申請日2018.03.09

公開(公告)日2018.07.06

IPC分類號C02F9/06; C02F101/10

摘要

本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，涉及一種廢水中亞磷酸鹽的去除裝置及方法。該去除裝置包括通過管道依次連接的調(diào)節(jié)池、三維電解反應(yīng)池和混凝沉淀池。該去除裝置主要通過三維電解反應(yīng)池的作用去除廢水中的亞磷酸鹽。廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)作用后進(jìn)入三維電解反應(yīng)池，在三維電解反應(yīng)池中進(jìn)行三維電解反應(yīng)，三維電解反應(yīng)過程最終產(chǎn)生沉淀;通過混凝沉淀池將廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)和懸浮顆粒去除得到凈化水，使廢水中的磷含量達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步地，該去除裝置的裝置簡單，易精準(zhǔn)操控，占地面積小，維護(hù)成本低，廢水中的亞磷酸鹽的去除率高。廢水中亞磷酸鹽的去除裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性高，其能有效處理不同水質(zhì)水量的廢水中的亞磷酸鹽。

權(quán)利要求書

1.一種廢水中亞磷酸鹽的去除裝置，其特征在于，包括通過管道依次連接的調(diào)節(jié)池、三維電解反應(yīng)池和混凝沉淀池。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水中亞磷酸鹽的去除裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)池中設(shè)有第一混勻裝置和進(jìn)水口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水中亞磷酸鹽的去除裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)池與所述三維電解反應(yīng)池之間設(shè)有水泵。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水中亞磷酸鹽的去除裝置，其特征在于，所述三維電解反應(yīng)池內(nèi)部設(shè)有曝氣裝置、布水裝置和電解槽，所述曝氣裝置設(shè)在所述三維電解反應(yīng)池的底層，所述布水裝置設(shè)在所述曝氣裝置的上層，所述電解槽設(shè)在所述布水裝置的上層;

所述三維電解反應(yīng)池的外部設(shè)有空氣泵及直流電源，所述曝氣裝置與所述空氣泵連接，所述布水裝置與所述水泵連接，所述電解槽包括陰極電極板、陽極電極板和催化填料區(qū)，所述催化填料區(qū)設(shè)在所述陰極電極板與所述陽極電極板之間，所述陰極電極板及所述陽極電極板與所述直流電源電連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢水中亞磷酸鹽的去除裝置，其特征在于，所述催化填料區(qū)中填充有催化填料，所述催化填料包括以下質(zhì)量含量的組分：含鐵材料為25%-75%，含碳材料為10%-50%，含鋁材料2%-20%，含鎂材料為1%-10%，含銅材料為0.1%-1%，微量金屬為0.1ppm-10ppm，粘合劑為2%-5%，造孔劑為2%-5%。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢水中亞磷酸鹽的去除裝置，其特征在于，所述含鐵材料包括還原鐵粉、鐵屑和鐵精粉中的一種或多種，所述含碳材料包括活性碳、石墨和煤焦炭中的一種或多種，所述含鋁材料包括高嶺土和鋁粉中的一種或多種，所述含鎂材料包括氧化鎂、氯化鎂和硫酸鎂中的一種或多種，所述含銅材料包括氧化銅、氯化銅和硫酸銅中的一種或多種，所述微量金屬包括鈀、鉑、錳和鉻中的一種或多種，所述粘合劑包括膨潤土、黏土和硅酸鈉中的一種或多種，所述造孔劑包括硼酸鈉、碳酸鈉和羥丙基甲基纖維素中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢水中亞磷酸鹽的去除裝置，其特征在于，所述催化填料的制備方法為：將所述含鐵材料、含碳材料、含鋁材料、含鎂材料、含銅材料、微量金屬、粘合劑及造孔劑根據(jù)比例混合均勻，加入水?dāng)嚢桕惢纬苫旌狭?，隨后將所述混合料經(jīng)造粒機(jī)造粒得到催化填料坯體，將所述催化填料坯體烘干后進(jìn)行焙燒，最后冷卻即得催化填料;

