一種高濃度含氟廢水處理系統的製作方法

2023-07-03 22:35:06

專利名稱：一種高濃度含氟廢水處理系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種採用物理化學與生物處理方法用於治理高濃度含 氟廢水的一體化裝置系統，屬於環保技術領域。
背景技術：
氟是一種微量元素，長期飲用含量大於1.5mg/L的含氟水會給人體帶 來不利影響，嚴重的會引起氟斑牙和氟骨病。然而氟化物又是重要的化工 原料，廣泛應用於鋼鐵、金屬冶金、電鍍、電子、化肥、有機合成化工、 電子工業等諸多行業中，因而產生了大量高濃度含氟廢水，對人體健康和 水環境安全構成威脅。按照國家《汙水綜合排放標準》(GB8978-1996) — 級標準，氟離子濃度應少於10mg/L。目前國內外含氟廢水處理方法有很多 種，主要有化學沉澱法、混凝沉澱法、吸附法、電凝聚法、膜分離法等。 化學沉澱法主要是石灰沉澱法，利用石灰中的鈣離子與氟離子生成CaF2沉 澱而除去氟離子，優點在於價格便宜，但缺點是由於CaF2在18。C時的溶解 度是16.3mg/L,折算含氟7.7mg/L，因此只在理論上才勉強能達到《汙水綜 合排放標準》(GB8978-1996) —級標準。而實際運行過程中，由於氟離子 沉澱的不完全以及由於其它離子的絡合幹擾， 一般很難穩定達到氟離子 10mg/L的排放標準。混凝沉澱法比較常用的是釆用聚合氯化鋁(PAC)混 凝沉澱，其除氟機理較為複雜，主要有吸附，離子交換和絡合沉澱三種作 用，對於含低氟廢水去除效果較好，結合助凝劑PAM，能使氟離子濃度下 降至4-7mg/L，但對於高濃度含氟廢水而言處理成本太高。使用化學沉澱法 和混凝沉澱法一般就是採用反應沉澱池，向廢水中投加藥劑。吸附法、電 凝聚法及膜分離法多處於實驗室研究階段，存在成本高、處理效率不高等問題4艮少有工程應用實例。
高濃度含氟廢水除氟離子濃度較高外，往往伴隨著很高的有機物濃度，
其COD可達數千至上萬毫克每升，由於氟離子對微生物的毒害作用4艮難直接採用生化處理工藝，因此在採用生化工藝去除有機物之前需要進行除氟預處理，才能使高濃度含氟廢水真正達到《汙水綜合排放標準》(GB8978-1996) —級標準。
發明內容
本實用新型提供了 一種高濃度含氟廢水處理裝置系統，該系統通過利用化學沉澱、混凝沉澱和生化處理方法相結合而得以實現廢水中氟離子濃度的降低和廢水中有機物濃度的降低。
一種高濃度含氟廢水處理系統，包括進水口、出水口和池體，所述的池體依次分隔成調節池、 一級化學反應池、 一級沉澱池、二級化學反應池、二級沉澱池、三級混凝反應池、三級沉澱池和生化池，所有構築物採用一體化結構，無需管道連接。
所述調節池設有潛汙提升泵。
所述一級化學反應池、二級化學反應池和三級混凝反應池內設有攪拌裝置，採用穿孔管氣力攪拌。
各級沉澱池內設有導流筒，導流筒底的出水口處設有反射板，化學反應池和導流筒通過導流管連通，導流管離池底的距離為1.5~2.0m，導流管將化學反應池的廢水導進導流筒，廢水從導流筒流出時碰到反射板，避免引起沉澱池底部汙泥攪動。
各級沉澱池由隔板、溢流堰、斜板和底部導流板構成，斜板與水平的夾角為55-60° ;三個沉澱池的溢流堰高度逐級遞減5-15cm,以保證後續的反應池對沉澱池不產生攪動影響，三級沉澱池的溢流堰高度高於出水口中心標高。
各級化學反應池均設有相應的加藥系統， 一級加藥系統投加的為石灰乳和聚丙烯醯胺(PAM)， 二級加藥系統投加的為石灰乳和廢磷酸，三級加藥系統投加的為聚合氯化鋁(PAC)和PAM。各級沉澱池均設有排泥口，定期將裡面的汙泥排除。
各級加藥系統和調節池內的潛汙提升泵與可編程控制器(PLC)連接，受其控制。
生化池由上升格室和下降格室構成，頂部設有密封頂板，下降格室和上升格室的寬度比在1: 2~1: 4之間，保證反應器有更好的有機物去除效果，在上升格室設有球形填料，便於微生物更好的掛膜，根據實際情況上升格室和下降格室可設多組。
