CN109534617A - 一种玻璃蒙砂废水的处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种玻璃蒙砂废水的处理装置及方法，装置包括依次通过管路连接的微电解反应器、生化反应器、化学沉淀反应器和深度除氟反应器，所述微电解反应器的进水口设有第一提升泵，所述微电解反应器与所述生化反应器连接的管路上设有第二提升泵，所述化学沉淀反应器与所述深度除氟反应器连接的管路上设有第三提升泵，本方法通过化学氧化、生物降解、化学沉淀及吸附等技术的合理衔接，配合除氟剂、铝碳填料和活性氧化铝填料，形成玻璃蒙砂废水的高效处理系统，具有污泥产量小、运行成本低、去除效率高的优点，可一次性去除玻璃蒙砂废水中氟化物、有机物、氨氮和总氮。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种玻璃蒙砂废水的处理装置及方法。
背景技术
玻璃属于无机非金属材料，具有透明度好，机械强度高，质地均匀，表面光滑等特点，在电子、仪表、航空、航海、建筑装饰、精密仪器的制作中应用广泛。但由于玻璃产品制作的不完善性，造成了高强度的光污染，玻璃蒙砂技术作为消除光污染的主要手段得到广泛应用。
在玻璃蒙砂过程中需要使用蒙砂液对玻璃进行蒙砂处理，常用的蒙砂液主要有硫酸体系蒙砂液(硫酸和氢氟酸混合液)、醋酸体系蒙砂液(醋酸和氢氟酸混合液)、氟化铵体系蒙砂液(氟化铵和氢氟酸混合液)，主要原理为蒙砂液中氢氟酸与玻璃表面发生化学反应，实现玻璃蒙砂目的。
玻璃蒙砂后，废弃的蒙砂液产生玻璃蒙砂废水，该废水中含有高浓度的氟化物、氨氮、总氮及有机污染物，如未经处理直接排放到环境中，不仅会污染环境，还将严重威胁人类的健康。
现有处理技术中极少有涉及玻璃蒙砂废水的处理技术，目前含氟废水的常规处理方法有化学沉淀法、吸附法、反渗透法等。化学沉淀法主要是投加金属盐与氟化物生成难溶性物质沉淀去除，存在加药量大，污泥产量大，处理成本高等问题；吸附法是利用吸附剂对氟离子的氢键吸附作用、络合作用、离子交换作用使氟离子固定到吸附剂上，从而去除氟化物，主要用于处理低浓度含氟废水，在处理高浓度含氟废水是存在成本过高、再生困难等问题；反渗透法是借助外力来提供高压，从而使压力高于溶液的渗透压，使水透过反渗透膜，而溶质不透过反渗透膜的一种分离方法，反渗透法存在进水要求高、反渗透膜容易堵塞、寿命较短等缺陷。
综上所述，玻璃蒙砂废水污染物浓度高，处理难度大，污染危害大，现有处理技术中极少有涉及玻璃蒙砂废水的处理技术，现有含氟废水处理工艺存在运行费用高、污泥产量大、处理效率低等缺陷，且无法有效去除废水中氨氮、总氮及有机物污染物。
发明内容
本发明的目的是提供一种玻璃蒙砂废水的处理装置及方法，能够高效去除玻璃蒙砂废水中的氟化物、有机物、氨氮和总氮。
本发明的技术方案为：包括依次通过管路连接的微电解反应器、生化反应器、化学沉淀反应器和深度除氟反应器，所述微电解反应器的进水口设有第一提升泵，所述微电解反应器与所述生化反应器连接的管路上设有第二提升泵，所述化学沉淀反应器与所述深度除氟反应器连接的管路上设有第三提升泵。
优选地，所述微电解反应器内填充有铝碳填料，所述铝碳填料包括以下质量含量的组分：含铁材料为80％～90％，含碳材料为1％～10％，粘合剂为2.0％～5％，造孔剂为2.0％～5％，微量金属为0.1ppm～10ppm。
优选地，所述生化反应器包括缺氧反应器和好氧反应器，所述好氧反应器上设有通向所述缺氧反应器的回流管，所述回流管上设有第四提升泵；所述缺氧反应器和好氧反应器内填充有生物填料，所述缺氧反应器内投加有反硝化菌剂，所述好氧反应器内投加有硝化菌剂。