所述水的加入質(zhì)量為所述催化填料的質(zhì)量的3%-9%，所述陳化的時間為10min-25min，所述催化填料坯體的粒徑為20-40mm，所述催化填料坯體的形狀為鋸齒狀、橄欖狀或球型，所述烘干的溫度為100℃-120℃，所述烘干的時間為1h-2h，所述焙燒的溫度為900℃-1200℃，所述焙燒時間為1h-3h。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢 水中亞磷酸鹽的去除裝置，其特征在于，所述混凝沉淀池設(shè)有三角沉泥區(qū)、第二混勻裝置、混凝劑投加裝置和出水口，所述三角沉泥區(qū)設(shè)在所述混凝沉淀池的底層，所述出水口設(shè)在所述混凝沉淀池的上層，所述三角沉泥區(qū)設(shè)有壓濾機(jī)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢水中亞磷酸鹽的去除裝置，其特征在于，所述第一混勻裝置為攪拌器、曝氣管或循環(huán)泵，所述第二混勻裝置為攪拌器、曝氣管或循環(huán)泵。

10.一種廢水中亞磷酸鹽的去除方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1～9任意一項(xiàng)所述的廢水中亞磷酸鹽的去除裝置，包括以下操作步驟：

調(diào)節(jié)過程，通過混勻裝置使導(dǎo)入所述調(diào)節(jié)池中的廢水達(dá)到均質(zhì)均量;

三維電解反應(yīng)過程，將經(jīng)過調(diào)節(jié)的廢水導(dǎo)入所述三維電解反應(yīng)池，進(jìn)行三維電解反應(yīng);

混凝沉淀過程，經(jīng)過三維電解反應(yīng)的廢水導(dǎo)入所述混凝沉淀池，在所述混凝沉淀池中投加混凝劑，在攪拌作用下進(jìn)行混凝沉淀后得到凈化水。

說明書

一種廢水中亞磷酸鹽的去除裝置及方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種廢水中亞磷酸鹽的去除裝置及方法。

背景技術(shù)

表面處理、農(nóng)藥合成及化工原料合成等行業(yè)常會產(chǎn)生含亞磷酸鹽的工業(yè)廢水。如表面處理中的化學(xué)鍍鎳工藝，強(qiáng)還原性的次磷酸鈉將鎳離子還原形成鎳磷合金沉積在鍍件表面達(dá)到耐磨耐腐蝕的效果，次磷酸鹽自身被氧化成亞磷酸鹽。由于化學(xué)鍍鎳液的穩(wěn)定性差，通常使用3-9個周期左右便會老化報(bào)廢，從而產(chǎn)生化學(xué)鍍鎳廢液?；瘜W(xué)鍍鎳廢液成分復(fù)雜，主要含有3-20g/L的鎳離子(以絡(luò)合態(tài)存在)、6-20g/L的次磷酸鹽、80-200g/L的亞磷酸鹽、有機(jī)物及微量的其他金屬雜質(zhì)等污染物(王瑋，劉貴昌.Ca2+、Fe3+沉淀分離HPO32-和H2PO2-的研究[J].廣州化工,2010,38(8):109-111.)。又如農(nóng)藥除草劑草甘膦的中間體雙甘膦(亞氨基二乙酸)合成工藝中，常以甲醛、二氨基二乙酸鈉鹽、鹽酸、亞磷酸或三氯化磷為合成原料。為了節(jié)約生產(chǎn)成本，在實(shí)際生產(chǎn)中通常會投加過量的鹽酸、亞磷酸或三氯化磷來提高亞氨基二乙酸的轉(zhuǎn)化率，從而使生產(chǎn)廢水中含有一定量的亞磷酸鹽(陳久玲.雙甘膦廢水產(chǎn)生的原因及利用[J].安徽化工,2013,39(5):60-62.)。在丙烯酰胺單體合成工藝中，采用丙烯腈和水在單質(zhì)銅催化劑的作用下反應(yīng)生成丙烯酰胺，銅催化水合法中，次磷酸鈉與硫酸銅反應(yīng)生成一氫化銅，次磷酸鈉自身被氧化成亞磷酸鈉，隨后一氫化銅在氫氧化鈉的作用下，被分解生成銅催化劑，此過程中產(chǎn)生的廢水主要成分為亞磷酸鈉和硫酸鈉(趙鵬飛.化學(xué)法丙烯酰胺銅催化劑制備技術(shù)總結(jié)[J].中國化工貿(mào)易,2014,6(22):115.)。由此可見，廢水中亞磷酸鹽的來源廣泛，首先，亞磷酸鹽的大量存在導(dǎo)致廢水中總磷含量超標(biāo)，從而容易引起水體富營養(yǎng)化;其次，由于亞磷酸鹽具有還原性，易導(dǎo)致廢水有較高的CODCr;最后，亞磷酸鹽具有一定的抑菌作用，若隨意排放會消耗環(huán)境水中的溶解氧，從而惡化水質(zhì)，嚴(yán)重破壞了水生動植物的生存環(huán)境，同時對人類的生活也會造成嚴(yán)重的影響。

