本發(fā)明涉及一種廢水處理系統(tǒng)，特別是一種對含氟工業(yè)污水進(jìn)行處理的系統(tǒng)，并提供了處理工藝。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)上，含氟廢水的處理方法有：電化學(xué)法、離子吸附交換法和化學(xué)混凝沉淀法等，近來，又出現(xiàn)了液膜分離法及絮凝法等新的處理手段。值得一提是絮凝法，它是在化學(xué)混凝沉淀法的基礎(chǔ)上，加入絮凝劑進(jìn)一步加以處理，特別是近來天然改性高分子絮凝劑的推廣應(yīng)用，使得絮凝劑處理含氟廢水不但效果好，速度快，而且成本低，操作簡單，易于推廣。

電凝聚法是一種處理低氟含量廢水的方法，將濃度為20mg/L的含氟廢水降為含氟1～2mg/L以下。其基本原理是將鋁鎂合金電極置于廢水中，通直流電，使電極電離出鋁鎂離子生成活性絮狀沉淀，來吸附除去氟離子。但由于合金電極易鈍化而失去作用，有人采用新的電凝聚裝置。該法處理后無污染，且設(shè)備簡單，可連續(xù)生產(chǎn)，但只能處理低氟廢水。

電滲析法是在外加電場的作用下，用選擇透過性膜，使氟離子及水中其它礦物離子都被遷移而除去。國內(nèi)有人實(shí)驗(yàn)用苯乙烯磺酸型陽離子交換膜和乙季銨型陰離子交換膜，可將含氟49.7～18.4mg/L左右的水降至7mg/L以下。此法操作簡單，在除去氟離子時(shí)，同時(shí)能除去礦物鹽。但設(shè)備投資大，膜的種類和壽命尚待研究。

離子吸附交換法是利用離子交換劑將水溶液中的氟離子交換吸附除去，代表方法是活性氧化鋁法。活性氧化鋁對F-有強(qiáng)的選擇性和親和性，而且其表面積大吸附性好，用于含氟廢水的深度處理。活性氧化鋁一般呈凝膠狀，用Al2O3·mH2O表示，處理過程如下：

活化：Al2O3·mH2O+Al2(SO4)3Al2O3·Al2(SO4)3·mH

除氟：Al2O3·Al2(SO4)·mH2O+6F-

Al2O3·2AlF3·mH2O+3SO42-

再生：Al2O3·2AlF3·mH2O+Al2(SO4)3Al2O3·Al2(SO4)3·mH2O+2AlF3

活性氧化鋁法處理含氟廢水選擇性和效果好，但成本高，交換劑再生頻繁，適用于小型水處理工程。

液膜法就是由一種表面活性劑構(gòu)成膜溶液，隔開兩個(gè)不混溶相(料液相和反萃相)，使得料液相中特定的離子通過液膜被萃取到反萃相中。本法對離子有高選擇性，速度快，處理量大，而且能處理稀溶液。但是，雖然液膜法投資省、效率高，但是還需進(jìn)一步研制新型表面活性劑并進(jìn)行機(jī)理研究，以突破工業(yè)化難點(diǎn)。

化學(xué)沉淀法是向含氟廢水中加入某種陽離子與氟離子產(chǎn)生難溶物而與水分離除去，一般用于處理高氟水(10000mg/L以下)?；炷恋矸ㄊ窍驈U水中加入混凝劑，混凝劑中的金屬離子水解生成細(xì)微的膠核與絮絨體，吸附氟離子產(chǎn)生共沉淀除氟，該法主要進(jìn)行含氟廢水深度處理。

針對現(xiàn)有技術(shù)，研究一種使用系統(tǒng)簡便，工藝流程精化的含氟工業(yè)廢水處理系統(tǒng)尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是改變傳統(tǒng)的污水處理方式，簡化處理系統(tǒng)，精化工藝流程，在具體的操作中減少成本，使處理后的水質(zhì)可以回用，無二次污染。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種含氟工業(yè)污水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理系統(tǒng)裝置包括反應(yīng)系統(tǒng)、后期過濾系統(tǒng)、壓濾機(jī)和化學(xué)儲液罐，所述反應(yīng)系統(tǒng)依次為氣浮分離池、一級沉淀池、調(diào)節(jié)反應(yīng)池、二級沉淀池和中和塔，所述后期過濾系統(tǒng)依次為陶?；钚蕴课酱?、反滲透、陰陽離子混合樹脂、紫外線消毒塔，所述壓濾機(jī)設(shè)有兩個(gè)，分別連接于一級沉淀池和二級沉淀池的一側(cè)，所述化學(xué)儲液罐包括硫酸鎂儲罐、聚合氯化鋁鐵儲罐、氫氧化鈣儲罐、聚丙酰胺儲罐和次氯酸儲罐。

