[发明专利]用废盐酸洗液生产Fe-Al-Ca污水除磷剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用废盐酸洗液生产Fe-Al-Ca污水除磷剂的方法，特别是一种用废盐酸洗液生产Fe-Al-Ca污水除磷剂的方法，属于净水剂生产技术领域。 

背景技术

污水中的磷是造成水体富营养化污染的主要原因，是形成赤潮和藻类水华的罪魁祸首。现阶段，全国城镇污水处理厂主要采用倒置A²/O生物法，该工艺对COD、氨氮有良好的去除效果，但对于除磷，则存在稳定性差、效果不好，难以达到GB18918-2002污染物排放标准IA(0.5mg/L)排放标准的工艺特性。据调查，一般污水处理厂A²/O生物法处理后残磷都在0.5-1.0 mg/L之间，污染负荷大的厂残磷甚至大于1.0 mg/L也很常见。 

从欧洲各大污水处理厂的运行经验表明，污水处理厂A²/O生物法加上絮凝深度处理是确保处理水质达标的必要手段。我国受磷污染严重的太湖水域、珠三角水域、滇池周边水域等地的污水处理厂也都在生化处理后增加了化学深度净化手段，这对除磷剂的需求与日俱增。 

据不完全统计，我国钢铁企业每年的酸洗废液排放量接近百万m³，以其中的酸和铁生产铝铁絮凝剂（除磷剂）是酸洗废液综合利用的一个重要发展方向。但是，现有的以废盐酸洗液（主要是工业废盐酸洗液）为原料生产含铝铁污水除磷剂的技术方案却存在着以下主要问题： 

在现有技术中通常只是将废盐酸洗液主要作为酸资源利用。实际上当废盐酸洗液中残余酸≤7%、总Fe≥9%后，直接加入固相含铝原料：如铝酸钙（200710042744.X）、铝土矿或氢氧化铝粉（201010251301.3）铝的溶出率非常低，必须补充加入浓盐酸才能溶解；其次大量不溶的矿物颗粒或微米级的硅质悬浮物使得产品的固液分离困难、溶液不稳定（易产生凝胶），产品质量得不到保证，生产工艺复杂，回收率低；第三由于聚合氯化铁很不稳定，必须加入稳定剂（如磷酸钠），导致生产成本上升，除磷效率下降。

现将具有代表性的中国专利文献所公开的申请号为：200710042744.X 和申请号为：201010251301.3的工艺方法从技术经济、技术两个方面予以分析： 

201010251301.3、200710042744.X所公开的工艺方法的共同不足是不清楚回收率，生产厂家难以核算成本。

200710042744.X所公开的方法是将酸洗废液与铝酸钙粉和氯酸钠同时置于反应器同步反应，也就是说部分酸解与氧化两个反应同时进行： 

3CaOAl₂O₃+18HCl→[Ca₂Al(OH)₆] Cl+CaCl₂+5Al Cl₃+6 H₂O  ⑴

6Fe²⁺+NaClO₃+6H⁺= 6Fe³⁺+NaCl+3H₂O        ⑵

计算表明，酸洗废液中的剩余酸（约7%）仅能保证氧化反应⑵；而更加耗酸的反应⑴的反应率就一定很低，投入的原料铝酸钙粉大部分不能溶解。按照200710042744.X所公开的物料配比；溶解与氧化反应同时进行，若满足反应⑵的化学平衡就难以满足反应⑴的动力学（实验证实，铝酸钙粉的最大溶出率的酸浓约为21%）。

另外，200710042744.X所公开的方法产品中尚需加入p/[Al+ Fe]=0.05-0.15的磷酸盐来保持稳定。这一方面增大生产成本；另一方面，水体中的PO₄^2-是以四面体桥连两个Fe二聚体形成沉淀： 

                 Fe₄(PO₄)OH₂(H₂O)₁₆⁷⁺↓

预先加入磷酸盐来保持产品的稳定势必降低其除磷效率，特别是对污水处理厂A²/O生物法处理后残磷在0.5-1.0 mg/L之间的污水，深度净化时影响更加明显。