[发明专利]钙铝化合物对高浓度含磷废水的三步处理法

说明书

技术领域

本发明涉及用钙铝化合物三步处理高浓度含磷废水的方法，属于废水处理技术领域。利用不同条件下钙磷产物的多样性，通过控制pH来控制目标产物的形式，达到有效利用试剂，高效除磷同时减少污泥量的目的。

背景技术

电镀废水中含有高浓度的磷，需要经过处理达标后才能排放。目前常用的化学沉淀絮凝法，就是向污水中投加药剂，使药剂与水中的溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从废水中去除。常用除磷的药剂主要包括石灰，铁盐和铝盐。虽然化学除磷效率高，但是长期运行来看，会产生大量的化学污泥，污泥的二次污染及处理成为一个难题。

从除磷的有效成分考虑，我们选用了含钙铝的化合物，如水铝钙石、钙铝废渣、富钙富铝粉煤灰等作为去除剂。研究发现钙铝化合物是通过溶解-沉淀机理除磷，溶解的Ca²⁺跟磷反应生成羟基磷灰石（Ca₅(PO)₃OH，Ca/P=1.67）来去除溶液中的磷，这个过程中产生了大量的污泥，同时溶液的pH值迅速升值11.0~12.0， Al转化为Al(OH)₄^-的形式，对磷的去除没有贡献。

因此研究生成低钙磷比的产物及有效利用钙铝化合物中的溶解态的Al具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的是在钙铝化合物中的Ca、Al有效利用的前提下，通过分步投加试剂来控制不同阶段溶液的pH值，从而获得不同的固体沉淀产物。在高效除磷的情况下，可减少试剂的投加量以及较少生成污泥量。

本发明是一种用钙铝化合物三步处理高浓度废水的方法，其特征在于具有以下的处理过程和步骤：

a.       选定含磷废水的条件：废水中磷的浓度>200 mg/L；

b.      第一步：在废水中投加一定量的钙铝化合物，其投加量以其中可溶态Ca为依据，即可溶态钙与磷的摩尔比为Ca：P=1:1，投加后溶液的pH控制在4.0~5.0之间，使生产AlPO₄，过滤去除；

c.       第二步：pH控制在5.0~7.0之间，使生产CaHPO₄(H₂O)₂，过滤去除；

d.      第三步：投加碱性调节剂，调节溶液pH=10.0，使生成羟基磷灰石Ca₅(PO₄)₃OH，过滤除去，处理后的废水中磷的浓度低于0.5 mg/L，达到排放标准；

e.       所述的钙铝化合物主要是指含钙铝的工业原料跟废渣，如：水铝钙石，或钙铝废渣，或富钙富铝粉煤灰。

本发明的机理和特点

1. 第一步，控制溶液pH在4.0~5.0之间，目的是使钙铝化合物中的Al以Al³⁺的形态存在，跟磷反应生成AlPO₄；

2. 第二步，使溶液的pH控制在5.0~7.0之间，在这个范围内Ca可以跟P以CaHPO₄(H₂O)₂的形态稳定存在；

3. 钙铝化合物自身溶解能够提高溶液的pH值，第一、二步投加的钙铝化合物的量可根据其对溶液pH的调控能力确定；

4. 第三步的目的是使得溶液中剩余的Ca离子能够得到有效的利用，当pH值在10.0时，羟基磷灰石可以很好的形成，同时溶液中的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，减少了污泥的产量；

6. 因为CaHPO₄(H₂O)₂的溶度积较大为10^-7，沉淀需要较高的Ca、P浓度。本方法适用于含磷浓度较高（高于200 mg/L）的废水。

附图说明

图1为本实施例中电镀废水三步处理法的工艺流程图。

图2为本实施例中三步除磷反应生成产物的XRD图。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例描述如下：

实施例以水铝钙石(Ca₂Al(OH)₄Cl·2H₂O)为去除剂，以镀锌废水为处理对象（电镀废水中主要离子的浓度参见表1）举例说明：