進(jìn)一步的，所述處理工藝包括步驟如下：

步驟一：將含氟工業(yè)廢水收集到集水池；

步驟二：集水池內(nèi)污水通過輸送系統(tǒng)將污水輸送到調(diào)節(jié)反應(yīng)池，然后加入氫氧化鈣乳液進(jìn)行常溫反應(yīng)，攪拌反應(yīng)1～2h后，使鈣離子與氟離子生成氟化鈣，期間保證氫氧化鈣在水溶液中過量，pH最終控制10～11之間；

步驟三：將反應(yīng)后污水輸送到一級沉淀池，然后加硫酸使污水pH調(diào)到7～8，攪拌20～30min，加入聚丙酰胺絮凝劑攪拌30～60min，然后靜置沉淀1～180min后將污水分離，濁液輸送到壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾作業(yè)，清夜輸送到下一工序。壓濾機(jī)作業(yè)產(chǎn)生的固體濾餅收集處理，產(chǎn)生的清液返回到一級沉淀池；

步驟四：將經(jīng)過一級沉淀處理后的污水輸送到氣浮分離池，打開池底空氣排入系統(tǒng)，形成氣體攪拌，然后加入碳酸鎂粉劑，開啟超聲波均質(zhì)儀，保證碳酸鎂混勻快速進(jìn)行水解并與氟離子進(jìn)行反應(yīng)，碳酸鎂水解生成的難溶物及二氧化碳?xì)怏w，氟離子與鎂離子進(jìn)行反應(yīng)生產(chǎn)氟化鎂沉淀物，氟化鎂微溶于水，此過程對氟離子進(jìn)行二次反應(yīng)處理，鈣離子與碳酸根離子生成碳酸鈣沉淀物，此過程中保證碳酸鎂加入過量。反應(yīng)過程30～120min；

步驟五：將加過碳酸鎂的污水通入二級沉淀池，加入聚合氯化鋁鐵溶液，絮凝靜置時(shí)間在30～60min，使溶液中的氟化鎂、氫氧化鎂、碳酸鈣等固體物與清液沉淀分離，濁液進(jìn)入壓濾機(jī)處理，清液進(jìn)入到下一道工序，此時(shí)清液中氟離子含量小于5mg/L；

步驟六：將清液輸送到中和池加入次氯酸溶液進(jìn)行中和處理，使pH值在7.5～8之間；

步驟七：將以上溶液輸送到消毒池，加入次氯酸水溶液，靜置消毒漂白30分鐘，對清水進(jìn)行消毒處理，pH值調(diào)整在6.5～7.5之間；

步驟八：將處理好的合格水通過陶?；钚蕴课酱玻瑢ζ渲械奈⒘糠x子、鈣離子、氯離子、硫酸根離子及鎂離子進(jìn)一步吸附消除，然后通過反滲透后電阻率控制在0.1～1MΩ·cm之間，通過陰陽離子樹脂后電阻率在3MΩ·cm以上達(dá)到純水等級；

步驟九：純水經(jīng)過紫外線消毒后排除出，達(dá)到可飲用級別。

進(jìn)一步的，所述硫酸鎂儲罐與氣浮分離池連接。

進(jìn)一步的，所述聚丙酰胺儲罐與一級沉淀池連接。

進(jìn)一步的，所述氫氧化鈣儲罐與調(diào)節(jié)反應(yīng)池連接。

進(jìn)一步的，所述聚合氯化鋁儲罐與二級沉淀池連接。

進(jìn)一步的，所述次氯酸儲罐與中和塔連接。

進(jìn)一步的，所述步驟四中pH最終控制8～9之間。

進(jìn)一步的，所述步驟五中的反應(yīng)PH值調(diào)整到8～9之間。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明為一種含氟工業(yè)污水的處理系統(tǒng)，此系統(tǒng)通過多種裝置的集合，能夠更系統(tǒng)全面的對含氟的污水進(jìn)行去污處理。

本發(fā)明處理系統(tǒng)的凈水處理原理如下：

采用絮凝一氣浮一吸附相結(jié)合的工藝處理含氟廢水。利用鋁離子的三種機(jī)理來去除氟離子，即：

(1)吸附。鋁鹽絮凝除氟過程中生成的具有很大表面積的無定性Al(OH)₃(am)原體對氟離子產(chǎn)生氫鍵吸附，氟離子半徑小，電負(fù)性強(qiáng)，這一吸附方式很容易發(fā)生。

(2)離子交換。氟離子與氫氧根的半徑及電荷都相近，鋁鹽絮凝除氟過程中，投加到水中的A1₁₃O₄(OH)₁₄⁷⁺等聚陽離子及水解后形成的無定性Al(OH)₃(am)沉淀，其中的OH^-與F^-發(fā)生交換，這一交換過程是在等電荷條件下進(jìn)行的。

