一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統的製作方法

2023-05-19 21:36:36

一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統，屬於廢水處理領域。其包括含氟廢水處理單元和含氟汙泥資源化利用單元。本實用新型能夠使含氟廢水出水達標，同時對水處理過程中產生的高含氟量汙泥進行資源化利用；系統出水水質穩定，汙泥產生量小，高含氟量汙泥可用於製取氟化氫，具有良好的環境效益和經濟效益。
【專利說明】一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種廢水處理及汙泥資源化利用系統，具體涉及一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統，即含氟廢水的處理及利用處理過程中產生的含氟汙泥作為原料製取氟化氫的系統。

【背景技術】
[0002]氟化工產品製造過程中會產生大量的含氟廢水，容易汙染水體、土壤和植物。另一方面，由於廢水處理中的氟元素絕大部分最終都進入到汙泥中，因此汙泥中的氟含量較高，容易造成較為嚴重和廣泛的二次汙染，含氟廢水處理過程中產生的含氟汙泥對環境帶來的威脅和危害遠高於廢水，其減量化、無害化和資源化成為亟待解決的難題。此外，該行業廢酸產生量大，難以處置，具有嚴重的環境危害性。
[0003]氟化工廢水常通過添加石灰、電石渣等鹼性物質中和沉澱和混凝沉澱的方式進行處理，且常對不同工藝產生的幾股廢水混合處理，增加了廢水處理的難度和汙泥的產量及其成分的複雜性。常用的石灰沉澱除氟法，由於生成的氟化鈣沉澱會包裹在Ca(OH)2顆粒的表面，使之不能被充分利用，因此需要加入過量的Ca2+，大量的鈣鹽混入汙泥，不僅增加了汙泥產量，而且降低了含氟汙泥的純度。同時氟化鈣是一種非常細微的顆粒物，比重小、粘度大，沉澱過程中呈膠狀，因而分離困難，不僅導致廢水難以達標，而且產生的汙泥含水率高，難以回收利用。若沉澱過程中加入混凝劑(如聚鋁、聚鐵等)和助凝劑(如聚丙烯醯胺等)，可以增加沉澱顆粒粒徑，易於沉澱，還可以利用鋁離子或三價鐵離子與氟離子的絡合作用及鋁鹽或鐵鹽水解產物形成的磯花對氟離子的配體交換作用、物理吸附作用和卷掃作用除去水中氟離子，處理後的出水易達標，但該法引入新的雜質，產生的汙泥量大、純度低，含水率仍然很高，同時混凝劑和絮凝劑成本較高，另外，聚丙烯醯胺為有機物，用量不當會導致出水COD增加甚至超標。
[0004]含氟汙泥的資源化利用途徑主要通過外售作水泥添加劑、鋪路材料和製作免燒磚來實現其資源化，但這種利用方式存在以下問題:(1)汙泥中的主要物質氟化鈣仍有一定的溶解度，容易通過降水隨地表徑流汙染地表水、土壤和地下水，引起二次汙染，存在一定的安全隱患；(2)受目前含氟廢水處理工藝的限制，該類汙泥顆粒極細，暫存、運輸、生產過程中易產生揚塵，這些含氟揚塵易形成大氣汙染；(3)汙泥的產量遠遠大於建材行業的需求量，隨著近年來運費的上漲，也會出現汙泥長期堆積或隨意傾倒的現象，這樣就會加大汙染土壤和地下水。與此同時，螢石等含氟資源是不可再生的資源，因此，開拓含氟汙泥替代螢石等作為氟化工生產的原料的新途徑，既能解決目前汙泥產量大與出路有限之間的矛盾，消除氟的二次汙染，同時可以解決日益嚴峻的氟資源緊缺的問題。有報導利用氟化工廢水中的含氟汙泥來代替螢石製取氟化氫的工藝，但存在含氟汙泥粒徑過小，含水率高，純度低的缺陷，限制了該方法的實際應用。
[0005]為解決含氟汙泥的沉降問題及含氟汙泥資源化問題，現有設計常以固液兩相流化床為結晶反應器，在反應器中加入一定量的氟化鈣晶種，將含氟廢水與含鈣沉澱劑按反應配比送入固液流化床處理裝置，使氟離子沉澱於氟化鈣晶種表面上，沉降後得到的砂狀氟化鈣沉澱汙泥回收，該方法產生的砂狀氟化鈣含水率低，氟化鈣含量高，但是氟化鈣晶種的可用粒度範圍較窄，使用前需要進行篩選，成本較高；另外，沉降後得到的砂狀氟化鈣沉澱顆粒過大，回收後作為氟化工生產的原料需要粉碎。
