CN110590027A - 一种工业排污水的除氟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属污水处理的技术领域，为解决目前含氟废水处理后难以满足氟化物≤1mg/L的排放标准，而电渗析法和电絮凝法耗电量高，反渗透法对进水水质要求较高、产水率低等问题，提供一种工业排污水的除氟方法。污水进入微电解反应池前先酸化，微电解反应池内设铁碳，压缩空气曝气；进入混凝沉淀反应池前加活性氢氧化钙，调整pH值在8.5‑9.5，混凝沉淀反应池内加入除氟剂，曝气装置搅拌反应后，外排到澄清池；进入澄清池前滴加絮凝剂，澄清池内絮凝沉降，取上清液分析。实现外排水氟离子浓度在1mg/L以下。效果明显，工艺流程简单，控制方便可靠，满足企业降低污水处理成本，实现了氟离子的有效去除，满足了企业环保和生产经营的需要。

Description

一种工业排污水的除氟方法
技术领域
本发明属于污水处理的技术领域，具体涉及一种工业排污水的除氟方法，用于化工、燃煤发电厂、煤矿及其他含氟污水外排或循环使用前对其氟离子进行固化去除，以满足外排水的环保要求及循环水的工艺稳定需要。
技术背景
氟是人体必需的微量元素，是形成坚硬骨骼和牙齿不可或缺的物质成分，可以防止龋齿，维持人体正常的钙磷代谢，提高生物体的抗衰老能力。但人体每日氟离子摄取量高出4mg就会发生氟中毒和多种不良后果。
随着国家环保要求的不断提高，含氟废水的治理不仅是煤化工企业和煤矿的问题，也是钢铁、冶金、纺织、印染等排污企业都要面对的新问题和新挑战。对于氟化物浓度较高的废水往往是联合多种方法处理后方能使出水的氟化物浓度低于10mg/L，要满足氟化物含量低于1mg/L，必须经过深度除氟处理。
目前含氟废水的处理方法有多种，主要有化学沉淀法、混凝沉淀法、电渗析法、电絮凝法、反渗透法、离子交换树脂法、吸附法等。高浓度含氟废水的治理，工业上通常采用化学沉淀法+混凝沉淀法联合使用的方法，除氟效果一般可满足氟化物<10mg/L。而要满足氟化物≤1mg/L的排放标准，则需继续进行深度除氟处理。其中，电渗析法和电絮凝法耗电量高，反渗透法对进水水质要求较高、产水率低，在深度除氟领域应用较少。
发明内容
本发明为了解决目前含氟废水处理后难以满足氟化物≤1mg/L的排放标准，而采用电渗析法和电絮凝法耗电量高，反渗透法对进水水质要求较高、产水率低，在深度除氟领域应用较少等问题，提供了一种工业排污水的除氟方法。
本发明由如下技术方案实现的：一种工业排污水的除氟方法，将微电解、化学沉淀和混凝沉淀结合除氟；污水进入微电解反应池前先酸化至pH值为3--5，微电解反应池内设置铁碳，同时用压缩空气曝气；微电解后的污水进入混凝沉淀反应池前，加入活性氢氧化钙助剂，调整pH值在8.5-9.5，在混凝沉淀反应池内加入除氟剂，曝气装置搅拌反应后，外排到澄清池；处理后的水进入澄清池前滴加絮凝剂，在澄清池内进行絮凝沉降，取上清液分析。
所述污水酸化处理采用硫酸、盐酸或其他酸性材料。
所述污水酸化处理优选采用聚合硫酸铁或聚合硫酸铝进行酸化。
所述铁碳为半焦化干馏型铁碳，一次性加入、底部进水，pH值控制为3-5。
所述铁碳为粉状铁碳原料，粒度90μm以下含量＞90%；Fe2O3控制在25%~~60%；有效碳含量在15%~30%。
所述除氟剂为高纯聚合氯化铝；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺PAM。
所述污水中氟离子浓度为50mg/L~65mg/L，水量为120L/h；铁碳加入量为2.8~3.9g/L；酸化处理用聚合硫酸铁用量为1500~~1800ppm；活性氧化钙助剂用量1000~~1500ppm；除氟剂2800~~3428ppm。
本发明将微电解及化学沉淀法和混凝沉淀法有机结合；利用在化学沉淀法+混凝沉淀法基础上，通过铁碳微电解实现了深度除氟，且能有效控制成本，在工业排污水除氟领域具有广泛的市场需求。
本发明在污水酸化预处理后进入铁碳微电解反应器，在此处采用空气曝气一定时间后，添加活性氢氧化钙进行化学固氟处理+聚合氯化铝混凝沉淀；也可以根据污水不同，将聚合氯化铝在污水酸化环节加入，经过铁碳微电解后添加活性氢氧化钙完成深度除氟流程；以上调整均可取得良好的深度除氟效果。
本发明一次性投入较低，相对于离子交换、电絮凝、电渗析等方式，本发明具有特别明显的优势；原料来源广、价格低廉，运行成本低；用聚合硫酸铁等代替硫酸、盐酸等腐蚀性酸性液体，工艺操作危险性大大降低；除氟效果好，各环节互为保安，能确保出水氟离子有效控制在1mg/L以下；没有反冲洗及污水回流等复杂工艺流程，各环节动设备较少，生产组织和操作简单，***运行稳定可靠，可以满足长周期稳定运行需要。