現(xiàn)有專利文獻(xiàn)多采用電滲析法、陰離子交換再生法或氧化化學(xué)沉淀法等去除廢水中的亞磷酸鹽。電滲析法是在電極的電場力作用下，溶液中的亞磷酸根選擇性的透過離子交換膜，從而去除溶液中的亞磷酸根，如文獻(xiàn)“草甘膦母液膜分離的電滲析預(yù)處理”(環(huán)境工程學(xué)報(bào))提出用電滲析法處理草甘膦母液中的亞磷酸根，亞磷酸根的去除率為40%，電滲析法能有效去除草甘膦母液中的有害離子，減少了污染物排放，具有良好環(huán)境效益。但電滲析法采用的設(shè)備投資、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較高，且當(dāng)廢液中亞磷酸鹽濃度較高時處理效果不佳。

陰離子交換再生法是利用離子將樹脂中的交換離子與廢液中的亞磷酸根離子交換，使廢液中的亞磷酸根離子去除的方法，如文獻(xiàn)“分離化學(xué)鍍鎳廢液中的亞磷酸鹽方法的研究”(哈爾冰工業(yè)大學(xué))采用一種對亞磷酸根有很好選擇性的陰離子交換樹脂對亞磷酸根進(jìn)行去除，將化學(xué)鍍鎳液的壽命由原來的10個周期延長至22個周期。陰離子交換再生法處理化學(xué)鍍鎳廢液，自動化程度高，操作簡便，明顯去除化學(xué)鍍鎳廢液中的亞磷酸根，但是投資費(fèi)用大，處理能力較小。

基于化學(xué)沉淀法可以將正磷酸根與鈣、鐵、鋁等金屬離子形成沉淀，而絡(luò)合態(tài)的亞磷酸根與鈣、鐵、鋁等金屬離子結(jié)合能力差，不易形成沉淀去除，氧化化學(xué)沉淀法是在化學(xué)沉淀法的基礎(chǔ)上用次氯酸鈉、雙氧水或臭氧等氧化劑將廢水中的亞磷酸根氧化成正磷酸根，再用鈣鹽、鐵鹽或鋁鹽等沉淀劑將正磷酸根沉淀去除。如中國發(fā)明專利(申請?zhí)朇N201410478530.7)公開了一種含高濃度亞磷酸鹽廢水的處理方法，提出采用三級除磷，通過投加沉淀劑結(jié)合臭氧氧化有效去除廢水中的亞磷酸根;氧化化學(xué)沉淀法雖能去除或回收廢水中的亞磷酸鹽，但存在亞磷酸鹽氧化不完全及處理不徹底的問題;同時，氧化化學(xué)沉淀法需消耗大量的氧化劑及化學(xué)沉淀劑，造成廢水處理成本高，產(chǎn)生污泥量大，會對廢水產(chǎn)生二次污染。