(3)絡(luò)合沉淀。F^-能與Al³⁺等形成從AlF²⁺、AlF²⁺、AlF₃到AlF₆^3-6種絡(luò)合物，絡(luò)合沉降而去除F^-。

絡(luò)合離子方程式如下：

F^-+Al³⁺→AlF²⁺↓+AlF₂⁺↓+AlF₃↓+AlF₄^-↓+AlF₅^2-↓+AlF₆^3-↓

絮凝產(chǎn)生的絮狀物通過氣浮裝置達(dá)到有效的固液分離，出水經(jīng)過砂濾再通過活性炭吸附后排放。

本發(fā)明中還運(yùn)用了多種液體儲罐。

其中，聚丙烯酰胺使懸浮物質(zhì)通過電中和，架橋吸附作用，起絮凝作用。通過機(jī)械的、物理的、化學(xué)的作用，起粘合作用。聚丙烯酰胺有效地降低流體的摩擦阻力，水中加入微量PAM就能降阻50-80％。在中性和酸條件下均有增稠作用，當(dāng)PH值在10以上聚丙烯酰胺易水解。呈半網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，增稠將更明顯。

聚合氯化鋁鐵(PAFC)是由鋁鹽和鐵鹽混凝水解而成一種無機(jī)高分子混凝劑，依據(jù)協(xié)同增效原理，加入單質(zhì)鐵離子或三氧化鐵和其它含鐵化合物復(fù)合而制得的一種新型高效混凝劑。

它集鋁鹽和鐵鹽各自優(yōu)點(diǎn)，對鋁離子和鐵離子的形態(tài)都有明顯改善，聚合程度大為提高。取鋁、鐵混凝劑各自對氣浮操作有利之處，改善聚合氯化鋁的混凝性能；對高濁度水和低溫低濁水的凈化處理效果特別明顯，可不加堿性助劑或其它助凝劑。

碳酸鋁水解：3CO32-+2Al 3++6H2O＝2Al(OH)3↓+3CO2↑+3H2O

生成后的碳酸鋁立即與水反應(yīng)生成氫氧化鋁和二氧化碳。這是因?yàn)樯傻奶妓徜X中，鋁、碳、氧之間的化學(xué)鍵(氧鍵)太弱〔比氫氧化銀還弱〕，所以遇水就立即水解生成氫氧化鋁和二氧化碳。

雙水解：Al2(CO3)3+3H2O＝2Al(OH)3↓+3CO2↑

溶液中鋁離子遇到碳酸根離子就會雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳，所以在溶液中是得不到碳酸鋁的。

綜上，本發(fā)明改變了以往在污水處理中存在的針對性差、成本高及無法回用的問題，實(shí)現(xiàn)了更完善的污水處理流程。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種含氟工業(yè)污水的處理系統(tǒng)中污水處理系統(tǒng)的示意圖。

圖2為本發(fā)明一種含氟工業(yè)污水的處理系統(tǒng)的具體實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行闡述。

如圖1所示，本發(fā)明是一種含氟工業(yè)污水的處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)裝置包括反應(yīng)系統(tǒng)、后期過濾系統(tǒng)、壓濾機(jī)和化學(xué)儲液罐，所述反應(yīng)系統(tǒng)依次為氣浮分離池、一級沉淀池、調(diào)節(jié)反應(yīng)池、二級沉淀池和中和塔，后期過濾系統(tǒng)依次為陶?；钚蕴课酱?、反滲透、陰陽離子混合樹脂、紫外線消毒塔，壓濾機(jī)設(shè)有兩個(gè)，分別連接于一級沉淀池和二級沉淀池的一側(cè)，所述化學(xué)儲液罐包括硫酸鎂儲罐、聚合氯化鋁鐵儲罐、氫氧化鈣儲罐、聚丙酰胺儲罐和次氯酸儲罐。

其中，硫酸鎂與氣浮分離池連接。聚丙酰胺儲罐與一級沉淀池連接。氫氧化鈣儲罐與調(diào)節(jié)反應(yīng)池連接。聚合氯化鋁與二級沉淀池連接。次氯酸儲罐與中和塔連接。

處理工藝包括步驟如下：

步驟一：將含氟工業(yè)廢水收集到集水池；

步驟二：集水池內(nèi)污水通過輸送系統(tǒng)將污水輸送到調(diào)節(jié)反應(yīng)池，然后加入氫氧化鈣乳液進(jìn)行常溫反應(yīng)，攪拌反應(yīng)1h后，使鈣離子與氟離子生成氟化鈣，期間保證氫氧化鈣在水溶液中過量，pH最終控制10～11之間；