优选地，所述化学沉淀反应器通过投加除氟剂去除废水中的氟化物，所述除氟剂为铁盐、钙盐、铝盐、镁盐中的任一种；所述铁盐包括氯化铁、硫酸铁中的一种；所述钙盐包括氯化钙、碳酸钙、氢氧化钙中的一种；所述铝盐包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、硅酸铝中的一种；所述镁盐包括氯化镁、硫酸镁中的一种。
优选地，所述深度除氟反应器内填充有活性氧化铝填料，所述活性氧化铝填料为球状多孔性颗粒，粒径为2～10mm。
本发明的另一个技术方案为：提供一种玻璃蒙砂废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤一：使用微电解法在不额外增加废水盐分情况下，深度催化氧化废水，降低废水生物毒性，去除废水中的氟化物；
步骤二：使用缺氧好氧生化法去除废水中的有机物、氨氮、总氮；
步骤三：使用除氟剂沉淀去除氟化物；
步骤四：使用活性氧化铝填料深度除氟。
优选地，所述步骤一中所述微电解法采用的微电解填料为铝碳填料，所述铝碳填料包括以下质量含量的组分：含铁材料为80％～90％，含碳材料为1％～10％，粘合剂为2.0％～5％，造孔剂为2.0％～5％，微量金属为0.1ppm～10ppm。
优选地，所述步骤二中的缺氧好氧生化法包括设置缺氧反应区和好氧反应区，所述缺氧反应区和好氧反应区内填充有生物填料，所述缺氧反应区内投加有反硝化菌剂，所述好氧反应区内投加有硝化菌剂，所述反硝化菌剂可在缺氧反应区内形成反硝化优势菌群，所述硝化菌剂可在好氧反应区内形成硝化优势菌群，使缺氧反应区、好氧反应区内的反硝化和硝化成为主要的生物反应。
优选地，所述步骤三中的所述除氟剂为铁盐、钙盐、铝盐、镁盐中的任一种；所述铁盐包括氯化铁、硫酸铁中的一种；所述钙盐包括氯化钙、碳酸钙、氢氧化钙中的一种；所述铝盐包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、硅酸铝中的一种；所述镁盐包括氯化镁、硫酸镁中的一种；在加药时，根据废水中氟化物含量的浓度高低，所述除氟剂加药量为500～1000ppm。
优选地，所述步骤四中的所述活性氧化铝填料为球状多孔性颗粒，粒径为2～10mm。
本发明的有益效果为：
1.本装置中的微电解反应器内的铝碳填料与玻璃蒙砂废水作用产生的新生态的Al3+可迅速与氟化物形成不溶沉淀物，高效去除废水中的氟化物，同时微电解反应器内的铝碳填料可深度催化氧化废水，降低废水的生物毒性，且铝碳填料不易板结、钝化，消耗量小。
2.本装置中的生化反应器以缺氧好氧负载生物填料并在缺氧反应区内投加反硝化菌剂，在好氧反应区内投加硝化菌剂，在缺氧反应区内形成反硝化优势菌群，在好氧反应区内形成硝化优势菌群，使缺氧反应区、好氧反应区内的反硝化和硝化反应成为主要的生物反应，有效利用了碳源，实现了低碳氮比条件下的高效脱氮，并有效减少了污泥产量，同时生物填料可极大增加缺氧反应区、好氧反应区内的反硝化及硝化优势菌群浓度，进一步提升氨氮及总氮的去除效果，可高效去除废水中的有机物、氨氮、总氮。
3.本装置采用微电解反应器、化学沉淀反应器、深度除氟反应器耦合协同去除氟化物，通过微电解反应器在不额外增加废水盐分的情况下去除大部分的氟化物，再经化学沉淀反应器与除氟反应器高效彻底去除氟化物，污泥产量小，运行成本低，同时避免活性氧化铝填料易吸附饱和而频繁更换的问题。
4.本装置污泥产量小、运行成本低、去除效率高，可一次性去除玻璃蒙砂废水中氟化物、有机物、氨氮、总氮。