為解決此類問題，逐漸出現(xiàn)以三維電解為例的方法，此方法是替代傳統(tǒng)直接投加氧化劑及化學(xué)沉淀劑的方法，通過三維電解直接產(chǎn)生氧化劑，將亞磷酸根氧化成正磷酸根，隨后將正磷酸根與金屬離子形成沉淀去除。如中國實(shí)用新型專利(申請?zhí)朇N201720033553.6)公開了有效降低化學(xué)鍍鎳廢水污染物的處理系統(tǒng)，提出采用三維電解結(jié)合電絮凝及投加除磷劑的方法能有效處理廢水中的亞磷酸鹽。又如中國發(fā)明專利(申請?zhí)朇N201710155570.1)公開了去除化學(xué)鍍鎳廢水中磷和鎳的方法及處理系統(tǒng)，提出采用三維電解結(jié)合雙重氧化及多次混凝的方法能有效去除廢水中的亞磷酸鹽，其原理均是將亞磷酸鹽氧化成正磷酸鹽后，正磷酸鹽再與金屬離子形成沉淀去除。但上述兩種方法均存在需多次投加酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)，多次投加混凝劑混凝沉淀，致使整體的工藝繁瑣復(fù)雜，處理成本增加。此外，三維電解產(chǎn)生的氧化劑替代了傳統(tǒng)直接添加氧化劑的作用，無法滿足將亞磷酸根徹底氧化去除的效果，不能持續(xù)穩(wěn)定除去廢水中的磷使出水達(dá)標(biāo)。

因此，針對上述廢水中去除亞磷酸鹽的方法中存在的不足，急需發(fā)明一種新的廢水中亞磷酸鹽的去除方法，該方法既能提高廢水中的亞磷酸鹽去除率，同時處理工藝簡單且能降低處理成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有廢水中的亞磷酸鹽的去除裝置存在的處理工藝復(fù)雜的技術(shù)問題，提供一種廢水中亞磷酸鹽的去除裝置及方法。

為解決上述技術(shù)問題，一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種廢水中亞磷酸鹽的去除裝置，包括通過管道依次連接的調(diào)節(jié)池、三維電解反應(yīng)池和混凝沉淀池。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的廢水中亞磷酸鹽的去除裝置，主要通過三維電解反應(yīng)池的作用去除廢水中的亞磷酸鹽。廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)作用后進(jìn)入三維電解反應(yīng)池，在三維電解反應(yīng)池中進(jìn)行三維電解反應(yīng)，三維電解反應(yīng)過程中會產(chǎn)生高活性的羥基自由基和新生態(tài)金屬離子，羥基自由基使廢水中的亞磷酸根破絡(luò)活化，活化后的亞磷酸根與新生態(tài)金屬離子形成沉淀;最后通過混凝沉淀池將廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)和懸浮顆粒去除得到凈化水，使廢水中的磷含量達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

該廢水中亞磷酸鹽的去除裝置的裝置簡單，易精準(zhǔn)操控，占地面積小，維護(hù)成本低，廢水中的亞磷酸鹽的去除率高。廢水中亞磷酸鹽的去除裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性高，其能有效處理不同水質(zhì)水量的廢水中的亞磷酸鹽，且該裝置能使廢水中的磷含量達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

可選地，所述調(diào)節(jié)池中設(shè)有第一混勻裝置和進(jìn)水口。

可選地，所述調(diào)節(jié)池與所述三維電解反應(yīng)池之間設(shè)有水泵。

可選地，所述三維電解反應(yīng)池內(nèi)部設(shè)有曝氣裝置、布水裝置和電解槽，所述曝氣裝置設(shè)在所述三維電解反應(yīng)池的底層，所述布水裝置設(shè)在所述曝氣裝置的上層，所述電解槽設(shè)在所述布水裝置的上層;

所述三維電解反應(yīng)池的外部設(shè)有空氣泵及直流電源，所述曝氣裝置與所述空氣泵連接，所述布水裝置與所述水泵連接，所述電解槽包括陰極電極板、陽極電極板和催化填料區(qū)，所述催化填料區(qū)設(shè)在所述陰極電極板與所述陽極電極板之間，所述陰極電極板及所述陽極電極板與所述直流電源電連接。

可選地，所述催化填料區(qū)中填充有催化填料，所述催化填料包括以下質(zhì)量含量的組分：含鐵材料為25%-75%，含碳材料為10%-50%，含鋁材料2%-20%，含鎂材料為1%-10%，含銅材料為0.1%-1%，微量金屬為0.1ppm-10ppm，粘合劑為2%-5%，造孔劑為2%-5%。

