一种生产磷酸法活性炭的含磷废水回收利用方法

技术领域

本发明属于含磷废水资源回收技术领域，具体涉及一种生产磷酸法活性炭的含磷废水回收利用方法。

背景技术

磷资源在农业、化工、医药、食品等领域有着广泛的应用。磷资源主要来源于人类开采利用的磷矿，磷矿是一种不可再生的重要矿产资源，其最重要的用途是生产磷肥。磷资源的可持续开发与利用，这关系到全球粮食安全及人类社会的可持续发展。目前，国内外对含磷废水的处理有以下两种技术。(1)化学法除磷，主要有化学混凝沉淀法、吸附法、结晶法，主要适合处理无机含磷废水，其中沉淀法与结晶法可以处理高浓度含磷水，但是污泥产量大，处理成本高。(2)生物法除磷，利用聚磷菌的微生物的作用，通过细胞合成将磷吸收到污泥生物细胞中，主要适合处理低浓度及有机含磷废水。以上两种技术都会产生大量污泥，属于固体废物，污泥中的磷资源很难回收再利用。

目前含磷废水的处理技术存在如下缺点∶(1)含磷废水的处理的药剂使用量大，产生大量固体废物污泥，难以回收利用磷资源；(2)含磷废水的处理不能实现废水的“零排放”或减少排放。

发明内容

本发明的目的是要提供一种生产磷酸法活性炭的含磷废水回收利用方法，以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种生产磷酸法活性炭的含磷废水回收利用方法，包括以下步骤：

1)净化浓缩含磷废水：磷酸法活性炭生产外排的含磷水经收集、调pH、初级过滤、换热、砂滤、软化、精密过滤、浓缩，得到净化的高浓度浓缩液，以及净化的透析液；

2)制备高纯度磷酸氢钙：将步骤1)中高浓度浓缩液与硫酸钙滤饼置于沉淀反应釜进行沉淀反应，持续搅拌，期间采用液碱调节pH，使磷酸根完全转化为磷酸氢钙，接着进行过滤、滤饼洗涤，得到净化后的高纯度磷酸氢钙滤饼。

3)制备回收磷酸：将步骤2)中磷酸氢钙滤饼与工业浓硫酸按照预设质量比在含有底水的反应釜中进行置换反应，然后静置、降温、过滤，得到滤液为纯度90％以上的磷酸，滤饼硫酸钙经梯度洗涤后循环回用，洗涤水作为磷酸氢钙滤饼的底水循环使用。

进一步的，步骤1)中含磷水来自于磷酸法活性炭的洗涤排水，不含有焦油、油脂类大分子有机物。

进一步的，步骤1)中初级过滤主要用于截留水体中的磷酸法活性炭粉末；含磷水经清水换热得到温度45℃以内，清水回用于生产洗涤用水。

进一步的，步骤1)中采用工业氢氧化钠溶液自动调节pH为3～7；软化采用钠离子转型离子交换树脂，软化后含磷水中添加无机磷阻垢剂；精密过滤采用过滤精度2um以内的超滤过滤器。

进一步的，所述无机磷阻垢剂为多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种；无机磷阻垢剂的用量占总含磷水量的10～100ppm。

进一步的，步骤1)中浓缩采用反渗透膜，具有截留磷酸根的作用，浓缩液中磷酸根含量为2％～10％，透析液作为工业水回用于磷酸法活性炭的梯度洗涤。

进一步的，步骤2)沉淀反应采用液碱在30～60min调节pH至9～11， pH调好后再反应2～4h，在50～80℃下洗涤滤饼至滤水的电导率2000us/cm 以内。

进一步的，每次沉淀反应补加硫酸钙，补加量占硫酸钙滤饼中CaSO

进一步的，步骤3)中磷酸氢钙滤饼与工业浓硫酸按照物料中含有的磷酸根与H

进一步的，步骤3)中控制梯度洗涤水为底水的量；得到的磷酸溶液质量浓度10～20％，磷酸纯度大于90％。

采用上述方法含磷废水中磷酸根的回收利用率大于90％。

本发明具有以下优点：

1、本发明提供的含磷废水回收利用方法能够有效解决生产磷酸法活性炭的含磷废水的处理问题，处理过程中基本无固体废物产生，且含磷废水基本实现“零排放”。

2、废水中磷资源可以实现高效回收利用，得到附加值高的磷酸，循环回用于生产，实现磷资源和水资源循环利用的低碳环保价值。

3、本发明具有工艺简单，生产成本低，易于产业化推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的实施例工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照附图1，本实施例提供一种生产磷酸法活性炭的含磷废水回收利用方法，包括以下步骤：