[0006]目前氟化氫的傳統生產系統，以天然螢石和硫酸為原料，按一定的配比混合後，在迴轉窯(包括帶預反應器或預混合器等設備的迴轉窯)中進行反應。螢石以顆粒的形式(平均粒徑80?100 μ m)加入，粒徑較大，為保證物料反應充分，迴轉窯設備的體積必須非常龐大；同時由於使用的螢石顆粒較大，反應所需的溫度也很高；反應物易成糊狀，粘附在迴轉窯內壁，降低了傳熱效率，需定期清理。因此迴轉窯工藝存在設備笨重複雜，造價、運行和生產維護費用高、原料消耗大等缺點，氟化氫氣體也容易逸出汙染環境。
實用新型內容
[0007]1.實用新型所解決的技術問題
[0008]本實用新型的目的是為了解決現有技術中含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用的不足，提供一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統，能夠對含氟廢水進行有效淨化，並能夠對處理過程中產生的含氟汙泥進行資源化利用。
[0009]2.技術方案
[0010]為了達到上述目的，本實用新型採用了如下技術方案:
[0011]一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統，包括含氟廢水處理單元和含氟汙泥資源化利用單元；
[0012]所述的含氟廢水處理單元，包括調節池、一級反應池、二級反應池和中和池；所述調節池和一級反應池之間設有第一汙水泵；所述一級反應池順序連接有第一溼汙泥儲槽和第一壓濾機，一級反應池和第一溼汙泥儲槽之間設有第一汙泥泵，溼汙泥儲槽和第一壓濾機之間設有第二汙泥泵，第一壓濾機與二級反應池之間設有第二汙水泵；所述二級反應池順序連接有第二溼汙泥儲槽和第二壓濾機，二級反應池和第二溼汙泥儲槽之間設有第三汙泥泵，第二溼汙泥儲槽和第二壓濾機之間設有第四汙泥泵，第二壓濾機與中和池之間設有第三汙水泵，中和池與清水泵連接；
[0013]第一壓濾機順序連接的烘乾機、幹汙泥儲槽、制氟化氫氣體的反應器、冷凝器和精餾塔；所述的第一壓濾機、烘乾機、幹汙泥儲槽、反應器之間分別用帶式輸送機、第一螺旋輸送機和第二螺旋輸送機相連；所述制氟化氫氣體的反應器與混酸槽相連，制氟化氫氣體的反應器與混酸槽之間設有第一濃硫酸泵；所述制氟化氫氣體的反應器還順序連接有離心機和烘乾機，制氟化氫氣體的反應器與離心機之間設有渣漿泵，離心機與混酸槽之間設有第二濃硫酸泵，離心機與烘乾機通過第三螺旋輸送機相連。
[0014]所述的調節池與一級反應池、一級反應池與二級反應池、二級反應池與中和池、一級反應池與第一溼汙泥儲槽、第一溼汙泥儲槽與第一壓濾機、第一壓濾機和二級反應池、二級反應池與第二溼汙泥儲槽、第二溼汙泥儲槽與第二壓濾機、第二壓濾機和中和池、制氟化氫氣體的反應器與混酸槽、制氟化氫氣體的反應器與離心機、離心機與混酸槽、制氟化氫氣體的反應器與冷凝器、冷凝器與精餾塔之間均通過管道進行連接。
[0015]所述的一級反應池、二級反應池、中和池、制氟化氫氣體的反應器均設有攪拌裝置。所述的一級反應池、二級反應池與中和池均設有pH在線監測儀。
[0016]3.有益效果
[0017]本實用新型所具有的有益效果是:
[0018]系統能夠使含氟廢水處理穩定達標，處理中藥劑投加量較少，節約運行成本；按不同含氟量對汙泥進行分級，產生的高含氟量汙泥易於分離、純度高，可用於後續製取氟化氫；製取氟化氫採用的工藝設備簡單，操作方便，反應效率高，氟化氫精製成本低。