具体实施例
某煤化工公司气化***采用航天炉，原料煤为晋城无烟煤，煤质差，灰熔点高，现有气化灰水***排污量70m³/h ，排污水氟离子指标均较高，为满足环保要求，必须对此气化灰水中氟离子进行重点降低处理，达到1mg/L指标要求。
表 1 气化排污水水质指标表
实验室烧杯试验：试验在前期基础数据试验基础上进行优化验证试验；铁碳微电解酸的添加以测试pH值对微电解效果的影响；助剂添加以在预判的合理pH值基础上进行调整优化；在各药剂大致稳定基础上，验证氟离子浓度控制在1mg/L的稳定性；药剂情况：酸以硫酸铁，浓度为30%；助剂为活性氢氧化钙；除氟剂为高纯聚合氯化铝。试验数据如表2所示。
表2：实验室烧杯实验数据
根据烧杯优化验证试验可以确认，采用本发明所述方法，可以将氟离子浓度稳定控制在1mg/L以下。
某化工公司中试实验：某煤化工单位，选择反应池为120L，小时水量控制在120L/h；原水去运行中排污水采样口出水，水质与生产***保持一致，氟离子浓度在50mg/L~65mg/L。试验装置模拟现场生产工艺流程，反应池容积缩小1000倍（现场为120m3），采用本发明所述方法进行除氟，具体方法如下：
将微电解、化学沉淀和混凝沉淀结合除氟；污水进入微电解反应池前先酸化至pH值为3--5，微电解反应池内设置铁碳，同时用压缩空气曝气；微电解后的污水进入混凝沉淀反应池前，加入活性氢氧化钙助剂，调整pH值在8.5-9.5，在混凝沉淀反应池内加入除氟剂，曝气装置搅拌反应后，外排到模拟澄清池；处理后的水进入澄清池前滴加絮凝剂，在澄清池内进行絮凝沉降，取上清液分析。
本次试验用水为2#塔排排污水，原水氟离子为55mg/L，黄药浓度为20%，硫酸铁浓度为30%，连续测试。
加药量：铁碳加入量为2.8~3.9g/L（按照小时水量8小时加一次）；硫酸铁用量为1500~~1800ppm；助剂用量1000~~1500ppm；聚合氯化铝2800~~3428ppm。
中试效果：***连续运行，出口氟离子浓度三小时取样测试一次。调试稳定后，氟离子可以稳定控制在0.54~~0.98mg/L之间。
综上所述，本发明所涉及的工业排污水的除氟方法，可以非常稳定地将原水氟离子浓度＞50mg/L的工业污水氟离子降低到1mg/L以下。本发明专利相对于树脂吸附等粒子交换方法，工艺流程简单、***稳定可靠、经济上更具有优势，是一种可以推广应用的新型除氟技术。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种工业排污水的除氟方法，其特征在于：将微电解、化学沉淀和混凝沉淀结合除氟；污水进入微电解反应池前先酸化至pH值为3--5，微电解反应池内设置铁碳，同时用压缩空气曝气；微电解后的污水进入混凝沉淀反应池前，加入活性氢氧化钙助剂，调整pH值在8.5-9.5，在混凝沉淀反应池内加入除氟剂，曝气装置搅拌反应后，外排到澄清池；处理后的水进入澄清池前滴加絮凝剂，在澄清池内进行絮凝沉降，取上清液分析。
2.根据权利要求1所述的一种工业排污水的除氟方法，其特征在于：所述污水酸化处理采用硫酸、盐酸或其他酸性材料。
3.根据权利要求2所述一种工业排污水的除氟方法，其特征在于：所述污水酸化处理采用聚合硫酸铁或聚合硫酸铝进行酸化。
4.根据权利要求1所述的一种工业排污水的除氟方法，其特征在于：所述铁碳为半焦化干馏型铁碳，一次性加入、底部进水，pH值控制为3-5。
5.根据权利要求4所述的一种工业排污水的除氟方法，其特征在于：所述铁碳为粉状铁碳原料，粒度90μm以下含量＞90%；Fe2O3控制在25%~~60%；有效碳含量在15%~30%。
6.根据权利要求1所述的一种工业排污水的除氟方法，其特征在于：所述除氟剂为高纯聚合氯化铝；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺PAM。
7.根据权利要求1所述的一种工业排污水的除氟方法，其特征在于：所述污水中氟离子浓度为50mg/L~65mg/L，水量为120L/h；铁碳加入量为2.8~3.9g/L；酸化处理用聚合硫酸铁用量为1500~~1800ppm；活性氧化钙助剂用量1000~~1500ppm；聚合氯化铝2800~~3428ppm。
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