公布日：2022.10.18
申請(qǐng)日：2022.07.07
分類號(hào)：C02F9/02(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法與系統(tǒng)，方法包括(1)含磷廢水低排放處理的步驟：包括采用納濾Ⅰ裝置將廢水含磷酸鹽濃度控制在2～10mg/L后采用樹脂吸附處理的步驟；(2)脫附液套用的步驟：B型樹脂產(chǎn)生的脫附液作為A型樹脂的脫附劑，實(shí)現(xiàn)脫附劑逐級(jí)套用；(3)脫附液分離純化回收的步驟。該方法不但可以實(shí)現(xiàn)含磷廢水出水的低排放目標(biāo)，還能夠?qū)U水中的磷物質(zhì)進(jìn)行濃縮回收，實(shí)現(xiàn)含磷廢水低排放及磷資源化回收的雙重目的；同時(shí)，該方法中脫附液循環(huán)套用再使用的步驟使脫附液循環(huán)利用，不僅提高了脫附效率，而且有效降低了廢水處理成本。
權(quán)利要求書
1.一種利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)含磷廢水低排放處理的步驟：(1.1)當(dāng)含磷廢水中磷酸鹽濃度小于2mg/L時(shí)，含磷廢水經(jīng)過(guò)納濾Ⅰ裝置進(jìn)行處理，產(chǎn)生含磷酸鹽濃度在2-10mg/L的納濾Ⅰ濃水和納濾Ⅰ產(chǎn)水，經(jīng)樹脂吸附系統(tǒng)處理；(1.2)當(dāng)含磷廢水中磷酸鹽濃度為2-10mg/L時(shí)，直接經(jīng)樹脂吸附系統(tǒng)處理；(1.3)當(dāng)含磷廢水中磷酸鹽濃度大于10mg/L時(shí)，含磷廢水經(jīng)過(guò)納濾Ⅰ裝置進(jìn)行處理后，含磷酸鹽濃度在2-10mg/L的納濾Ⅰ產(chǎn)水經(jīng)樹脂吸附系統(tǒng)處理；經(jīng)過(guò)所述(1.1)或(1.2)或(1.3)的處理后，針對(duì)不同吸附出水磷酸鹽濃度要求，樹脂吸附系統(tǒng)進(jìn)行如下設(shè)置：(i)當(dāng)吸附出水磷酸鹽濃度要求為0.1-0.5mg/L時(shí)，所述樹脂吸附系統(tǒng)處理為采用1#樹脂吸附裝置處理；(ii)當(dāng)吸附出水磷酸鹽濃度要求＜0.1mg/L時(shí)，所述樹脂吸附系統(tǒng)由1#、2#兩種樹脂吸附裝置串聯(lián)組成，1#樹脂吸附裝置的出水再經(jīng)過(guò)2#樹脂吸附裝置進(jìn)行深度處理；在(1.1)情況下，所述納濾Ⅰ產(chǎn)水與1#樹脂吸附處理后吸附出水混合后再經(jīng)過(guò)2#樹脂吸附裝置進(jìn)行深度處理；所述1#樹脂吸附裝置中裝填A(yù)型樹脂，所述A型樹脂選自水合金屬氧化物納米樹脂；所述2#樹脂吸附裝置中裝填B型樹脂，所述B型樹脂選自納米鑭材料合成樹脂；(2)脫附液套用的步驟：(2.1)樹脂脫附劑制備：質(zhì)量濃度為10％-40％的氫氧化鈉和3％-5％的氯化鈉的混合溶液，所述混合溶液中氫氧化鈉與氯化鈉溶液的體積比為(1-5)：1；(2.2)樹脂脫附：將上述樹脂脫附劑注入到裝填B型樹脂的吸附裝置中進(jìn)行洗脫，得到脫附液b，(2.3)樹脂套用：將脫附液b再注入到裝填A(yù)型樹脂的吸附裝置中進(jìn)行洗脫，得到脫附液a；脫附液b作為A型樹脂的脫附劑，實(shí)現(xiàn)脫附劑再次利用和逐級(jí)套用；(3)脫附液分離純化回收的步驟：當(dāng)脫附液a中磷酸鹽濃度＜5000mg/L時(shí)，脫附液a繼續(xù)在1#樹脂吸附裝置脫附過(guò)程中循環(huán)套用，達(dá)到磷酸鹽的最大程度富集；當(dāng)脫附液a中磷酸鹽濃度≥5000mg/L時(shí)，經(jīng)過(guò)擴(kuò)散滲析系統(tǒng)處理，擴(kuò)散滲析殘液再經(jīng)過(guò)納濾Ⅱ裝置進(jìn)行分離純化，得到納濾Ⅱ濃水，濃水主要成分為磷酸鹽，納濾Ⅱ產(chǎn)水與擴(kuò)散滲析堿液進(jìn)入所述步驟(2)中脫附劑的儲(chǔ)罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