CN114477572A - 一种含有机磷废水无害化处理方法 - Google Patents
一种含有机磷废水无害化处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种含有机磷废水无害化处理方法,包括:步骤1、调节废水的PH值:取一定量的含四羟甲基氯化磷废水原液,加入三氯化铝粉体或加入自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂;步骤2、第一次过滤:采用低温等离子体表面亲水改性处理后的高分子纤维无纺过滤布过滤;步骤3、电催化处理:采用导电金刚石电极对滤液进行电催化处理;步骤4、加入活性Al2O3球:在滤液中加入活性Al2O3球;步骤5、滤除活性Al2O3球:用低温等离子体表面亲水改性处理后的高分子纤维无纺滤布滤除活性Al2O3球;步骤6、第二次过滤:用带电荷的高聚物超滤膜对步骤5中的滤液进行过滤。该方法有效去除高含有机磷废水中的有害磷元素,具有处理效率高、处理效果好、处理成本低的优点。
Description
技术领域
本发明属于水污染防治技术领域,具体的涉及一种含有机磷废水无害化处理方法。
背景技术
目前,由含磷污水引起的水体富营养化现象备受人们关注,它所造成的水中藻类大量繁殖,溶解氧锐减,水质恶化等,严重地破坏了水体生态系统,更为直接且严重的是有机磷威胁了水生物的生存和人类的健康。
含磷废水来源十分广泛,特别是来源于化肥、农药、石油化工以及印染等化学工业的含磷废水,排放量大、成分复杂、含有毒有害物质多,治理难度较大。1941年,美国的ConradSchoeller等人将季膦盐用作织物阻燃剂。随着研究的不断深入,人们发现季膦盐具有高效、广谱、低剂量、低发泡、低毒、易生物降解和使用方便等优点,使之在消毒、杀虫和去污方面得到了应用。此后,四羟甲基季膦盐(THPS)被广泛用于水处理领域。上世纪八十年代,THPS作为杀生剂在英国应用于冷却水系统。THPS不仅能够溶解FeS沉淀,而且对硫酸盐还原菌具有很好的抑制性能,被广泛应用于油田注水系统、水层恢复系统、管道保护。此外,THPS在消防喷洒系统、造纸领域、制革领域也有应用报道。20世纪90年代初期,我国引进使用该类产品,国内越来越多的企业开始建立季磷盐生产线并大规模生产,伴随季膦盐的合成产生了高浓度、高毒性和高盐度的有机磷废水,该类废水不仅含有大量有机物,而且具有生物毒性。含季膦盐的废水若不加处理直接排放,势必会对水体造成污染,甚至导致水中的生物死亡。
目前,处理含季膦盐废水的方法主要有化学沉淀法、吸附法和生物法。其中化学沉淀法是向含磷废水中投加一定量的化学药剂(含钙、铁、铝、镁等金属盐),使污水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀,然后通过固液分离转移到污泥中,从而达到废水除磷的目的。其优点是工艺流程简单,除磷效率高,操作方便,但存在药剂费用高,残留金属离子浓度高,出水色度增加,且会产生大量的化学污泥,处理难度大的缺点;吸附法是利用某些多孔或大比表面积的固体吸附材料对水体中PO43-等离子的吸附作用来实现除磷的目的。吸附除磷机理主要包括物理吸附、离子交换吸附和固体表面的沉积过程,并进一步通过解吸处理回收磷资源。其优点是吸附速度快,吸附产物可回收利用,无二次污染,但处理过程需定期更换吸附剂,处理费用高,不适合高浓度废水的处理;生物法是指利用微生物的生理活动(新陈代谢)将磷从污水中转移到污泥细胞中,从而排出处理系统。原理是基于聚磷菌在厌氧条件下释放磷及在好氧条件下过剩摄取磷的原理,通过好氧-厌氧的交替运行达到除磷的方法。该方法运行成本低,艺流程简单,除磷效率高,操作方便,但波动性大,除磷效果不稳定,对有机物浓度的依赖性强,往往需要二次除磷。
以及专利CN102139974A公开一种含磷废水的处理方法以主要处理存在非正磷酸盐形式的含磷废水,包括:1)含磷废水中加入氧化剂调整pH为酸性,搅拌进行氧化;2)氧化后的处理水中加入混凝剂,调节pH为碱性,搅拌;所述的混凝剂为铁、铝、钙及上述离子组成的复合药剂,铁、铝、钙的质量比为1-2:0-2:0-1;3)混凝反应后的处理水投加助凝剂溶液,搅拌,出水进行沉淀;4)沉淀后的出水经过吸附过滤后排出。本发明可以有效去除废水中的含磷化合物,降低出水浊度,具有工艺流程简单,处理效率高等特点。CN101269869B公开了一种含磷废水的处理方法,依次包括如下步骤:(1)将粉碎的40~100目的火山岩粉末或粒径为3~4mm的火山岩颗粒在pH=7~9的水中恒温40~60℃浸泡3~4天后分离、105℃烘干活化1小时,得到活化火山岩;(2)将得到的活化火山岩30~1000mg投入50~800mL的含磷废水中,搅拌2~3h;(3)将搅拌好的混和液沉淀分离即可;本发明利用火山岩巨大比表面积,在微碱性条件下活化其富含的各种金属元素的表面,使金属元素羟基化,形成吸附磷酸根的活性位点,磷酸根易于和羟基结合而被牢固的吸附火山岩表面,对废水中磷酸根的去除率达到99%以上;吸附后的火山岩经酸化处理后可以重复利用。