5、本方法使用微电解法产生的新生态的Al3+可迅速与氟化物形成不溶沉淀物，高效去除废水中的氟化物，同时微电解反应器可深度催化氧化废水，降低废水的生物毒性。且使用的铝碳填料不易板结、钝化，消耗量小。
6、本方法以缺氧好氧生化法处理废水中有机物、氨氮、总氮，以缺氧反应区、好氧反应区负载生物填料并分别投加反硝化菌剂和硝化菌剂，在缺氧反应区内形成反硝化优势菌群，在好氧反应区内形成硝化优势菌群，使缺氧反应区、好氧反应区内的反硝化和硝化成为主要的生物反应，有效利用了碳源，实现了低碳氮比条件下的高效脱氮，并有效减少了污泥产量，同时生物填料可极大增加缺氧反应区、好氧反应区内的反硝化及硝化优势菌群浓度，进一步提升氨氮及总氮的去除效果，可高效去除废水中的有机物、氨氮、总氮。
7、本方法采用微电解、化学沉淀法、活性氧化铝填料耦合协同去除氟化物，通过微电解在不额外增加盐分的情况下去除大部分的氟化物，再经化学沉淀法与活性氧化铝填料高效彻底去除氟化物，污泥产量小，运行成本低，同时避免活性氧化铝填料易吸附饱和而频繁更换的问题。
8、本方法通过化学氧化、生物降解、化学沉淀及吸附等技术的合理衔接，配合除氟剂、铝碳填料和活性氧化铝填料，形成玻璃蒙砂废水的高效处理系统，具有污泥产量小、运行成本低、去除效率高的优点，可一次性去除玻璃蒙砂废水中氟化物、有机物、氨氮、总氮。
附图说明
图1是本发明玻璃蒙砂废水的处理装置结构示意图。
图2是本发明玻璃蒙砂废水的处理方法流程图。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
请参阅图1所示，本发明提供了一种玻璃蒙砂废水的处理装置，包括依次通过管路连接的微电解反应器11、生化反应器2、化学沉淀反应器3和深度除氟反应器12，所述微电解反应器11的进水口设有第一提升泵5，所述微电解反应器11与生化反应器2连接的管路上设有第二提升泵6，所述化学沉淀反应器3与所述深度除氟反应器12连接的管路上设有第三提升泵7。
所述微电解反应器11内填充有铝碳填料1，所述铝碳填料1包括以下质量含量的组分：含铁材料为80％～90％，含碳材料为1％～10％，粘合剂为2.0％～5％，造孔剂为2.0％～5％，微量金属为0.1ppm～10ppm。
所述生化反应器2包括缺氧反应器13和好氧反应器14，所述好氧反应器14上设有通向所述缺氧反应器13的回流管，所述回流管上设有第四提升泵8；所述缺氧反应器13和好氧反应器14内填充有生物填料，所述缺氧反应器113内投加有反硝化菌剂9，所述好氧反应器14内投加有硝化菌剂10。
所述化学沉淀反应器3内加入除氟剂去除废水中的氟化物，所述除氟剂为铁盐、钙盐、铝盐、镁盐中的任一种；所述铁盐包括氯化铁、硫酸铁中的一种；所述钙盐包括氯化钙、碳酸钙、氢氧化钙中的一种；所述铝盐包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、硅酸铝中的一种；所述镁盐包括氯化镁、硫酸镁中的一种。
所述深度除氟反应器12内填充有活性氧化铝填料4，所述活性氧化铝填料4为球状多孔性颗粒，粒径为2～10mm。
本装置中的微电解反应器内的铝碳填料与玻璃蒙砂废水作用产生的新生态的Al3+可迅速与氟化物形成不溶沉淀物，高效去除废水中的氟化物，同时微电解反应器内的铝碳填料可深度催化氧化废水，降低废水的生物毒性，且铝碳填料不易板结、钝化，消耗量小。
