一种含磷阻燃剂废水处理设备

1.一种含磷阻燃剂废水处理设备，其特征在于：包括第一高级氧化处理单元(1)，与所述第一高级氧化处理单元(1)的入口依次连接的一号泵(2)、第一循环批处理罐(3)，与所述第一高级氧化处理单元(1)的出口连接的第一热交换器(4)，与所述一号泵(2)连接的第二循环批处理罐(5)，与所述第二循环批处理罐(5)的出口依次连接的二号泵(6)、第二高级氧化处理单元(7)，与所述第二高级氧化处理单元(7)的出口连接的第二热交换器(8)和与所述第一高级氧化处理单元(1)、所述第二高级氧化处理单元(7)均连接的太阳能电池(9)；
所述第一热交换器(4)的出口与所述第一循环批处理罐(3)的入口连接，所述第二热交换器(8)的出口与所述第二循环批处理罐(5)的入口连接，所述第二循环批处理罐(5)的入口通过所述一号泵(2)与所述第一循环批处理罐(3)的出口连接。
2.根据权利要求1所述的一种含磷阻燃剂废水处理设备，其特征在于：还包括与所述第一高级氧化处理单元(1)和所述第二高级氧化处理单元(7)的出口均连接的尾气净化系统(10)。
3.根据权利要求1所述的一种含磷阻燃剂废水处理设备，其特征在于：还包括与所述第二循环批处理罐(5)的入口依次连接的三号泵(11)和辅助试剂加料罐(12)。
4.根据权利要求1所述的一种含磷阻燃剂废水处理设备，其特征在于：所述第一高级氧化处理单元(1)和所述第二高级氧化处理单元(7)均设置金刚石膜电极。
5.根据权利要求1所述的一种含磷阻燃剂废水处理设备，其特征在于：所述一号泵(2)与所述第二循环批处理罐(5)之间的管道上设置阀门。

一种含磷阻燃剂废水处理设备\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及水处理技术领域，具体涉及一种含磷阻燃剂废水处理设备。\n背景技术\n[0002] 磷酸酯类阻燃剂是阻燃剂领域的重要分支，其具有阻燃效果持久，与聚合物基材相容性好，耐水、耐候、耐热以及耐迁移等显著特点，已成为目前最重要、应用最广泛的阻燃剂种类之一。此外，磷酸酯阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤(或无卤)等特征，符合阻燃剂的发展方向，因而具有很好的发展前景。\n[0003] 磷酸酯阻燃剂在生产过程中，通常产生大量难降解有机废水。该废水特征为：COD浓度较高，含有较多不溶性、难降解有机物和总磷。总磷中主要是大分子量的难处理的有机磷类或者有机磷酸酯类化合物和无机磷组成。无机磷可通过絮凝沉淀法去除；有机磷的处理通常是将有机磷转化成无机磷，再用絮凝沉淀法去除。磷酸酯化学性质稳定，很难被氧化，不能被生化。常用的普通氧化方法如芬顿、臭氧、微电解等均不能将其氧化分解，碳吸附和石墨烯吸附等物理处理方法，转移了有机磷，但是并没有处理有机磷，只是实现了二次污染的转移，是不被允许的，成为一个业界的难题。\n[0004] 高级氧化工艺因其极强的氧化能力可将有机磷类或者有机磷酸酯类化合物降解。\n高级氧化工艺所使用的金刚石膜电极又称为掺硼金刚石电极，利用金刚石具有最稳定的化学结构和掺硼的导电性，赋予金刚石膜电极的极强的氧化能力和高稳定性。但是，金刚石膜电极在污水处理过程中的电流密度很高，一般稳定在2000安/平米，耗电量大，造成了处理成本过高，尤其是在COD较低值的区间， COD<5000mg/L，电流利用率小于20％，无法经济运行。\n发明内容\n[0005] 本实用新型是为了解决金刚石膜电极在污水处理过程中的经济性问题，提供一种含磷阻燃剂废水处理设备，从电源来源和反应机理的角度出发，充分的利用和节省电能，利用太阳能节约能源，同时通过泵将第一批次的污水从第一高级氧化处理单元所在的第一处理单元输送到第二高级氧化处理单元所在的第二处理单元，然后在第一处理单元加入第二批次的污水，恢复有机磷的浓度，提高电流的利用率，降低处理成本，使含有机磷废水的掺硼金刚石膜处理工艺成为可能。\n[0006] 本实用新型提供一种含磷阻燃剂废水处理设备，包括第一高级氧化处理单元，与第一高级氧化处理单元的入口依次连接的一号泵、第一循环批处理罐，与第一高级氧化处理单元的出口连接的第一热交换器，与一号泵连接的第二循环批处理罐，与第二循环批处理罐的出口依次连接的二号泵、第二高级氧化处理单元，与第二高级氧化处理单元的出口连接的第二热交换器和与第一高级氧化处理单元、第二高级氧化处理单元均连接的太阳能电池；\n[0007] 第一热交换器的出口与第一循环批处理罐的入口连接，第二热交换器的出口与第二循环批处理罐的入口连接，第二循环批处理罐的入口通过一号泵与第一循环批处理罐的出口连接。