以上现有技术方法虽然也是实现了对于含磷问题的处理,但是在处理成本上偏高,不能达到很好的去除高含有机磷废水中的有害磷元素,因此,提供一种对含有机磷废水无害化处理具有处理效率高,处理效果好和处理成本低的方法是一件具有重要意义的事情。
发明内容
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种含有机磷废水无害化处理方法,包括:
步骤1、取一定量的含四羟甲基氯化磷废水原液,加入三氯化铝粉体或加入自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂并进行机械搅拌,使废水PH值调节至7.5-8.5之间;
步骤2、第一次过滤:采用低温等离子体表面亲水改性处理后的高分子纤维无纺过滤布过滤;
步骤3、电催化处理:采用导电金刚石电极对滤液进行电催化处理,使电催化处理后滤液的PH值降低到1.5-3之间;
步骤4、加入活性Al2O3球:在滤液中加入活性Al2O3球并进行机械搅拌,将PH值调整至7-7.5;
步骤5、第二次过滤:用低温等离子体表面亲水改性处理后的高分子纤维无纺滤布滤除活性Al2O3球;
步骤6、第三次过滤:用带电荷的高聚物超滤膜对步骤5中的滤液进行过滤。
优选的,步骤1中所述的自制铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂的组成和配比包括:氢氧化钠5-35%、氢氧化铝60-85%、硅酸钠水溶液5-10%。
优选的,所述的自制铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂的制备工艺包括:
S1、将氢氧化钠和氢氧化铝按配比混料、球磨;
S2、滴加硅酸钠水溶液进行圆盘造粒,粒径0.5mm-0.8mm;
S3、加温到200-300℃进行固化,固化时间1小时,得到铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂颗粒。
优选的,在步骤2之前,将步骤1中获得的溶液静置15~20分钟,溶液内形成固形物。
优选的,步骤2中所述的低温等离子体表面亲水改性涤纶过滤布是指将疏水的常规高分子纤维无纺过滤布利用低温等离子体表面改性技术进行亲水化处理而得到的改性滤材。
优选的,所述等离子体亲水处理条件为:
反应气体:Ar+O2;
电源频率:13.56MHz;
反应真空度:30-50Pa,反应时间:1-3分钟。
优选的,步骤3中所述的导电金刚石电催化方法是指:在贵金属板上沉积导电金刚石做为催化电极,由两块电极板形成处理空间,处理液沿电极平面方向流经处理区,通过在两电极之间施加高电流电场,在一定的处理参数下,对含磷废水进行催化还原,从而将有机污染物转化为无机物,便于后续过滤去除。
优选的,所述活性Al2O3球的直径在0.5-1.5mm之间。
步骤6中所述的带荷电的超滤膜是指将两亲性的磺化聚砜(SPSF)引入PVC中,通过非溶剂致相分离法(NIPS)制备PVC/SPSF混超滤膜。
优选的,带荷电的超滤膜的过滤孔径在10-50nm之间。
本申请所具备的优点:
1、本发明提出了采用铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂与金刚石电催化相结合的方法,利用自制的含钠氢氧化铝复合吸附剂将含磷废水中的有机磷氧化为偏磷无机物,然后通过金刚石电催化将偏磷化物转化为正磷化物,最后通过带电荷超滤膜去除正磷化物离子,该方法可以有效地去除高含有机磷废水中的有害磷元素,具有处理效率高,处理效果好和处理成本低的优点。
2、本发明除磷吸附剂能够将将含磷废水中的有机磷氧化为偏磷无机物,在磷含量较高时有良好的吸附效果,而且制备工艺简单,制备成本低、使用方便。上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,从而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明一种含有机磷废水无害化处理方法的流程示意图;
