含氟水處理工藝的製作方法
2023-05-27 05:13:51
專利名稱：含氟水處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於一種吸附法處理水的工藝，具體涉及一種含氟水的處理工藝。
長期飲用含氟濃度超過1.5mg/l的水，會引起氟中毒，其主要表現是氟斑牙和氟骨症。根據我國《生活飲用水衛生標準》的規定，生活飲用水中含氟化物的量必須在1.0mg/l以下。有些地區的飲用水，含氟量過高，必須經過處理之後才可飲用。飲用水除氟的方法很多，如混凝沉澱法、吸附法、離子交換法、電滲析法、電解法及冷凍法等，這些方法或費藥或費電或設備複雜，因而，處理費用高，初投資大。
工業廢水中若含有氟，會汙染江河、地下水，最後也會對人及生態環境造成危害。工業廢水的除氟方法有鈣鹽沉澱法、吸附法、過磷酸鈣離子交換法及反滲透法。應用最多的是鈣沉澱法，如太原磷肥廠含氟廢水的處理即用此法。其原理是在水中加入石灰(Cao)，Ca與F生成CaF2沉澱出來。採用此法，石灰破碎等勞動條件極差，成本高(處理每噸廢水的成本高達1.4元)，廢渣(CaF2)難以利用，造成二次環境汙染。
本發明的目的在於開發一種經濟有效、以廢治廢、綜合利用的含氟廢水處理工藝。
本發明的主要技術特徵是以粉煤灰為吸附劑，採用漿態床或固定床進行吸附，固液分離後，達標水備用，含氟灰用於燒制建築用磚或製成其它砌塊。
本發明的工藝流程結合實施例說明如下實施例1高氟地區生活飲用水的處理。處理前水中含氟12-22.5mg/L。採用內徑65mm的硬聚氯乙烯製成的吸附柱，下部的承託層為棕皮和卵石，總高100mm，其上部裝4號粉煤灰，總高為2m，總重為4kg，水自上而下流過，濾速為0.9-1.2m/h。常壓、室溫下操作。
上述吸附劑(粉煤灰)的粒度分布見表1表1篩目 ＜20 20～ 40～ 60～ 80～ 100～ 120～ 140－200以下％10.528.3 27.18.29.48.2 4.07.4由表1可知，約66%的粒子為40目以下，這表明這種粉煤灰的顆粒較粗。其物理性質和組分見表2中的4號灰。
表2
灰種 4號 5號比重(d2020) 1.878 2.230容重 g/cm30.567 0.618燒失量 % 33.32 19.23比表面 m2/g 73±1.0 11.5±1.0碘值 mg/g 49.65 87.91W % 0.74 0.4C % 31.84 18.33CL % 0.074 0.047SiO2% 8.92 40.54Al2O3% 5.64 25.24Fe2O3% 0.80 9.40CaO % 0.45 3.68MgO % 0.12 0.33TiO2% 0.27 0.94As ppm 0.3 0.8F ppm 60 130Cr ppm 10.6 56.6Cd ppm 1.8 8.1Hg ppm 0.38 0.24Pb ppm 8.8 32.2在用上述方法處理水的過程中，每小時進行一次水質分析，結果表明，9小時以內出水含氟量均低於飲用水標準1mg/L的要求，其他指標為濁度由25度降至1.2度，氯離子由13.08mg/L降至10mg/L，COD由1.45mg/l降至1.68mg/l。PH值保持中性，粉煤灰除氟量為12.8-44mg/kg(灰)，水中Cr、Pb及Hg等金屬的溶出量都不超過允許的範圍。
實施例2太原磷肥廠生產中產生的廢水，平均含氟量約為700-1000mg/L，PH值為2-3。採用漿態床吸附後，用靜置沉降法使灰水分離，處理後含氟在20mg/L以下，達到排放標準。吸附氟後的灰按25-50%的比例與石灰、水泥、瀝青分別摻合，從而製成石灰砌塊、水泥砌塊或瀝青砌塊，與粘土摻合燒製成磚。上述砌塊和磚30天的浸泡結果表明，氟的浸出率僅有0.01-1.67%，只要不把這些砌塊或磚用於外牆或多水的地面，一般不會因氟的溶出造成二次汙染。
漿態床的水/灰比為7-10，攪拌30-130分鐘，轉速為500rpm左右，功率水平約3-5W/m3，常溫常壓下操作，用5號粉煤灰為吸附劑，其物理性質和組成成份見表2。粒度分布如表3所示。
表3篩目 ＜20 20～ 40～ 60～ 80～ 100～ 120～ 140～% 0.2 0.4 1.1 1.2 4.8 22.3 18.8 1.3篩目 160～ 180～ ＜200% 28.8 0.5 22.2由此可見，5號灰粒徑較細，50%的在160目以上，其中200目以上佔22%。
漿態床的具體實施方案及其結果如下用容積為23升的塑料筒裝入含氟700-1000mg/L、PH值為2的廢水10升，加入5號灰1kg，連續攪拌，每隔1小時取樣分析水中的含氟濃度，測定PH值。其結果為，PH在幾分鐘內由2增至6-7，穩定為中性不再變化。水中含氟量1小時後為40mg/L，1.5小時後為30mg/L，3.0小時為20mg/L，6小時後為15mg/L。
採用漿態床處理磷肥廠廢水的投資概算表明其基建費用僅為目前通用的石灰沉澱法的22%，處理成本平均為0.98元/噸水，僅為石灰沉澱法的69%。
綜上所述，採用粉煤灰固定床吸附含高氟的飲用水可以使其達到含氟1mg/L以下的飲用水標準。採用漿態床吸附粉煤灰吸附含氟工業廢水，可以使廢水達到20mg/L以下的排放標準，PH由鹼性變為中性，其他汙染物的含量也有所下降，吸附氟的粉煤灰可以用作建築材料，達到以廢治廢的目的。
權利要求
1.一種含氟水處理工藝，其特徵在於以粉煤灰為吸附劑，採用漿態床或固定床進行吸附，固液分離後，達標水備用，含氟灰用於燒制建築用磚或製成砌塊。
2.如權利要求1所述的處理工藝，其特徵在於所述的含氟水為高氟飲用水，採用粉煤灰為吸附劑，固定床吸附，濾速為0.9-1.2m/h。
3.如權利要求1所述的含氟水處理工藝，其特徵在於所述的含氟水為含氟700-1000mg/L的工業廢水，以粉煤灰為吸附劑，採用漿態床吸附，攪拌時間為30-180分鐘，攪拌速度約500rpm，功率水平3-5W/m3，水/灰比為7-10，常溫常壓下操作，靠重力沉降分離，廢水達標排放，含氟粉煤灰以25-50%的比例與石灰、水泥或瀝青摻合製成建築砌塊，或與粘土混合燒成建築用磚。
全文摘要
一種含氟水的處理工藝、它採用固定床粉煤灰吸附的方法可使高氟飲用水達到含氟1mg/l以下的飲用水衛生標準，採用漿態床吸附法可以使磷肥廠的含氟700-1000mg/l的工業廢水達到含氟20mg/l以下的排放標準。含氟灰可用作製備建築砌塊或磚不會造成二次汙染，從而達到以廢治廢的目的。該法與現有的石灰沉澱法相比投資僅為其22％，成本僅為其69％。
文檔編號C02F1/28GK1063089SQ9110022
公開日1992年7月29日 申請日期1991年1月12日 優先權日1991年1月12日
發明者馬志毅, 吳炳耀, 周鳳鳴, 邢權, 楊文敏 申請人:太原工業大學, 山西醫學院