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磷肥工业废水的主要污染物为高浓度的磷和氟化物。含磷废水给回用带来很大艰难,过量的磷会形成水体富营养化,惹起藻类和霉菌等微生物繁衍,使管道结垢,设备效率低下;水体中氟元素的累积会对人体的骨骼形成伤害。所以,磷肥工业废水处置是对环境友好型企业的必然请求。完成废水回用,减少对新颖水的用量,降低对水资源的耗费。
磷肥工业废水处理,大多采用中和沉淀工艺,使F-和PO43-从废水中别离进来,沉淀剂通常为石灰。中和沉淀法主要包括一级中和沉淀法、二级中和沉淀法、二级中和沉淀碱过量加酸反调法。
一级中和沉淀法在实践操作中,因生产制造废水的成分相对复杂,理论除氟曲线并不能真实反响废水中F-的变化状况,通常出水氟浓度为30mg•L-1左右,不能满足排放请求,如今通常不再运用。二级中和沉淀法,废水pH值分别控制在6~7和8~9,经过2次中和反响可将F-含量降到10mg•L-1以下,同时也有较好的脱磷效果。但在实践处置过程中,废水pH值在5~8时,沉淀生成速度较慢,构成理想沉淀的时间较长,所以F-的去除效果不能满足排放请求,也不能满足回用条件。二级中和沉淀碱过量加酸反调法,能够处理一级中和沉淀法和二级中和沉淀法的缺乏,但是加酸反调增加了处置费用。鉴于此,作者对二级中和沉淀碱过量加酸反调法的处置工艺实行了改良,对处置后的水实行回用,只对超出回用量的废水实行加酸反调,能够大大降低加酸反调的费用。
1、水量和水质
废水排放量190t•h-1,设计处置水量为200t•h-1,运转时间为24h。
水质:pH值1~2,c(P)=200mg•L-1,c(F-)=3230mg•L-1,c(H2SiF6)=1053mg•L-1。“磷肥工业水污染物排放规范”(GB15580-2011)中主要指标为:pH值为6~9,c(F-)=15mg•L-1,c(P)=10~15mg•L-1。
2、处置工艺
废水处置工艺流程见图1。
废水主要来自磷石膏净化安装、磷酸生产制造安装的废水和磷石膏渣场排放废水。废水处置采用两级石灰中和、二级絮凝沉淀以及出水加酸反调法处置工艺去除废水中的磷和氟。磷肥厂排出的含高浓度磷、氟废水的中和反响如下:
(1)一级(段)中和(pH<5)
一级中和阶段,来自磷石膏净化安装、磷酸安装的生产制造废水和磷石膏渣场排放废水经1#pH值调理池将pH值调理至3~5,然后进入2#pH值调理池将pH值调至6~8;根据化学反响式(1)和(2),生成微溶于水的CaHPO4和微溶于无机酸的CaF2。废水自流进入加有絮凝剂PAM的絮凝池,再进入初次沉淀池沉淀。经过一级反响,废水中氟含量降至90mg•L-1左右,磷含量降至30mg•L-1左右。
二级中和阶段,在混合池中参加石灰乳和碱液调理至pH>12,根据化学反响式(4),生成难溶物质氟磷灰石CaF(PO4)3。混合池中参加硫酸铝溶液,发作如下反响:
生成的AlF3和Al(OH)F2均是难溶物,使水中的氟含量进一步降低。2#絮凝池中参加絮凝剂PAM,构成的大量絮体对水中的氟离子具有物理吸附、配体交流及卷扫作用,絮体在二沉池中沉淀后能够去除局部F-。二沉池出水外排时加酸反调pH值至6~9,上清液中的氢氧化钙与酸反响生成强电解质氯化钙,电离出大量的钙离子,与氟化钙产生同离子效应,会进一步降低出水中的氟化钙含量。二级中和反响出水加酸反调后,出水氟含量降至10mg•L-1以下,磷含量降至10mg•L-1以下,出水水质到达“磷肥工业水污染物排放规范”(GB15580-2011)中新建企业水污染物排放限值。
初次沉淀池和二沉池的污泥经真空转鼓过滤脱水后,泥饼外运,过滤液经泵保送至2#pH值调理池实行处置。
3、废水回用
废水经过一级中和处置后,出水氟含量降至90mg•L-1左右,磷含量降至30mg•L-1左右,pH值为6~8,契合磷石膏净化安装中冲洗水的请求,能够直接回用于磷石膏净化安装,减少后续二级中和反响的负荷,回用水量又能够减少新颖水的用量。
废水经二级中和处置后的出水分为两局部,一局部多余的废水加酸反调后直接排放;其他废水不经加酸反调直接作为酸性循环水站的补充水回用。酸性循环水站的循环水比拟特殊,循环水与工艺介质直接接触,所以循环水呈酸性。经上述二级中和沉淀处置的出水pH值为碱性,水中氟含量降至10mg•L-1以下,磷含量降至10mg•L-1以下,契合酸性循环水的补水水质请求。
回用酸性循环水站和净化安装的废水均无需加酸反调,能够大大减少酸投加量,降低废水的处置本钱。
4、结论
(1)一级中和反响后,废水中的氟含量降至约90mg•L-1,磷含量降至约30mg•L-1,降低了二级中和反响的负荷;一级出水经过沉淀后悬浮物减少,降低了对二级中和反响的干扰。
(2)一级中和反响中1#pH值调理池中的pH值在3~5,为弱酸环境,有利于Ca(OH)2的电离和水中F-的去除。
(3)二级中和沉淀反响中添加的絮凝剂PAM和Al2(SO4)3溶液,构成的大量絮体对水中的F-具有物理吸附、配体交流及卷扫作用,能去除局部F-,有利于进步F-的去除率。
(4)本工艺流程处置后的废水分别回用至酸性循环水系统和净化工艺安装,多余的废水保送至排放点排放。废水回用不只减少了废水处置费用,而且减少了磷肥企业对新颖水的耗费,有利于节能减排。