图2是本发明中自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂的制备工艺流程图;
图3是在步骤1的废水原液加入自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂的处理流程图;
图4是在步骤1的废水原液加入三氯化铝粉体的处理流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。在下面的描述中,提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此,本领域技术人员应该清楚,可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外,为了清楚和简洁,实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
应该理解,说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此,在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外,这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,单独存在B,同时存在A和B三种情况,本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系,表示可以存在两种关系,例如,A/和B,可以表示:单独存在A,单独存在A和B两种情况,另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
本文中术语“至少一种”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和B的至少一种,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。
还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
实施例1
本实施例介绍一种含有机磷废水无害化处理方法,参考附图1所示,图1是本发明一种含有机磷废水无害化处理方法的流程示意图,所述一种含有机磷废水无害化处理方法包括如下步骤:
步骤1、调节废水的PH值:取一定量的含四羟甲基氯化磷废水原液,加入三氯化铝粉体或加入自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂并进行机械搅拌,使废水PH值调节至7.5-8.5之间。
步骤2、第一次过滤:采用低温等离子体表面亲水改性处理后的高分子纤维无纺过滤布过滤;其中,该步骤中所述的低温等离子体表面亲水改性涤纶过滤布是指将疏水的常规高分子纤维无纺过滤布利用低温等离子体表面改性技术进行亲水化处理而得到的改性滤材。
值得注意的是,在步骤2之前,将步骤1中获得的溶液静置15~20分钟,溶液内形成固形物。
步骤3、电催化处理:采用导电金刚石电极对滤液进行电催化处理,使电催化处理后滤液的PH值降低到1.5-3之间;其中,所述的导电金刚石电催化方法是指:在贵金属板上沉积导电金刚石做为催化电极,由两块电极板形成处理空间,处理液沿电极平面方向流经处理区,通过在两电极之间施加高电流电场,在一定的处理参数下,对含磷废水进行催化还原,从而将有机污染物转化为无机物,便于后续过滤去除。
步骤4、加入活性Al2O3球:在滤液中加入活性Al2O3球并进行机械搅拌,将PH值调整至7-7.5;
步骤5、滤除活性Al2O3球:用低温等离子体表面亲水改性处理后的高分子纤维无纺滤布滤除活性Al2O3球;所述活性Al2O3球的直径在0.5-1.5mm之间。
步骤6、第二次过滤:用带电荷的高聚物超滤膜对步骤5中的滤液进行过滤;该步骤中所述的带荷电的超滤膜是指将两亲性的磺化聚砜(SPSF)引入PVC中,通过非溶剂致相分离法(NIPS)制备PVC/SPSF混超滤膜。而由于PVC/SPSF共混膜亲水性的提高和表面被赋予了荷负电性,可以脱除废液中Cl-,F-,NO3 -,SO4 2-,CO3 2-,PO4 3-,Cr2O7 2-等荷负电性离子。
其中,步骤6中带荷电的超滤膜的过滤孔径在10-50nm之间。
