專利名稱：鈣鋁化合物對高濃度含磷廢水的三步處理法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用鈣鋁化合物三步處理高濃度含磷廢水的方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。利用不同條件下鈣磷產(chǎn)物的多祥性，通過控制PH來控制目標(biāo)產(chǎn)物的形式，達(dá)到有效利用試劑，高效除磷同時減少污泥量的目的。
背景技術(shù)：
電鍍廢水中含有高濃度的磷，需要經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后才能排放。目前常用的化學(xué)沉淀絮凝法，就是向污水中投加藥劑，使藥劑與水中的溶解性磷酸鹽形成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后通過固液分離將磷從廢水中去除。常用除磷的藥劑主要包括石灰，鐵鹽和鋁鹽。雖然化學(xué)除磷效率高，但是長期運(yùn)行來看，會產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥，污泥的二次污染及處理成為ー個難題。從除磷的有效成分考慮，我們選用了含鈣鋁的化合物，如水鋁鈣石、鈣鋁廢渣、富鈣富鋁粉煤灰等作為去除劑。研究發(fā)現(xiàn)鈣鋁化合物是通過溶解-沉淀機(jī)理除磷，溶解的Ca2+跟磷反應(yīng)生成羥基磷灰石(Ca5 (PO)3OH, Ca/P=l. 67)來去除溶液中的磷，這個過程中產(chǎn)生了大量的污泥，同時溶液的PH值迅速升值11. (Γ12. 0，Al轉(zhuǎn)化為Al (OH) 4_的形式，對磷的去除沒有貢獻(xiàn)。因此研究生成低鈣磷比的產(chǎn)物及有效利用鈣鋁化合物中的溶解態(tài)的Al具有重要的實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在鈣鋁化合物中的Ca、Al有效利用的前提下，通過分步投加試劑來控制不同階段溶液的pH值，從而獲得不同的固體沉淀產(chǎn)物。在高效除磷的情況下，可減少試劑的投加量以及較少生成污泥量。本發(fā)明是ー種用鈣鋁化合物三步處理高濃度廢水的方法，其特征在于具有以下的處理過程和步驟
a.選定含磷廢水的條件廢水中磷的濃度>200mg/L ；
b.第一歩在廢水中投加一定量的鈣鋁化合物，其投加量以其中可溶態(tài)Ca為依據(jù)，SP可溶態(tài)鈣與磷的摩爾比為Ca :P=1:1，投加后溶液的pH控制在4. (Γ5. O之間，使生產(chǎn)AlPO4,過濾去除；
c.第二步pH控制在5.(Γ7. O之間，使生產(chǎn)CaHPO4 (H2O)2，過濾去除；
d.第三步投加堿性調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)溶液pH=10.O,使生成羥基磷灰石Ca5 (PO4) 30H，過濾除去，處理后的廢水中磷的濃度低于O. 5 mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；
e.所述的鈣鋁化合物主要是指含鈣鋁的エ業(yè)原料跟廢渣，如水鋁鈣石，或鈣鋁廢渣，或富1丐富招粉煤灰。本發(fā)明的機(jī)理和特點(diǎn)
I.第一歩，控制溶液pH在4. (Γ5. O之間，目的是使鈣鋁化合物中的Al以Al3+的形態(tài)存在，跟磷反應(yīng)生成AlPO4 ；
2.第二步，使溶液的pH控制在5.(Γ7. O之間，在這個范圍內(nèi)Ca可以跟P以CaHPO4(H2O)2的形態(tài)穩(wěn)定存在；
3.鈣鋁化合物自身溶解能夠提高溶液的pH值，第一、ニ步投加的鈣鋁化合物的量可根據(jù)其對溶液PH的調(diào)控能力確定；
4.第三步的目的是使得溶液中剰余的Ca離子能夠得到有效的利用，當(dāng)pH值在10.0吋，羥基磷灰石可以很好的形成，同時溶液中的P得到完全去除；
5.AlPO4和CaHPO4(H2O)2的形成提高了 Ca、Al的有效利用率，減少了污泥的產(chǎn)量； 6.因?yàn)镃aHPO4(H2O)2的溶度積較大為10_7，沉淀需要較高的Ca、P濃度。本方法適用于含磷濃度較高(高于200 mg/L)的廢水。


圖I為本實(shí)施例中電鍍廢水三步處理法的エ藝流程圖。圖2為本實(shí)施例中三步除磷反應(yīng)生成產(chǎn)物的XRD圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例描述如下
實(shí)施例以水鋁鈣石(Ca2Al(OH)4Cl ·2Η20)為去除劑，以鍍鋅廢水為處理對象(電鍍廢水中主要離子的濃度參見表I)舉例說明