步驟三：將反應(yīng)后污水輸送到一級沉淀池，然后加硫酸使污水pH調(diào)到7～8，攪拌30min，加入聚丙酰胺絮凝劑攪拌30min，然后靜置沉淀60min后將污水分離，濁液輸送到壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾作業(yè)，清夜輸送到下一工序。壓濾機(jī)作業(yè)產(chǎn)生的固體濾餅收集處理，產(chǎn)生的清液返回到一級沉淀池；

步驟四：將經(jīng)過一級沉淀處理后的污水輸送到氣浮分離池，打開池底空氣排入系統(tǒng)，形成氣體攪拌，然后加入碳酸鎂粉劑，開啟超聲波均質(zhì)儀，保證碳酸鎂混勻快速進(jìn)行水解并與氟離子進(jìn)行反應(yīng)，碳酸鎂水解生成的難溶物氫氧化鎂及二氧化碳?xì)怏w，氟離子與鎂離子進(jìn)行反應(yīng)生產(chǎn)氟化鎂沉淀物，氟化鎂微溶于水，此過程對氟離子進(jìn)行二次反應(yīng)處理，鈣離子與碳酸根離子生成碳酸鈣沉淀物，此過程中保證碳酸鎂加入過量。反應(yīng)過程100min，pH最終控制8～9之間；

步驟五：將加過碳酸鎂的污水通入二級沉淀池，加入聚合氯化鋁鐵溶液，絮凝靜置時(shí)間在30min，使溶液中的氟化鎂、氫氧化鎂、碳酸鈣等固體物與清液沉淀分離，濁液進(jìn)入壓濾機(jī)處理，清液進(jìn)入到下一道工序，此時(shí)清液中氟離子含量小于5mg/L，PH值調(diào)整到8～9之間；

步驟六：將清液輸送到中和池加入次氯酸溶液進(jìn)行中和處理，使pH值在7.5～8之間；

步驟七：將以上溶液輸送到消毒池，加入次氯酸水溶液，靜置消毒漂白30分鐘，對清水進(jìn)行消毒處理，pH值調(diào)整在6.5～7.5之間；

步驟八：將處理好的合格水通過陶?；钚蕴课酱?，對其中的微量氟離子、鈣離子、氯離子、硫酸根離子及鎂離子進(jìn)一步吸附消除，然后通過反滲透后電阻率控制在0.1～1MΩ·cm之間，通過陰陽離子樹脂后電阻率在3MΩ·cm以上達(dá)到純水等級；

步驟九：純水經(jīng)過紫外線消毒后排除出，達(dá)到可飲用級別。

具體應(yīng)用實(shí)例

如圖2所示，某半導(dǎo)體廠含氟廢水平均進(jìn)口濃度為165.54m/L，pH＝2.39，排放水量為50m³/d。

生產(chǎn)廢水首先流入調(diào)節(jié)沉淀池，然后由泵提入絮凝反應(yīng)池，同時(shí)通過自動加藥機(jī)投加藥劑NaOH，2‰聚鋁及0.005‰的PAM助凝劑，進(jìn)行絮凝反應(yīng)。加藥過程中，觀察pH值顯示儀的讀數(shù)，根據(jù)聲值調(diào)節(jié)NaOH的投加量，控制pH在7左右。絮凝反應(yīng)時(shí)間約為15min。出水自流入氣浮分離池，由溶氣釋放器中釋放出來的溶氣水將絮凝后的沉淀托出水面，在液面上形成沉淀物浮渣，浮渣經(jīng)刮渣機(jī)刮出后進(jìn)入干化箱，靜沉后的清潔液再流入調(diào)節(jié)沉淀池，沉渣干化后可外運(yùn)填埋或焚燒處理。氣浮分離池下部的清液自流入清水池中，部分清水由溶氣泵提入溶氣罐，作為氣浮用的溶氣水，其余的清水由泵提入砂濾塔，經(jīng)過砂濾的水再進(jìn)入活性炭吸附罐進(jìn)行深度處理，最后直接排放。

在調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)pH值對各階段的處理效果有一定影響(表1)。

由表1可見，當(dāng)聲值控制在7.0左右時(shí)處理效果最佳。

運(yùn)行效果：這套處理設(shè)施竣工投用以來，經(jīng)環(huán)境監(jiān)測權(quán)威機(jī)構(gòu)多次對設(shè)施進(jìn)出口F-濃度進(jìn)行采樣監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明，該含氟廢水處理設(shè)備出口排放物中的州值均在6.5-7之間，F(xiàn)-的濃度均小于5mg/L，排放指標(biāo)均達(dá)到了國家污水綜合排放一級標(biāo)準(zhǔn)，除F-效率達(dá)98.9％。

由此可見，本發(fā)明改變了以往在污水處理中存在的針對性差、成本高及無法回用的問題，實(shí)現(xiàn)了更完善的污水處理流程。

以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。