实施例2
与上述实施例不同的是,本实施例对于该处理方法中步骤1加入的自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂进行说明。
上述实施例1中说明了步骤1在调节废水的PH值时,可以加入三氯化铝粉体或加入自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂,本实施例优先选择加入自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂。所述的自制铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂的组合和配比为:氢氧化钠5-35%、氢氧化铝60-85%、硅酸钠水溶液5-10%。
可参考附图2所示,图2是本发明中自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂的制备工艺流程图。所述的自制铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂的制备工艺包括:
S1、将氢氧化钠和氢氧化铝按配比混料、球磨;
S2、滴加硅酸钠水溶液进行圆盘造粒,粒径0.5mm-0.8mm;
S3、加温到200-300℃进行固化,固化时间1小时,得到铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂颗粒。
本发明除磷吸附剂能够将将含磷废水中的有机磷氧化为偏磷无机物,在磷含量较高时有良好的吸附效果,而且制备工艺简单,制备成本低、使用方便。本发明除磷吸附剂,因此宜于与其它除磷方法结合使用,作为初期除磷的一种手段。
实施例3
基于实施例1,本实施例选取三氯化铝粉体加入到高含四羟甲基氯化磷废水原液中进行实验测试。参考附图3所示,图3是在步骤1的废水原液加入自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂的处理流程图。
将三氯化铝粉体加入到高含四羟甲基氯化磷废水原液中,所进行的处理步骤及获得的实验结果如下:
101、取10L的高含四羟甲基氯化磷废水原液(801mg/L、PH值9.47),加入三氯化铝粉体53g,并进行机械搅拌,使废水PH值调节至8.5;
102、静置15分钟,溶液内形成固形物,再采用低温等离子体表面改性后涤纶亲水无纺过滤布过滤,此时滤液的总含磷量降至300mg/L;
103、用导电金刚石电极对滤液进行电催化处理,处理的参数为:电流:90A、处理时间:20min;电催化处理后滤液的PH值降低到2.0;
104、在滤液中加入1000g活性Al2O3球(球径1.0-1.5mm,)并进行机械搅拌,使PH值调整至7.0;
105、低温等离子体表面改性后涤纶亲水无纺过滤布过滤,滤除活性Al2O3球,此时滤液的总含磷量降至40mg/L;
106、用带电荷的高聚物超滤膜(过滤孔径25nm)对步骤105中的滤液进行再过滤,过滤后滤液的总含磷量降至5mg/L。
通过本实施例可以明显看到,高含四羟甲基氯化磷废水原液中的含磷量明显下降,从原来的的801mg/L下降至5mg/L。
实施例4
基于实施例1和2,本实施例选取自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂加入到高含四羟甲基氯化磷废水原液中进行实验测试。
参考附图4所示,图4是在步骤1的废水原液加入三氯化铝粉体的处理流程示意图。
将自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂加入到高含四羟甲基氯化磷废水原液中,所进行的处理步骤及获得的实验结果如下:
201、取10L的高含四羟甲基氯化磷废水原液(900mg/L、PH值5.7),加入34g自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂。
其中,自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂的组分和配比比重为:氢氧化钠20%、氢氧化铝70%、硅酸钠水溶液10%,然后固化温度300℃,固化时间1小时,并进行机械搅拌,使废水PH值调节至7.0;
202、静置10分钟,溶液内形成固形物,再采用低温等离子体表面改性后丙亲水无纺过滤布过滤,此时滤液的总含磷量降至300mg/L;