可選地，所述含鐵材料包括還原鐵粉、鐵屑和鐵精粉中的一種或多種，所述含碳材料包括活性碳、石墨和煤焦炭中的一種或多種，所述含鋁材料包括高嶺土和鋁粉中的一種或多種，所述含鎂材料包括氧化鎂、氯化鎂和硫酸鎂中的一種或多種，所述含銅材料包括氧化銅、氯化銅和硫酸銅中的一種或多種，所述微量金屬包括鈀、鉑、錳和鉻中的一種或多種，所述粘合劑包括膨潤土、黏土和硅酸鈉中的一種或多種，所述造孔劑包括硼酸鈉、碳酸鈉和羥丙基甲基纖維素中的一種或多種。

可選地，所述催化填料的制備方法為：將所述含鐵材料、含碳材料、含鋁材料、含鎂材料、含銅材料、微量金屬、粘合劑及造孔劑根據(jù)比例混合均勻，加入水?dāng)嚢桕惢纬苫旌狭希S后將所述混合料經(jīng)造粒機(jī)造粒得到催化填料坯體，將所述催化填料坯體烘干后進(jìn)行焙燒，最后冷卻即得催化填料;

所述水的加入質(zhì)量為所述催化填料的質(zhì)量的3%-9%，所述陳化的時間為10min-25min，所述催化填料坯體的粒徑為20-40mm，所述催化填料坯體的形狀為鋸齒狀、橄欖狀或球型，所述烘干的溫度為100℃-120℃，所述烘干的時間為1h-2h，所述焙燒的溫度為900℃-1200℃，所述焙燒時間為1h-3h。

可選地，所述混凝沉淀池設(shè)有三角沉泥區(qū)、第二混勻裝置、混凝劑投加裝置和出水口，所述三角沉泥區(qū)設(shè)在所述混凝沉淀池的底層，所述出水口設(shè)在所述混凝沉淀池的上層，所述三角沉泥區(qū)設(shè)有壓濾機(jī)。

可選地，所述第一混勻裝置為攪拌器、曝氣管或循環(huán)泵，所述第二混勻裝置為攪拌器、曝氣管或循環(huán)泵。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種采用上述裝置進(jìn)行廢水中亞磷酸鹽的去除方法，包括以下操作步驟：

調(diào)節(jié)過程，通過混勻裝置使導(dǎo)入所述調(diào)節(jié)池中的廢水達(dá)到均質(zhì)均量;

三維電解反應(yīng)過程，將經(jīng)過調(diào)節(jié)的廢水導(dǎo)入所述三維電解反應(yīng)池，進(jìn)行三維電解反應(yīng);

混凝沉淀過程，經(jīng)過三維電解反應(yīng)的廢水導(dǎo)入所述混凝沉淀池，在所述混凝沉淀池中投加混凝劑，在攪拌作用下進(jìn)行混凝沉淀后得到凈化水。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的廢水中亞磷酸鹽的去除方法，主要通過三維電解反應(yīng)過程的作用去除廢水中的亞磷酸鹽。廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)作用后進(jìn)入三維電解反應(yīng)池，在三維電解反應(yīng)池中進(jìn)行三維電解反應(yīng)，三維電解反應(yīng)過程中會產(chǎn)生高活性的羥基自由基和新生態(tài)金屬離子，羥基自由基使廢水中的亞磷酸根破絡(luò)活化，活化后的亞磷酸根與新生態(tài)金屬離子形成沉淀;最后通過混凝沉淀池將廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)和懸浮顆粒去除得到凈化水，使廢水中的磷含量達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

該方法操作簡單，操作步驟較少，操作過程中的條件控制寬松;同時，該方法的整體操作過程中較少使用化學(xué)試劑，使得最終產(chǎn)生的膠態(tài)雜質(zhì)和懸浮顆粒的量較少，減少二次污染，降低處理廢水的成本，且能達(dá)到高效去磷的目的。