，其特征在于：所述A型樹脂的金屬負(fù)載量為5-28％；和/或B型樹脂的鑭系金屬負(fù)載量為8-28％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，其特征在于：所述A型樹脂選自NDA-P、NDA-F、HDP-100中的一種或幾種；所述B型樹脂選自NDA-MMMⅠM、A-107、La-201中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，其特征在于：所述步驟(1)中，1#樹脂吸附裝置包括一級(jí)或多級(jí)串聯(lián)1#樹脂吸附裝置，當(dāng)1#樹脂吸附裝置為多級(jí)串聯(lián)時(shí)，當(dāng)?shù)谝患?jí)1#樹脂吸附裝置出水磷酸鹽濃度達(dá)到進(jìn)水濃度時(shí)才停止吸附。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，其特征在于：所述步驟(2)中，脫附液b用于多級(jí)串聯(lián)1#樹脂吸附裝置的再生處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，其特征在于：所述步驟(
1.3)中，經(jīng)納濾Ⅰ裝置處理后膜濃水再經(jīng)濃縮至磷酸鹽5000mg/L以上，回收磷酸鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，其特征在于：所述A型樹脂和/或B型樹脂的吸附流速控制在5-25BV/h。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，其特征在于：所述步驟(2)中脫附劑或脫附液的體積為4.0-6.0BV，流速為1.0-2.0BV/h。
9.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法的系統(tǒng)，包括：納濾Ⅰ裝置、1#樹脂吸附裝置、2#樹脂吸附裝置、脫附劑儲(chǔ)罐、擴(kuò)散滲析裝置、納濾Ⅱ裝置；含磷廢水經(jīng)納濾Ⅰ裝置，納濾產(chǎn)水依次進(jìn)入1#樹脂吸附裝置和2#樹脂吸附裝置吸附處理；脫附劑儲(chǔ)罐中的脫附劑依次對(duì)2#樹脂吸附裝置和1#樹脂吸附裝置進(jìn)行脫附，得到的脫附液a經(jīng)擴(kuò)散滲析裝置處理后，擴(kuò)散滲析殘液經(jīng)納濾Ⅱ裝置處理；納濾Ⅱ裝置產(chǎn)水與擴(kuò)散滲析堿液回流入所述脫附劑儲(chǔ)罐。
發(fā)明內(nèi)容
1.解決的技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明的目的在于提供一種利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法與系統(tǒng)，利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水，不但可以實(shí)現(xiàn)含磷廢水出水的低排放目標(biāo)，同時(shí)還能夠?qū)U水中的磷物質(zhì)進(jìn)行濃縮回收，實(shí)現(xiàn)含磷廢水低排放及磷資源化回收的雙重目的，同時(shí)，該方法中脫附液循環(huán)套用再使用的步驟使脫附液循環(huán)利用，不僅提高了脫附效率，而且有效降低了廢水處理成本。
2.技術(shù)方案
本發(fā)明的方法由三個(gè)系統(tǒng)完成：含磷廢水低排放處理系統(tǒng)、脫附液分離純化回收系統(tǒng)、脫附劑套用系統(tǒng)；其中含磷廢水低排放處理系統(tǒng)由納濾Ⅰ裝置、1#樹脂吸附裝置、2#樹脂吸附裝置組成；脫附液分離純化回收系統(tǒng)由擴(kuò)散滲析和納濾Ⅱ裝置組成；脫附劑套用系統(tǒng)由擴(kuò)散滲析裝置、納濾Ⅱ裝置、脫附液儲(chǔ)罐組成。
鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明提供了一種樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，包括如下步驟：
(1)含磷廢水低排放處理的步驟：
(1.1)當(dāng)含磷廢水中磷酸鹽濃度小于2mg/L時(shí)，含磷廢水經(jīng)過(guò)納濾Ⅰ裝置進(jìn)行處理，產(chǎn)生含磷酸鹽濃度在2-10mg/L的納濾Ⅰ濃水和納濾Ⅰ產(chǎn)水，經(jīng)樹脂吸附系統(tǒng)處理；
(1.2)當(dāng)含磷廢水中磷酸鹽濃度為2-10mg/L時(shí)，直接經(jīng)樹脂吸附系統(tǒng)處理；
(1.3)當(dāng)含磷廢水中磷酸鹽濃度大于10mg/L時(shí)，含磷廢水經(jīng)過(guò)納濾Ⅰ裝置進(jìn)行處理后，含磷酸鹽濃度在2-10mg/L的納濾Ⅰ產(chǎn)水經(jīng)樹脂吸附系統(tǒng)處理；
經(jīng)過(guò)所述(1.1)或(1.2)或(1.3)的處理后，針對(duì)不同吸附出水磷酸鹽濃度要求，樹脂吸附系統(tǒng)進(jìn)行如下設(shè)置：
(i)當(dāng)吸附出水磷酸鹽濃度要求為0.1-0.5mg/L時(shí)，所述樹脂吸附系統(tǒng)處理為采用1#樹脂吸附裝置處理；
(ii)當(dāng)吸附出水磷酸鹽濃度要求＜
0.1mg/L時(shí)，所述樹脂吸附系統(tǒng)由1#、2#兩種樹脂吸附裝置串聯(lián)組成，1#樹脂吸附裝置的出水再經(jīng)過(guò)2#樹脂吸附裝置進(jìn)行深度處理；在(
1.1)情況下，所述納濾Ⅰ產(chǎn)水與1#樹脂吸附處理后吸附出水混合后再經(jīng)過(guò)2#樹脂吸附裝置進(jìn)行深度處理；
所述1#樹脂吸附裝置中裝填A(yù)型樹脂，所述A型樹脂選自水合金屬氧化物納米樹脂；
所述2#樹脂吸附裝置中裝填B型樹脂，所述B型樹脂選自納米鑭材料合成樹脂；
(2)脫附液套用的步驟：
(2.1)樹脂脫附劑制備：質(zhì)量濃度為10％-40％的氫氧化鈉和3％-5％的氯化鈉的混合溶液，所述混合溶液中氫氧化鈉與氯化鈉溶液的體積比為(1-5)：1；
(2.2)樹脂脫附：將上述樹脂脫附劑注入到裝填B型樹脂的吸附裝置中進(jìn)行洗脫，得到脫附液b，
(2.3)樹脂套用：將脫附液b再注入到裝填A(yù)型樹脂的吸附裝置中進(jìn)行洗脫，得到脫附液a；脫附液b作為A型樹脂的脫附劑，實(shí)現(xiàn)脫附劑再次利用和逐級(jí)套用；
(3)脫附液分離純化回收的步驟：
當(dāng)脫附液a中磷酸鹽濃度＜5000mg/L時(shí)，脫附液a繼續(xù)在1#樹脂吸附裝置脫附過(guò)程中循環(huán)套用，達(dá)到磷酸鹽的最大程度富集；
當(dāng)脫附液a中磷酸鹽濃度≥5000mg/L時(shí)，經(jīng)過(guò)擴(kuò)散滲析系統(tǒng)處理，擴(kuò)散滲析殘液再經(jīng)過(guò)納濾Ⅱ裝置進(jìn)行分離純化，得到納濾Ⅱ濃水，濃水主要成分為磷酸鹽，納濾Ⅱ產(chǎn)水(主要成分為氯化鈉溶液)與擴(kuò)散滲析堿液進(jìn)入所述步驟(2)中脫附劑的儲(chǔ)罐。
此處的回用不僅減少了脫附劑的使用量，而且提高了脫附效率。
優(yōu)選地，所述A型樹脂的金屬負(fù)載量為5-28％；和/或B型樹脂金屬負(fù)載量為8-28％。
優(yōu)選地，所述A型樹脂選自NDA-P、NDA-F、HDP-100中的一種或幾種；所述B型樹脂選自NDA-MMMⅠM、A-107、La-201中的一種或幾種。
優(yōu)選地，所述步驟(1)中，1#樹脂吸附裝置可以用一級(jí)或多級(jí)串聯(lián)1#樹脂吸附裝置，當(dāng)1#樹脂吸附裝置為多級(jí)串聯(lián)時(shí)，當(dāng)?shù)谝患?jí)1#樹脂吸附裝置出水磷酸鹽濃度達(dá)到進(jìn)水濃度時(shí)才停止吸附。
優(yōu)選地，所述步驟(2)中，脫附液b可用于多級(jí)1#樹脂吸附裝置的再生處理。此操作不僅降低了脫附液的濃度，減少了處理難度，而且實(shí)現(xiàn)了脫附液的循環(huán)套用，可最大程度富集磷酸根的濃度，實(shí)現(xiàn)資源化的目的。