[0019]本實用新型系統對含氟廢水和含氟汙泥均進行了有效的處理，減少了氟汙染和含氟資源的浪費，同時能夠降低天然螢石的開採量，節約寶貴的氟化工原料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0021]圖中，1-調節池，2-—級反應池，3-二級反應池，4-中和池，5-第一汙泥儲槽，6-第一壓濾機，7-第二汙泥儲槽，8-第二壓濾機，9-烘乾機，10-幹汙泥儲槽，11-制氟化氫氣體的反應器，12-冷凝器，13-精餾塔，14-混酸槽，15-離心機，16-烘乾機，S1-第一汙水泵,S2-第二汙水泵,S3-第三汙水泵,S4-清水泵,N1-第一汙泥泵,N2-第二汙泥泵，N3-第三汙泥泵，N4-第四汙泥泵，L1-帶式輸送機，L2-第一螺旋輸送機，L3-第二螺旋輸送機，L4-第三螺旋輸送機，Yl-第一濃硫酸泵，Y2-渣漿泵，Y3-第二濃硫酸泵。

【具體實施方式】
[0022]下面結合具體實施例和附圖對本實用新型做進一步描述。
[0023]如圖1所示，一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統，包括含氟廢水處理單元和含氟汙泥資源化利用單元；
[0024]所述的含氟廢水處理單元，包括調節池1、一級反應池2、二級反應池3和中和池4 ；所述調節池I和一級反應池2之間設有第一汙水泵SI ;所述一級反應池2順序連接有第一溼汙泥儲槽5和第一壓濾機6，一級反應池2和第一溼汙泥儲槽5之間設有第一汙泥泵NI，溼汙泥儲槽5和第一壓濾機6之間設有第二汙泥泵N2，第一壓濾機6與二級反應池3之間設有第二汙水泵S2 ;所述二級反應池3順序連接有第二溼汙泥儲槽7和第二壓濾機8，二級反應池3和第二溼汙泥儲槽7之間設有第三汙泥泵N3，第二溼汙泥儲槽7和第二壓濾機8之間設有第四汙泥泵N4，第二壓濾機8與中和池4之間設有第三汙水泵S3，中和池4與清水泵S4連接；
[0025]所述的含氟汙泥資源化利用單元，包括與第一壓濾機6順序連接的烘乾機9、幹汙泥儲槽10、制氟化氫氣體的反應器11、冷凝器12和精餾塔13 ;所述的第一壓濾機6、烘乾機9、幹汙泥儲槽10、制氟化氫氣體的反應器11之間分別用帶式輸送機L1、第一螺旋輸送機L2和第二螺旋輸送機L3相連；所述制氟化氫氣體的反應器11與混酸槽14相連，制氟化氫氣體的反應器11與混酸槽14之間設有第一濃硫酸泵Yl ;所述制氟化氫氣體的反應器11還順序連接有離心機15和烘乾機16，制氟化氫氣體的反應器11與離心機15之間設有渣漿泵Y2，離心機15與混酸槽14之間設有第二濃硫酸泵Y3，離心機15與烘乾機16通過第三螺旋輸送機L4相連。
[0026]其中調節池I與一級反應池2、一級反應池2與二級反應池3、二級反應池3與中和池4、一級反應池2與第一溼汙泥儲槽5、第一溼汙泥儲槽5與第一壓濾機6、第一壓濾機6和二級反應池3、二級反應池3與第二溼汙泥儲槽7、第二溼汙泥儲槽7與第二壓濾機8、第二壓濾機8和中和池4、制氟化氫氣體的反應器11與混酸槽14、制氟化氫氣體的反應器11與離心機15、離心機15與混酸槽14、制氟化氫氣體的反應器11與冷凝器12、冷凝器12與精餾塔13之間均通過管道進行連接。所述的一級反應池2、二級反應池3、中和池4、制氟化氫氣體的反應器11均設有攪拌裝置。所述的一級反應池2、二級反應池3與中和池4均設有pH在線監測儀。
[0027]本實施例的含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統具體的操作流程是:含氟廢水(F-濃度為7500mg/L)進入調節池I進行均質均量後，流入一級反應池2，加入廢鹽酸調節其pH為2-5，加入氯化鈣攪拌使其充分混合，靜置使氟化鈣結晶沉澱；從一級反應池2底部抽出結晶的氟化鈣汙泥，輸送到第一溼汙泥儲槽5中，之後通過第一壓濾機6進行固液分離，分離後的液體流入二級反應池3，固體送入烘乾機9烘乾後得到氟化鈣幹汙泥，輸送至幹汙泥儲槽10 ;—級反應池2中的上層清液流入二級反應池3，加生石灰調節其pH為14，進行沉澱；一級反應池3中的上層清液流入中和池4，中和後出水(F-濃度為7.lmg/L);一級反應池3產生的汙泥經第二壓濾機8壓濾後外運排放；幹汙泥儲槽10中的氟化鈣幹汙泥和發煙硫酸與回流硫酸的混合物送入制氟化氫氣體的反應器11，加熱攪拌反應，產生的粗氟化氫氣體通過冷凝、精餾最終製得無水氟化氫產品(純度為98%)。產生的石膏與硫酸通過離心機15進行分離，洗滌烘乾後成為副產品，分離後的硫酸回流到混酸槽14進行回用。