\n[0008] 本实用新型所述的一种含磷阻燃剂废水处理设备，作为优选方式，还包括与第一高级氧化处理单元和第二高级氧化处理单元的出口均连接的尾气净化系统。\n[0009] 本实用新型所述的一种含磷阻燃剂废水处理设备，作为优选方式，还包括与第二循环批处理罐的入口依次连接的三号泵和辅助试剂加料罐。\n[0010] 本实用新型所述的一种含磷阻燃剂废水处理设备，作为优选方式，第一高级氧化处理单元和第二高级氧化处理单元均设置金刚石膜电极。\n[0011] 本实用新型所述的一种含磷阻燃剂废水处理设备，作为优选方式，一号泵与第二循环批处理罐之间的管道上设置阀门。\n[0012] 从掺硼金刚石电极的高级氧化设备设计方面来看，高级氧化工艺需要电能，采用太阳能直流电，废水处理成本更低，日间电源可以来自太阳能，夜间电源可以来自电网。\n[0013] 从反应的机理来看，掺硼金刚石电极产生的羟基自由基尽管具有强氧化性，对于浓度很高的污染物质具有高效性，如高浓度的有机磷，但是随着可以处理过程的进行，大量有机磷被被氧化成为无机磷，有机磷在废水中的含量越来越低，有机磷与羟基自由基的接触频率越来越低，高电流密度的利用率较低，此时，可以通过泵将第一批次的污水从第一处理单元输送到第二处理单元，然后在第一处理单元加入第二批次的污水，恢复有机磷的浓度，提高电流的利用率。\n[0014] 本实用新型的原理为1000‑2000安/平米电流强度的电流利用率是最高的，尽管可以把电流强度调整为200安/平米‑500安/平米，但是这个的利用率较低，对于批次处理尽量以增加COD的方式进行，如果可以实现相对连续化的处理方式，就可以建立第三、第四、第五等数个处理单元，按照废水实际的COD和紧急排放的特殊COD来确定每个单元的电流密度，最后的一个或者几个单元会采用低电流强度，在短时间内达到无机磷转化或者进入生化。\n[0015] 在两个单元体系中，通过泵在两个单元中的往复输送，实现混合，尽管有稀释，但是还是把COD保持在较高的水平，可以同时以高电流强度进行运行。\n[0016] 在多单元体系统中，最后的单元往往只需很少时间的低电流强度的处理就可以达到处理标准，但是对于投入资金相对较高。所以，我们考虑一个相对合理的方案。\n[0017] 第二处理单元选择方案一，依然采用掺硼金刚石电极处理污水，电流强度调整到\n200安/平米‑500安/平米，将有机磷全部转化为无机磷，提高电流的利用率，降低处理成本；\n[0018] 第二单元处理方案二，依然采用掺硼金刚石电极处理污水，电流强度调整到200安/平米‑500安/平米，在BOD/COD>0.7的情况下，让污水进入生化处理单元，提高电流的利用率，降低处理成本；\n[0019] 第二单元处理方案三，在掺硼金刚石电极处理单元加入硫化物，如过二硫酸钠、硫酸钠，但不仅限于这两种硫化物，有机磷与硫化物按照1：20的分子量配比，通过电化学产生的硫酸根自由基(·SO4)，与金刚石产生的羟基自由基BDD(·OH)协同作用，采用1000‑2000安 /平米的电流密度，优选2000安/平米，可高效率的完成剩余有机磷的转化，提高电流的利用率，降低处理成本；\n[0020] 第二单元处理方案四，在掺硼金刚石电极处理单元加入二价铁离子，浓度在0.25‑\n2+\n1.0mM Fe ，采用1000‑2000安/平米的电流密度，优选2000安/平米，辅助产生更多的羟基自由基Fe(III)(·OH)，与金刚石膜产生的羟基自由基BDD(·OH)共同捕捉有机磷，高效率的完成剩余有机磷的转化，提高电流的利用率，降低处理成本。\n[0021] 本实用新型具有以下优点：\n[0022] (1)节约能源，高级氧化工艺需要电能，采用太阳能直流电，废水处理成本更低，日间电源可以来自太阳能，夜间电源可以来自电网；\n[0023] (2)通过工艺设计，通过泵将第一批次的污水从第一高级氧化处理单元所在的第一处理单元输送到第二高级氧化处理单元所在的第二处理单元，然后在第一处理单元加入第二批次的污水，恢复有机磷的浓度，提高电流的利用率，降低处理成本，使含有机磷废水的掺硼金刚石膜处理工艺成为可能。\n附图说明\n[0024] 图1为一种含磷阻燃剂废水处理设备结构示意图。\n[0025] 附图标记：\n[0026] 1、第一高级氧化处理单元；2、一号泵；3、第一循环批处理罐；4、第一热交换器；5、第二循环批处理罐；6、二号泵；7、第二高级氧化处理单元；8、第二热交换器；9、太阳能电池；\n10、尾气净化系统；11、三号泵；12、辅助试剂加料罐。