本實用新型系統的工作流程為高濃度含氟廢水經收集後，集中於調節池中進行水質、水量的調節；然後由泵提升至一級化學反應池，期間通過分別添加石灰乳化液和PAM助凝劑進行化學沉澱，攪拌反應完全後自流進入一級沉澱池進4於沉澱分離， 一級沉澱池的上清液進入二級化學反應池，投加石灰乳化液和磷酸的混合液進行二級化學沉澱，攪拌反應後自流進入二級沉澱池，經沉澱分離後，二級沉澱池的上清液進入三級混凝反應池，分別投加PAC混凝劑和PAM助凝劑進行三級混凝沉澱，混合反應後自流進入三級沉澱池；通過上述三級沉澱後的廢水進入生化池，有^L物^皮;徵生物降解成CH4、 C02和H20,出水能夠達到《汙水綜合排放標準》(GB8978-1996) 一級標準。
本系統的優勢在於
設計三級反應沉澱裝置，通過石灰-PAM化學沉澱，石灰-磷酸化學沉澱以及PAC-PAM混凝沉澱使高濃度含氟廢水能夠有效的去除，出水氟離子能夠穩定達到《汙水綜合排放標準》(GB8978-1996) —級標準；並且不同類型的沉澱的結合，充分發揮廉價石灰和高效PAC的作用，使整體處理成本最低，能應用於日排放量在20-1000噸且氟離子濃度大於1500mg/L的高濃度含氟廢水處理。


圖1為本實用新型系統的工作流程圖；圖2為本實用新型系統的結構示意圖。
具體實施方式

如圖2所示的廢水處理系統，包括進水口 1、出水口 12和池體2。池體由調節池3、 一級化學反應池4、一級沉澱池5、 二級化學反應池6、 二級沉澱池7、三級混凝反應池8、三級沉澱池9、生^fc池10構成，所有構築物採用一體化結構，無需管道連接。
調節池3設有潛汙提升泵13。
一級化學反應池4、 二級化學反應池6和三級混凝反應池8內均設有穿孔管14,通過向穿孔管14內鼓氣，達到氣力攪拌的作用。
一級沉澱池5、 二級沉澱池7和三級沉澱池9內均i殳有導流筒24，導流筒24底的出水口處設有反射板25,各級化學反應池和相應沉澱池內的導流筒24通過導流管26連通，導流管26離池底的距離為1.5 2.0m。
各級沉澱池均由隔板31、溢流堰、斜板18和底部導;;Oi 17構成，斜
板與水平的夾角為55-60°; —級沉澱池的溢流堰2i、 二級沉澱池的溢流堰22、三級沉澱池的溢流堰23高度逐級遞減5-15cm,以保證後續的M池對沉澱池不產生攪動影響，三級沉澱池的溢流堰23高度高於出水口 12中心標尚。
一級化學反應池4設有一級加藥系統28, 二級化學反應池6設有二級加藥系統29,三級混凝良應池S設有三級加藥系統30。各級沉澱池均設有排泥口 15，定期將裡面的汙泥排除。
各級加藥系統和調節池內的潛汙提升泵13採用PLC編程系統控制。
生化池10由若干組上升格室19和下降格室20構成，頂部設有密封頂板16，下降格室20和上升格室19的寬度比在1: 2~1: 4之間，保證反應器有更好的有機物去除效果，在上升格室19內設有天然竹球填料11,便於微生物更好的掛膜。
高濃度含氟廢水經收集後，集中於調節池3中進行水質、水量的調節；然後由潛汙提升泵13提升至一級化學反應池4，期間通過一級加藥系統28，將pH控制在8.5±0.3,石灰中Ca(OH)2與氟化物物料質量投配比約(4-8): 1， PAM投加量約為1.5mg/L，反應15-30min;然後自流進入一級沉澱池5，沉澱2-3h,去除約99%的氟化物，殘餘氟化物約在20-40mg/L。經過一級化學沉澱後的含氟廢水進入二級化學反應池6,通過二級加藥系統29才殳加石灰乳化液和磷酸的混合液進行二級化學沉澱，將pH值控制在6.5±0.3，石灰中Ca(OH)2:磷酸氟離子的質量比控制在(80-100): (8-10): 5，反應25-40min;然後自流進入二級沉澱池7，沉澱2-3h，殘餘氟化物約在8-15mg/L。經過二級化學沉澱後的含氟廢水進入三級混凝反應池8，通過三級加藥系統30分別投加PAC混凝劑和PAM助凝劑進行三級混凝沉澱，將pH值控制在7.5±0.3, PAC中三氯化鋁與氟離子的質量比控制在(10-15): 1， PAM投加量約為l-2mg/L，反應25-40min;然後自流進入三級沉澱池9，沉澱2-3h,殘餘氟化物約在2-4mg/L。
