa，空气供给量(Nm3/h)/废水量（m3/h）为100，得氧化液；将所得氧化液采用纳滤膜进行膜分离，得膜浓缩液和膜透过液；对所得膜浓缩液在0℃下进行冷冻结晶，过滤、采用3℃的冷水洗涤两次得到工业磷酸盐，对制得的工业磷酸盐采用多效蒸发进一步处理以去除冷冻结晶所得工业磷酸盐中的大部分结晶水获得更纯净以及更易存储的二水磷酸二氢钠；对所得膜透过液采用多效蒸发进行蒸发结晶除盐，所得蒸发冷凝液去生化处理，所得饱和盐的蒸发残液回流至湿式催化氧化工段。
对比例1
将工厂的含磷阻燃剂生产废水经过pH调节以及均质后，进行湿式催化氧化处理，该过程中不使用催化剂，反应温度为200℃，反应压力为7.5Mpa，空气供给量(Nm3/h)/废水量（m3/h）为100，得氧化液；将所得氧化液采用纳滤膜进行膜分离，得膜浓缩液和膜透过液；对所得膜浓缩液在0℃下进行冷冻结晶，过滤、采用3℃的冷水洗涤两次得到工业磷酸盐，对制得的工业磷酸盐采用多效蒸发进一步处理以去除冷冻结晶所得工业磷酸盐中的大部分结晶水获得更纯净以及更易存储的二水磷酸二氢钠；对所得膜透过液采用多效蒸发进行蒸发结晶除盐，所得蒸发冷凝液去生化处理，所得饱和盐的蒸发残液回流至湿式催化氧化工段。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，用于对含磷阻燃剂生产废水进行处理，其特征在于，包括以下步骤：
（1）湿式催化氧化：将含磷阻燃剂生产废水进行湿式催化氧化处理，得氧化液；
（2）膜分离：对步骤（1）所得氧化液进行膜分离，得膜浓缩液和膜透过液；
（3）结晶：对步骤（2）所得膜浓缩液进行冷冻结晶，得到工业磷酸盐；对步骤（2）所得膜透过液进行蒸发结晶除盐。
2.根据权利要求1所述的资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，其特征在于：所述步骤（1）中湿式催化氧化的反应条件为：反应温度为160℃~300℃，反应压力6.0~9.9Mpa，空气供给量(Nm3/h)/废水量（m3/h）为40~400。
3.根据权利要求1所述的资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，其特征在于：所述步骤（1）中湿式催化氧化选用Ru/Pt催化剂或铜系列催化剂。
4.根据权利要求1所述的资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，其特征在于：所述步骤（2）中采用的膜为纳滤膜。
5.根据权利要求1所述的资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，其特征在于：所述步骤（3）中冷冻结晶进料的总磷进料浓度在10000mg/L以上，pH为8~11，结晶温度-5~10℃。
6.根据权利要求1所述的资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，其特征在于：所述步骤（3）冷冻结晶之后还包括过滤、洗涤步骤，所述洗涤采用0~5℃的冷水，洗涤次数为两次。
7.根据权利要求1所述的资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，其特征在于：所述步骤（3）冷冻结晶所得工业磷酸盐可采用重结晶进一步处理以去除冷冻结晶所得工业磷酸盐中的大部分结晶水。
8.根据权利要求7所述的资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，其特征在于：所述重结晶为MVR、单效蒸发或多效蒸发。
9.根据权利要求1所述的资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，其特征在于：所述步骤（3）蒸发结晶所得蒸发冷凝液去生化处理，所得饱和盐的蒸发残液回流至湿式催化氧化工段。
10.根据权利要求1所述的资源化处理含磷阻燃剂生产废水的方法，其特征在于：所述步骤（3）蒸发结晶为多效蒸发或MVR。
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