1)净化浓缩含磷废水：磷酸法活性炭生产外排的含磷水经收集，采用工业氢氧化钠溶液调pH至3～7，经初级板框过滤，再经换热降温至45℃以下、砂滤、离子交换树脂软化得到含磷软化水，含磷软化水添加10～100mg/L 的无机磷阻垢剂混合均匀，最后采用精密过滤器过滤，最后输送至反渗透膜浓缩，得到净化的含磷酸根2～10％高浓度浓缩液，以及净化的透析液，透析液可作为工业用水回用于活性炭生产洗涤。

2)制备高纯度磷酸氢钙：将步骤1)中高浓度浓缩液与硫酸钙滤饼置于沉淀反应釜，同时补加硫酸钙总量2～5％的工业硫酸钙(由于硫酸钙在水中和磷酸中具有一定的溶解性，在生产过程会溶解到废水和磷酸中，需要补充损失的量，以保持整个体统中硫酸钙的平衡)，持续搅拌进行沉淀反应，期间30～60min内采用液碱自动调pH至9～11，沉淀反应2～4h，使磷酸根完全转化为磷酸氢钙，过滤，滤饼用50～80℃热水洗涤至滤液电导率 2000us/cm以内，得到净化后的高纯度磷酸氢钙滤饼，滤液为达标废水外排。

3)制备回收磷酸：将步骤2)中磷酸氢钙滤饼与工业浓硫酸按照物料中含有的磷酸根与H

实施例1

1)净化浓缩含磷废水：磷酸法活性炭生产外排的含磷水经收集，采用工业氢氧化钠溶液调节PH至3.5，再经初级板框过滤，再经换热降温至 40℃、砂滤、离子交换树脂软化得到含磷软化水，含磷软化水添加20mg/L 的无机磷阻垢剂混合均匀，最后采用精密过滤器过滤，最后输送至反渗透膜浓缩，得到净化的含磷酸根2.5％高浓度浓缩液，以及净化的透析液作为工业用水回用于活性炭生产洗涤。

2)制备高纯度磷酸氢钙：将步骤1)浓缩液与硫酸钙滤饼置于沉淀反应釜持续搅拌进行沉淀反应，同时补加硫酸钙总量2％的工业硫酸钙，期间 50min内采用液碱自动调节PH至9.5，沉淀反应2h，使磷酸根完全转化为磷酸氢钙，过滤、滤饼用65℃热水洗涤至滤液电导率1980us/cm，得到净化后的高纯度磷酸氢钙滤饼，滤液为达标废水外排。

3)制备回收磷酸：将步骤2)磷酸氢钙滤饼与工业浓硫酸按照物料中含有的磷酸根与H

实施例2

1)净化浓缩含磷废水：磷酸法活性炭生产外排的含磷水经收集，采用工业氢氧化钠溶液调节pH至6，再经初级板框过滤，再经换热降温至42℃、砂滤、离子交换树脂软化得到含磷软化水，含磷软化水添加50mg/L的无机磷阻垢剂混合均匀，最后采用精密过滤器过滤，最后输送至反渗透膜浓缩，得到净化的含磷酸根8％高浓度浓缩液，以及净化的透析液作为工业用水回用于活性炭生产洗涤。

2)制备高纯度磷酸氢钙：将步骤1)浓缩液与硫酸钙滤饼置于沉淀反应釜持续搅拌进行沉淀反应，同时补加硫酸钙总量5％的工业硫酸钙，期间 60min内采用液碱调节pH至10.5，沉淀反应3h，使磷酸根完全转化为磷酸氢钙，过滤、滤饼用60℃热水洗涤至滤液电导率1990us/cm，得到净化后的高纯度磷酸氢钙滤饼，滤液为达标废水外排。

3)制备回收磷酸：将步骤2)磷酸氢钙滤饼与工业浓硫酸按照物料中含有的磷酸根与H

实施例3

1)净化浓缩含磷废水：磷酸法活性炭生产外排的含磷水经收集，采用工业氢氧化钠溶液调节pH至7，再经初级板框过滤，再经换热降温至40℃、砂滤、离子交换树脂软化得到含磷软化水，含磷软化水添加100mg/L的无机磷阻垢剂混合均匀，最后采用精密过滤器过滤，最后输送至反渗透膜浓缩，得到净化的含磷酸根8％高浓度浓缩液，以及净化的透析液作为工业用水回用于活性炭生产洗涤。

2)制备高纯度磷酸氢钙：将步骤1)浓缩液与硫酸钙滤饼置于沉淀反应釜持续搅拌进行沉淀反应，同时补加硫酸钙总量10％的工业硫酸钙，期间30min内采用液碱调节pH至11，沉淀反应4h，使磷酸根完全转化为磷酸氢钙，过滤、滤饼用80℃热水洗涤至滤液电导率1980us/cm，得到净化后的高纯度磷酸氢钙滤饼，滤液为达标废水外排。

3)制备回收磷酸：将步骤2)磷酸氢钙滤饼与工业浓硫酸按照物料中含有的磷酸根与H

上列实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本爱发明的保护范围之内。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。