優(yōu)選地，所述步驟(
1.3)中，經(jīng)納濾Ⅰ裝置處理后膜濃水再經(jīng)濃縮至磷酸鹽5000mg/L以上，回收磷酸鹽。
優(yōu)選地，所述1#樹脂吸附裝置和/或2#樹脂吸附裝置的吸附流速控制在5-25BV/h；當(dāng)首柱出水磷酸鹽濃度達(dá)到穿透點(diǎn)時(shí)停止吸附，此操作可最大限度增加樹脂的吸附容量。
優(yōu)選地，所述步驟(2)中脫附劑或脫附液的體積為4.0-6.0BV，流速為1.0-2.0BV/h。
本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)前述任意一項(xiàng)技術(shù)方案中利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法的系統(tǒng)，包括：
納濾Ⅰ裝置、1#樹脂吸附裝置、2#樹脂吸附裝置、脫附劑儲(chǔ)罐、擴(kuò)散滲析裝置、納濾Ⅱ裝置；
含磷廢水經(jīng)納濾Ⅰ裝置，納濾產(chǎn)水依次進(jìn)入1#樹脂吸附裝置和2#樹脂吸附裝置吸附處理；
脫附劑儲(chǔ)罐中的脫附劑依次對(duì)2#樹脂吸附裝置和1#樹脂吸附裝置進(jìn)行脫附，得到的脫附液a經(jīng)擴(kuò)散滲析裝置處理后，擴(kuò)散滲析殘液經(jīng)納濾Ⅱ裝置處理；
納濾Ⅱ裝置產(chǎn)水與擴(kuò)散滲析堿液回流入所述脫附劑儲(chǔ)罐。
3.有益效果
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：
(1)本發(fā)明的一種利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，首先利用納濾Ⅰ裝置進(jìn)行預(yù)處理，將含磷廢水的濃度調(diào)節(jié)至2-10mg/L，納濾產(chǎn)水或濃水再進(jìn)入樹脂吸附裝置進(jìn)行除磷，其次，根據(jù)樹脂的吸附特性將樹脂分為A型樹脂和B型樹脂，廢水處理過(guò)程中，將A型樹脂置于B型樹脂之前，通過(guò)A型、B型兩種樹脂的離子交換作用實(shí)現(xiàn)磷酸鹽濃度的低排放；另一方面，本發(fā)明利用A型樹脂相較B型樹脂易脫附的特性，脫附處理過(guò)程中將B型樹脂置于脫附處理前端，并將B型樹脂脫附液套用于A型樹脂的脫附，不僅實(shí)現(xiàn)兩種樹脂高效的脫附處理，減少再生液使用，有利降低成本，而且可以實(shí)現(xiàn)樹脂脫附液中磷酸鹽的高效回收。
(2)本發(fā)明的一種利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，含磷廢水低排放處理系統(tǒng)是利用A型、B型樹脂表面特殊的功能基團(tuán)實(shí)現(xiàn)對(duì)磷酸鹽的吸附，后通過(guò)脫附劑將磷酸鹽解析，達(dá)到分離和濃縮的目的，將A型樹脂和B型樹脂耦合實(shí)現(xiàn)磷酸鹽廢水低濃度排放的要求。
(3)本發(fā)明的一種利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，脫附液分組逐級(jí)套用，配制的脫附劑首先作為A型樹脂的脫附劑，A型樹脂產(chǎn)生的脫附液再用于B型樹脂的脫附劑，進(jìn)行逐級(jí)套用，從而減少了系統(tǒng)脫附劑用量，提升了脫附液中的磷酸鹽濃度。
(4)本發(fā)明的一種利用樹脂耦合膜工藝資源化處理磷酸鹽廢水的方法，脫附液a中磷資源化過(guò)程采用擴(kuò)散滲析和納濾(納濾Ⅱ裝置)的方法，其優(yōu)點(diǎn)如下：1)提高了分離后磷酸鹽的純度；2)操作過(guò)程中的擴(kuò)散滲析回收堿和納濾Ⅱ產(chǎn)水(氫氧化鈉和氯化鈉的混合溶液)循環(huán)至脫附劑儲(chǔ)罐重復(fù)使用，降低其運(yùn)行成本。
（發(fā)明人：汪林;牛志華;黃春梅;張煒銘;趙昕;趙君倩;邵燕;陳晨）