本實(shí)施例參見圖I的エ藝流程圖。(I).第一歩，投加I. 5g/L的水鋁鈣石，磁力攪拌24h，用O. 45-μ m的濾紙過濾；
(2).第二步，再投加I.5g/L的水鋁鈣石，磁力攪拌24h，再用O. 45-μ m的濾紙過濾；
(3).第三步，用NaOH溶液調(diào)節(jié)第二步所得的濾液，使得溶液pH=10.O左右，靜止O. 5h，過濾。此時濾液的磷的濃度降至O. llmg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。下表為分步投加水鋁鈣石后，電鍍廢水中的主要離子濃度的變化。從表I中我們可以得出分步投加后溶液中磷的濃度降為O. Ilmg/L<0. 5g/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。從分步反應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)物的XRD圖(附圖2)，可以看出，第一步產(chǎn)物主要是Zn3(PO4)2(H2O)4的峰，通過溶液中離子濃度的平衡計(jì)算，我們可以得出Al能夠去除其中26. 1%的磷；第二步主要生產(chǎn)了CaHPO4(H2O)JP CaZn2(PO4) (H2O)2，前兩步磷的去除率就達(dá)到了 79. 2% ;第三步主要生成了羥基磷灰石。與將全部材料同時投入的一歩法相比，完全去除磷后的污泥產(chǎn)量減少了 12.7%。表I水鋁鈣石三步除P過程中溶液離子濃度的變化(mg/L)
IpH I [P] I [Zn] |"[Ca] | [Al] |磷的去除率(％)
電鍍廢水 2.47 860. 74 1112. 69 32. 05 9. 65 /
第一步 4. 56 565. 29 475. 03 424. 14 5. 47 34. 33 第二步 5. 66 179. 24 O532. 39 4. 48 79. 18
第三步 [11. 58 I》.11 ]θ]l52.90 [0.48199.99:
權(quán)利要求
1.一種用鈣鋁化合物三步處理高磷濃度廢水的方法，其特征在于具有以下的處理過程和步驟a.選定含磷廢水的條件廢水中磷的濃度>200mg/L ；b.第一步在廢水中投加一定量的鈣鋁化合物，其投加量以其中可溶態(tài)Ca為依據(jù)，SP 可溶態(tài)鈣與磷的摩爾比為Ca P=1:1，投加后溶液的pH控制在4. (Γ5. O之間，使生產(chǎn)AlPO4, 過濾去除；c.第二步pH控制在5.(Γ7. O之間，使生產(chǎn)CaHPO4 (H2O)2，過濾去除；d.第三步投加堿性調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)溶液pH=10.O,使生成羥基磷灰石Ca5 (PO4) 30H，過濾除去；溶液中P的去除率能達(dá)到6(Γ99. 99% ;水鋁鈣石處理后廢水中磷的濃度低于O. 5 mg/ L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種用鈣鋁化合物三步處理高磷濃度廢水的方法，其特征在于所述的鈣鋁化合物主要是指含鈣鋁的工業(yè)原料跟廢渣，如水鋁鈣石，或鈣鋁廢渣，或富鈣富鋁粉煤灰。
全文摘要
本發(fā)明涉及鈣鋁化合物分步處理高濃度含磷(>200mg/L)廢水的方法，屬于廢水處理領(lǐng)域。本發(fā)明根據(jù)磷酸鹽形式的多樣性，設(shè)計(jì)了鈣鋁化合物三步除磷法(如附圖1)，第一步控制溶液pH=4.0～5.0之間，使能夠生成AlPO4沉淀；第二步溶液pH控制在5.0～7.0，使產(chǎn)物中有CaHPO4(H2O)2生成；第三步投加堿性調(diào)節(jié)劑，控制pH在10.0以上，有效利用溶液中的Ca源，產(chǎn)物主要是羥基磷灰石。因?yàn)橥都釉噭┲锌扇苡行С煞值牟顒e，最終溶液中磷的去除率能達(dá)到60～99.99%。特別地，水鋁鈣石處理后溶液中磷的濃度低于0.5mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。除磷后污泥的產(chǎn)量減少了10％～15％。該技術(shù)克服了以往化學(xué)沉淀能耗大、產(chǎn)生污泥量大的缺點(diǎn)，有效利用了試劑并大大減少了污泥量。
文檔編號C02F9/04GK102701489SQ20121021924
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者余穎, 馮淋淋, 劉秋霞, 呂華芳, 周吉峙, 郭麗靜, 錢光人 申請人:上海大學(xué)