【權利要求】
1.一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統，其特徵在於，包括含氟廢水處理單元和含氟汙泥資源化利用單元； 所述的含氟廢水處理單元，包括調節池(1)、一級反應池(2)、二級反應池(3)和中和池(4);所述調節池(1)和一級反應池(2)之間設有第一汙水泵(S1);所述一級反應池(2)順序連接有第一溼汙泥儲槽(5)和第一壓濾機￠)，一級反應池(2)和第一溼汙泥儲槽(5)之間設有第一汙泥泵(N1)，第一溼汙泥儲槽(5)和第一壓濾機(6)之間設有第二汙泥泵(N2)，第一壓濾機￠)與二級反應池(3)之間設有第二汙水泵(S2);所述二級反應池(3)順序連接有第二溼汙泥儲槽(7)和第二壓濾機(8)，二級反應池(3)和第二溼汙泥儲槽(7)之間設有第三汙泥泵(N3)，第二溼汙泥儲槽(7)和第二壓濾機(8)之間設有第四汙泥泵(N4)，第二壓濾機(8)與中和池(4)之間設有第三汙水泵(S3)，中和池(4)與清水泵(S4)連接； 所述的含氟汙泥資源化利用單元，包括與第一壓濾機(6)順序連接的烘乾機(9)、幹汙泥儲槽(10)、制氟化氫氣體的反應器(11)、冷凝器(12)和精餾塔(13);所述的第一壓濾機￠)、烘乾機(9)、幹汙泥儲槽(10)、制氟化氫氣體的反應器(11)之間分別用帶式輸送機(L1)、第一螺旋輸送機(L2)和第二螺旋輸送機(L3)相連；所述制氟化氫氣體的反應器(11)與混酸槽(14)相連，制氟化氫氣體的反應器(11)與混酸槽(14)之間設有第一濃硫酸泵(Y1);所述制氟化氫氣體的反應器(11)還順序連接有離心機(15)和烘乾機(16)，制氟化氫氣體的反應器(11)與離心機(15)之間設有渣漿泵(Y2)，離心機(15)與混酸槽(14)之間設有第二濃硫酸泵(Y3)，離心機(15)與烘乾機(16)通過第三螺旋輸送機(L4)相連。
2.根據權利要求1所述的一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統，其特徵在於:所述的調節池(1)與一級反應池(2)、一級反應池(2)與二級反應池(3)、二級反應池(3)與中和池(4)、一級反應池(2)與第一溼汙泥儲槽(5)、第一溼汙泥儲槽(5)與第一壓濾機出)、第一壓濾機(6)和二級反應池(3)、二級反應池(3)與第二溼汙泥儲槽(7)、第二溼汙泥儲槽(7)與第二壓濾機(8)、第二壓濾機(8)和中和池(4)、制氟化氫氣體的反應器(11)與混酸槽(14)、制氟化氫氣體的反應器(11)與離心機(15)、離心機(15)與混酸槽(14)、制氟化氫氣體的反應器(11)與冷凝器(12)、冷凝器(12)與精餾塔(13)之間均通過管道進行連接。
3.根據權利要求1所述的一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統，其特徵在於:所述的一級反應池(2)、二級反應池(3)、中和池(4)、制氟化氫氣體的反應器(11)均設有攪拌裝置。
4.根據權利要求1所述的一種含氟廢水處理及含氟汙泥資源化利用系統，其特徵在於:所述的一級反應池(2)、二級反應池(3)與中和池(4)均設有pH在線監測儀。
【文檔編號】C02F11/12GK204039181SQ201420504196
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2014年9月2日
【發明者】陸朝陽, 王夢喬, 姚琪, 周濤, 江野立, 張以飛, 林鋒, 董迎雯 申請人:南京大學環境規劃設計研究院有限公司