通過上述三級沉澱，COD去除率在40 80。/。之間，根據COD濃度，生化池10按照汙泥負荷0.15 0.30kg COD/kg MLVSS.d進行設計，經過生化池10處理過的廢水COD總去除率為95。/。， SS去除率為87。/。，氟離子去除率接近100%，殘餘氟離子2-4mg/L。達到《汙水綜合排放標準》(GB8978-1996) 一級標準。
權利要求1、一種高濃度含氟廢水處理系統，包括進水口(1)、出水口(12)和池體(2)，其特徵在於所述的池體(2)依次分隔成調節池(3)、一級化學反應池(4)、一級沉澱池(5)、二級化學反應池(6)、二級沉澱池(7)、三級混凝反應池(8)、三級沉澱池(9)和生化池(10)；所述的調節池(3)設有潛汙提升泵(13)，一級化學反應池(4)設有一級加藥系統(28)，二級化學反應池(6)設有二級加藥系統(29)，三級混凝反應池(8)設有三級加藥系統(30)。
2、 如權利要求1所述的高濃度含氟廢水處理系統，其特徵在於所述 的潛汙提升泵(13)、一級加藥系統(28)、 二級加藥系統(29)和三級加 藥系統(30 )接入可編程控制器。
3、 如權利要求1所述的高濃度含氟廢水處理系統，其特徵在於所迷 一級化學反應池(4)、 二級化學反應池(6)和三級混凝反應池(8)內設 有攪拌裝置。
4、 如權利要求l所述的高濃度含氟廢水處理系統，其特徵在於所述 的一級沉澱池(5 )、 二級沉澱池(7)和三級沉澱池(9 )均設有排泥口 ( 15 )。
5、 如權利要求l所述的高濃度含氟廢水處理系統，其特徵在於各級 沉澱池內均設有導流筒(24 )，導流筒(24)底的出水口處設有反射板(25 ), 各級化學反應池和其對應的沉澱池內的導流筒(24)通過導流管(26)連 通。
6、 如權利要求5所述的高濃度含氟廢水處理系統，其特徵在於所述 的導流管(26)離池底的距離為1.5~2.0m。
7、 如權利要求l所述的高濃度含氟廢水處理系統，其特徵在於各級 沉澱池由隔板(31)、溢流堰、斜板(18)和底部導流板(17)構成，所迷 的斜板(18)與水平的夾角為55-60°。
8、 如權利要求7所迷的高濃度含氟廢水處理系統，其特徵在於 一級沉澱池(5)的溢流堰(21)、 二級沉澱池(7)的溢流堰(22)、三級沉澱 池(9)的溢流堰(23)高度逐級遞減5-15cm，並且三級沉澱池(9)的溢 流堰(23)高度高於出水口 (12)的中心高度。
9、 如權利要求1所述的高濃度含氟廢水處理系統，其特徵在於所述 的生化池(10)由若千組上升格室(19)和下降格室(20)構成，生化池(10)頂部設有密封頂板(16)，上升格室(19)內設有球形填料(11 )。
10、 如權利要求9所述的高濃度含氟廢水處理系統，其特徵在於所 述的下降格室(20)和上升格室(19)的寬度比為1: 2 1: 4。
專利摘要本實用新型公開了一種高濃度含氟廢水處理系統，包括進水口、出水口和池體，池體依次分割成調節池、一級化學反應池、一級沉澱池、二級化學反應池、二級沉澱池、三級混凝反應池、三級沉澱池和生化池，所有構築物採用一體化結構，無需管道連接；所述的調節池設有潛汙提升泵，一級化學反應池設有一級加藥系統，二級化學反應池設有二級加藥系統，三級化學反應池設有三級加藥系統。本實用新型的系統可廣泛應用於高濃度含氟廢水工程處理，有效降低廢水中氟離子和COD含量。
文檔編號C02F101/14GK201424419SQ20092012041
公開日2010年3月17日 申請日期2009年5月18日 優先權日2009年5月18日
發明者方程冉, 嵐 李 申請人:浙江科技學院