\n具体实施方式\n[0027] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。\n[0028] 实施例1\n[0029] 如图1所示，一种含磷阻燃剂废水处理设备，包括第一高级氧化处理单元1，与第一高级氧化处理单元1的入口依次连接的一号泵2、第一循环批处理罐3，与第一高级氧化处理单元1的出口连接的第一热交换器4，与一号泵2连接的第二循环批处理罐5，与第二循环批处理罐5的出口依次连接的二号泵6、第二高级氧化处理单元7，与第二高级氧化处理单元7的出口连接的第二热交换器8，与第一高级氧化处理单元1、第二高级氧化处理单元7均连接的太阳能电池9，与第一高级氧化处理单元1和第二高级氧化处理单元7的出口均连接的尾气净化系统10和与第二循环批处理罐5的入口依次连接的三号泵11、辅助试剂加料罐12；\n[0030] 第一热交换器4的出口与第一循环批处理罐3的入口连接，第二热交换器8的出口与第二循环批处理罐5的入口连接，第二循环批处理罐5的入口通过一号泵2与第一循环批处理罐3的出口连接；\n[0031] 第一高级氧化处理单元1和第二高级氧化处理单元7均设置金刚石膜电极；\n[0032] 一号泵2与第二循环批处理罐5之间的管道上设置阀门。\n[0033] 实施例2\n[0034] 如图1所示，一种含磷阻燃剂废水处理设备，包括第一高级氧化处理单元1、一号泵\n2、第一循环批处理罐3、第一热交换器4、第二循环批处理罐5、二号泵6、第二高级氧化处理单元7、第二热交换器 8、太阳能电池9、尾气净化系统10、三号泵11、辅助试剂加料罐12；\n[0035] 实施例1‑2的使用方法为：\n[0036] 第一处理单元包括第一高级氧化处理单元1、一号泵2、第一循环批处理罐3、第一热交换器4；\n[0037] 第二处理单元包括第二循环批处理罐5、二号泵6、第二高级氧化处理单元7、第二热交换器8、三号泵11、辅助试剂加料罐12；\n[0038] 两套系统共用尾气净化系统10和太阳能电池系统8。\n[0039] 第一处理单元的运行，废水在第一循环批处理罐3中以内循环的方式进入第一高级氧化处理单元1，有机磷类或者有机磷酸酯与掺硼金刚石膜电极表面产生的羟基自由基充分接触，被夺走电子，失去稳定结构，在羟基自由基不断地接触反应中，逐渐被氧化成为无机磷。\n[0040] 第一处理单元实行全自动运行，通过一号泵2驱动，实现循环处理；\n[0041] 第一处理单元在废水处理过程中，将产生氢气、二氧化碳等尾气，通过尾气净化系统8处理并排出室外。\n[0042] 第一处理单元在废水处理过程中，发生化学分解反应，电极加热，水温升高，通过第一热交换器4，把温度降低，保持在75度之内。\n[0043] 第一高级氧化处理单元1需要电能，日间电源来自太阳能，夜间电源可以来自电网，这样可以让日间处理费用降到最低。\n[0044] 第一处理单元将废水的BOD/COD>0.4后，可以将废水通过一号泵2运输到第二处理单元的第二循环批处理罐5，通过二号泵6在第二高级氧化处理单元7中进行循环处理。\n[0045] 第二高级氧化处理单元7的处理有一下四种方案：\n[0046] 方案一，电流强度调整到200安/平米‑500安/平米，将有机磷全部转化为无机磷。\n[0047] 方案二，电流强度调整到200安/平米‑500安/平米，在 BOD/COD>0.7的情况下，让污水进入生化处理单元。\n[0048] 方案三，在此单元的辅助试剂加料罐12加入硫化物，如过二硫酸钠、硫酸钠，有机磷与硫化物按照1：20的分子量配比，通过三号泵11把硫化物输送到此单元，在第二高级氧化处理单元7的电化学工艺中产生硫酸根自由基，与金刚石产生的羟基自由基协同作用，采用1000‑2000安/平米的电流密度，优选2000安/平米，分解有机磷，转化成无机磷。\n[0049] 方案四，在此单元加入二价铁离子，浓度在0.25‑1.0mM Fe2+，辅助产生更多的羟基自由基Fe(III)(·OH)，与金刚石膜产生的羟基自由基BDD(·OH)共同捕捉有机磷，采用\n1000‑2000安/平米的电流密度，优选2000安/平米。\n[0050] 高级氧化处理后的有机磷类或者有机磷酸酯，将被转化成为无机磷，采用聚铁絮凝沉淀工艺可以将无机磷去除。\n[0051] 高级氧化处理的效果非常好，去除率达到99.95％，处理后的废水含有总磷符合《污水综合排放标准》。\n[0052] 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

暂无