本装置中的生化反应器以缺氧好氧负载生物填料并在缺氧反应区内投加反硝化菌剂，在好氧反应区内投加硝化菌剂，在缺氧反应区内形成反硝化优势菌群，在好氧反应区内形成硝化优势菌群，使缺氧反应区、好氧反应区内的反硝化和硝化成为主要的生物反应，有效利用了碳源，实现了低碳氮比条件下的高效脱氮，并有效减少了污泥产量，同时生物填料可极大增加缺氧反应区、好氧反应区内的反硝化及硝化优势菌群浓度，进一步提升氨氮及总氮的去除效果，可高效去除废水中的有机物、氨氮、总氮。
本装置采用微电解反应器、化学沉淀反应器、深度除氟反应器耦合协同去除氟化物，通过微电解反应器在不额外增加盐分的情况下去除大部分的氟化物，再经化学沉淀反应器与除氟反应器高效彻底去除氟化物，污泥产量小，运行成本低，同时避免活性氧化铝填料易吸附饱和而频繁更换的问题。
本装置污泥产量小、运行成本低、去除效率高，可一次性去除玻璃蒙砂废水中氟化物、有机物、氨氮、总氮。
请参阅图2所示，本发明玻璃蒙砂废水的处理方法包括以下步骤：
步骤一：使用微电解法在不额外增加废水盐分的情况下，深度催化氧化废水，降低废水生物毒性的情况下，去除废水中的氟化物；
步骤二：使用缺氧好氧生化法去除废水中的有机物、氨氮、总氮；
步骤三：使用除氟剂沉淀去除氟化物；
步骤四：使用活性氧化铝填料深度除氟。
所述步骤一中所述微电解法采用的微电解填料为铝碳填料，所述铝碳填料包括以下质量含量的组分：含铁材料为80％～90％，含碳材料为1％～10％，粘合剂为2.0％～5％，造孔剂为2.0％～5％，微量金属为0.1ppm～10ppm。
所述步骤二中的缺氧好氧生化法包括设置缺氧反应区和好氧反应区，所述缺氧反应区和好氧反应区内填充有生物填料，所述缺氧反应区内投加有反硝化菌剂，所述好氧反应区内投加有硝化菌剂，所述反硝化菌剂可在缺氧反应区内形成反硝化优势菌群，所述硝化菌剂可在好氧反应区内形成硝化优势菌群，使缺氧反应区、好氧反应区内的反硝化和硝化成为主要的生物反应。
所述步骤三中的所述除氟剂为铁盐、钙盐、铝盐、镁盐中的任一种；所述铁盐包括氯化铁、硫酸铁中的一种；所述钙盐包括氯化钙、碳酸钙、氢氧化钙中的一种；所述铝盐包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、硅酸铝中的一种；所述镁盐包括氯化镁、硫酸镁中的一种；在加药时，根据废水中氟化物含量的浓度高低，所述除氟剂加药量为500～1000ppm。
所述步骤四中的所述活性氧化铝填料为球状多孔性颗粒，粒径为2～10mm。
本方法使用微电解法产生的新生态的Al3+可迅速与氟化物形成不溶沉淀物，高效去除废水中的氟化物，同时微电解反应器可深度催化氧化废水，降低废水的生物毒性。且使用的铝碳填料不易板结、钝化，消耗量小。
本方法以缺氧好氧生化法处理废水中有机物、氨氮、总氮，以缺氧反应区、好氧反应区负载生物填料并分别投加反硝化菌剂和硝化菌剂，在缺氧反应区内形成反硝化优势菌群，在好氧反应区内形成硝化优势菌群，使缺氧反应区、好氧反应区内的反硝化和硝化成为主要的生物反应，有效利用了碳源，实现了低碳氮比条件下的高效脱氮，并有效减少了污泥产量，同时生物填料可极大增加缺氧反应区、好氧反应区内的反硝化及硝化优势菌群浓度，进一步提升氨氮及总氮的去除效果，可高效去除废水中的有机物、氨氮、总氮。
本方法采用微电解、化学沉淀法、活性氧化铝填料耦合协同去除氟化物，通过微电解在不额外增加盐分的情况下去除大部分的氟化物，再经化学沉淀法与活性氧化铝填料高效彻底去除氟化物，污泥产量小，运行成本低，同时避免活性氧化铝填料易吸附饱和而频繁更换的问题。
本方法通过化学氧化、生物降解、化学沉淀及吸附等技术的合理衔接，配合除氟剂、铝碳填料和活性氧化铝填料，形成玻璃蒙砂废水的高效处理系统，具有污泥产量小、运行成本低、去除效率高的优点，可一次性去除玻璃蒙砂废水中氟化物、有机物、氨氮、总氮。