203、用导电金刚石电极对滤液进行电催化处理,处理的参数为:电流:95A、处理时间:25min,电催化处理后滤液的PH值降低到2.0;
204、在滤液中加入1500g活性Al2O3球(球径1.0-1.5mm)并进行机械搅拌,使PH值调整至7.0;
205、低温等离子体表面改性后丙纶亲水无纺过滤布过滤,滤除活性Al2O3球,此时滤液的总含磷量降至45mg/L;
206、用带电荷的高聚物超滤膜(过滤孔径15nm)对上述步骤中的滤液进行再过滤,过滤后滤液的总含磷量降至5.5mg/L。
通过本实施例中,将自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂加入到高含四羟甲基氯化磷废水原液中,高含四羟甲基氯化磷废水原液中的含磷量从原来的9005.5mg/L下降至5.5mg/L。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种含有机磷废水无害化处理方法,其特征在于,包括:
步骤1、调节废水的PH值:取一定量的含四羟甲基氯化磷废水原液,加入三氯化铝粉体或加入自制的铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂并进行机械搅拌,使废水PH值调节至7.5-8.5之间;
步骤2、第一次过滤:采用低温等离子体表面亲水改性处理后的高分子纤维无纺过滤布过滤;
步骤3、电催化处理:采用导电金刚石电极对滤液进行电催化处理,使电催化处理后滤液的PH值降低到1.5-3之间;
步骤4、加入活性Al2O3球:在滤液中加入活性Al2O3球并进行机械搅拌,将PH值调整至7-7.5;
步骤5、滤除活性Al2O3球:用低温等离子体表面亲水改性处理后的高分子纤维无纺滤布滤除活性Al2O3球;
步骤6、第二次过滤:用带电荷的高聚物超滤膜对步骤5中的滤液进行过滤。
2.根据权利要求1所述一种含有机磷废水无害化处理方法,其特征在于,步骤1中所述的自制铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂的组成和配比包括:氢氧化钠5-35%、氢氧化铝60-85%、硅酸钠水溶液5-10%。
3.根据权利要求2所述一种含有机磷废水无害化处理方法,其特征在于,所述的自制铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂的制备工艺包括:
S1、将氢氧化钠和氢氧化铝按配比混料、球磨;
S2、滴加硅酸钠水溶液进行圆盘造粒,粒径0.5mm-0.8mm;
S3、加温到200-300℃进行固化,固化时间1小时,得到铝钠氢氧化物复合除磷吸附剂颗粒。
4.根据权利要求1所述一种含有机磷废水无害化处理方法,其特征在于,在步骤2之前,将步骤1中获得的溶液静置15~20分钟,溶液内形成固形物。
5.根据权利要求1所述一种含有机磷废水无害化处理方法,其特征在于,步骤2中所述的低温等离子体表面亲水改性涤纶过滤布是指将疏水的常规高分子纤维无纺过滤布利用低温等离子体表面改性技术进行亲水化处理而得到的改性滤材。
6.根据权利要求5所述一种含有机磷废水无害化处理方法,其特征在于,所述等离子体亲水处理条件为:
反应气体:Ar+O2;
电源频率:13.56MHz;
反应真空度:30-50Pa,反应时间:1-3分钟。
7.根据权利要求1所述一种含有机磷废水无害化处理方法,其特征在于,步骤3中所述的导电金刚石电催化方法是指:在贵金属板上沉积导电金刚石做为催化电极,由两块电极板形成处理空间,处理液沿电极平面方向流经处理区,通过在两电极之间施加高电流电场,在一定的处理参数下,对含磷废水进行催化还原,从而将有机污染物转化为无机物,便于后续过滤去除。
8.根据权利要求1所述一种含有机磷废水无害化处理方法,其特征在于,所述活性Al2O3球的直径在0.5-1.5mm之间。
9.根据权利要求1所述一种含有机磷废水无害化处理方法,其特征在于,步骤6中所述的带荷电的超滤膜是指:将两亲性的磺化聚砜(SPSF)引入PVC中,通过非溶剂致相分离法(NIPS)制备PVC/SPSF混超滤膜。
10.根据权利要求8所述一种含有机磷废水无害化处理方法,其特征在于,带荷电的超滤膜的过滤孔径在10-50nm之间。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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