[发明专利]一种工业高浓度含磷废水的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术和水处理领域，具体来说涉及一种磷化工废水处理并回收磷的方法。

背景技术

作为磷化工行业的原料，磷矿石一般含有3-4％的氟，使得磷化工生产的各个环节中都会有氟的生成，磷石膏废水中更是含有大量的氟。氟是一种对生物和自然环境都有毒害作用的元素，因此磷化工行业产品对氟含量都有严格的要求。同时，磷石膏等废水中含有大量的磷，磷是动植物生长发育必不可少的元素，没有磷就没有生命的存在。磷作为一种不可再生资源，近年来开采力度过大，数据表明中国目前的磷矿资源仅能再开采几十年，即将面临无磷可用的危机。与此相对应的是由磷等营养元素造成的水体大面积富营养化，严重困扰人类正常生产生活。

在如此严峻的形势下，为了动植物的基本需求和人类的可持续发展，废水中磷的回收利用成为我们的必然选择。从高浓度含磷废水、废物中回收磷，一方面可以减少污染，保护环境，另一方面可以减轻磷矿资源开采的压力，同时能获得一定的经济利润，减少生产成本，一举多得。

含氟废水常见的处理方法有沉淀法、吸附法、结晶法和反渗透法等。沉淀法常用石灰作为沉淀剂，使氟形成氟化钙沉淀，通过固液分离将氟除去，其处理工艺简单、运行成本较低，是目前使用最多的方法。然而对于磷、氟和钙含量都很高的磷石膏等废水来说，目前的石灰处理法存在一定问题：石灰使用量及产渣量均较大，处理后形成的固体废物一般要进行填埋处理，容易造成二次污染；最主要的是在此处理方法中，废水中大量的磷与钙结合形成磷酸钙，造成磷资源的极大浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服传统方法的缺点而提供的一种除氟除钙效果好、工艺简单、运行成本低、磷回收效果好的废水处理方法。

本发明需要解决的主要技术问题是通过以下方案实现的。

一种工业高浓度含磷废水的处理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、将以P₂O₅计磷含量为0.15-2.2％、氟含量为0.01-0.35％、钙含量为0.1-0.45％的高浓度酸性含磷废水加入反应器中，控制反应器的温度为30-60℃，在不断搅拌作用下加入除氟剂将废水的pH调至4.5-6.5，反应10-30min后停止搅拌，静置；

步骤二、静置后将反应器底部形成含氟污泥排出，然后开动搅拌，在上清液中加入沉淀剂，调节体系pH在8.0-9.0之间，反应10-30min后停止搅拌，静置；

步骤三、加入沉淀剂后生成的沉淀物从反应器底部排出并收集，最后形成的清液加入絮凝剂，静置后排放；

步骤四、在步骤三中收集的沉淀物用肥料级稀磷酸溶解，得到含P和Mg的混合溶液，计量加入N源制备鸟粪石。

所述除氟剂为氧化镁、碳酸镁、菱镁矿或白云石。

所述氧化镁、碳酸镁、菱镁矿或白云石作为除氟剂使用时，需要将其研磨至200-300目的粉体。

除氟剂在使用时，需要将200-300目的粉体加水配成质量浓度为10％的浆状液。

所述除氟剂使用效果的关键在于保证其在废水中的溶解度：(1)含磷废水的酸性促进溶解；(2)反应器的温度进一步提高除氟剂的溶解度；(3)除氟剂磨细及配成浆状可一定程度提高溶解度。

所述沉淀剂为氢氧化镁或氢氧化钠。作为沉淀剂的氢氧化镁在使用前需要磨至200-300目，并配成质量浓度为10％的浆状液使用。

处理中所收集的沉淀物在用肥料级稀磷酸溶解时，酸的加入量以刚刚能将沉淀溶解完为最佳。

步骤三中所使用的絮凝剂为聚铝或聚铁，聚铝或聚铁均从市场购买。

在本技术处理过程中，加入除氟剂后体系pH逐渐升高，废水中自身的Ca²⁺和F^-优先发生反应，除氟剂中溶解出来的Mg²⁺也会促进Ca²⁺的去除，当Ca²⁺去除到一定程度时，若体系中还有F-，则其会与Mg²⁺发生反应。本步骤中去除F-的同时，也会去除体系中绝大部分的Ca²⁺，主要反应如下：

Mg²⁺+2F-＝MgF₂↓

Ca²⁺+2F-＝CaF₂↓

H₂SiF₆+Ca²⁺＝CaSiF₆↓+2H⁺