下表为在本装置内使用本方法处理玻璃蒙砂废水的四个实施例相关参数表：
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种玻璃蒙砂废水的处理装置，其特征在于，包括依次通过管路连接的微电解反应器、生化反应器、化学沉淀反应器和深度除氟反应器，所述微电解反应器的进水口设有第一提升泵，所述微电解反应器与所述生化反应器连接的管路上设有第二提升泵，所述化学沉淀反应器与所述深度除氟反应器连接的管路上设有第三提升泵。
2.根据权利要求1所述的玻璃蒙砂废水的处理装置，其特征在于，所述微电解反应器内填充有铝碳填料，所述铝碳填料包括以下质量含量的组分：含铁材料为80％～90％，含碳材料为1％～10％，粘合剂为2.0％～5％，造孔剂为2.0％～5％，微量金属为0.1ppm～10ppm。
3.根据权利要求1所述的玻璃蒙砂废水的处理装置，其特征在于，所述生化反应器包括缺氧反应器和好氧反应器，所述好氧反应器上设有通向所述缺氧反应器的回流管，所述回流管上设有第四提升泵；所述缺氧反应器和好氧反应器内填充有生物填料，所述缺氧反应器内投加有反硝化菌剂，所述好氧反应器内投加有硝化菌剂。
4.根据权利要求1所述的玻璃蒙砂废水的处理装置，其特征在于，所述化学沉淀反应器内加入除氟剂去除废水中的氟化物，所述除氟剂为铁盐、钙盐、铝盐、镁盐中的任一种；所述铁盐包括氯化铁、硫酸铁中的一种；所述钙盐包括氯化钙、碳酸钙、氢氧化钙中的一种；所述铝盐包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、硅酸铝中的一种；所述镁盐包括氯化镁、硫酸镁中的一种。
5.根据权利要求1所述的玻璃蒙砂废水的处理装置，其特征在于，所述深度除氟反应器内填充有活性氧化铝填料，所述活性氧化铝填料为球状多孔性颗粒，粒径为2～10mm。
6.一种玻璃蒙砂废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：使用微电解法在不额外增加废水盐分情况下，深度催化氧化废水，降低废水生物毒性的情况下，去除废水中的氟化物；
步骤二：使用缺氧好氧生化法去除废水中的有机物、氨氮、总氮；
步骤三：使用除氟剂沉淀去除氟化物；
步骤四：使用活性氧化铝填料深度除氟。
7.根据权利要求6所述的玻璃蒙砂废水的处理方法，其特征在于，所述步骤一中所述微电解法采用的微电解填料为铝碳填料，所述铝碳填料包括以下质量含量的组分：含铁材料为80％～90％，含碳材料为1％～10％，粘合剂为2.0％～5％，造孔剂为2.0％～5％，微量金属为0.1ppm～10ppm。
8.根据权利要求6所述的玻璃蒙砂废水的处理方法，其特征在于，所述步骤二中的缺氧好氧生化法包括设置缺氧反应区和好氧反应区，所述缺氧反应区和好氧反应区内填充有生物填料，所述缺氧反应区内投加有反硝化菌剂，所述好氧反应区内投加有硝化菌剂，所述反硝化菌剂可在缺氧反应区内形成反硝化优势菌群，所述硝化菌剂可在好氧反应区内形成硝化优势菌群，使缺氧反应区、好氧反应区内的反硝化和硝化成为主要的生物反应。
9.根据权利要求6所述的玻璃蒙砂废水的处理方法，其特征在于，所述步骤三中的所述除氟剂为铁盐、钙盐、铝盐、镁盐中的任一种；所述铁盐包括氯化铁、硫酸铁中的一种；所述钙盐包括氯化钙、碳酸钙、氢氧化钙中的一种；所述铝盐包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、硅酸铝中的一种；所述镁盐包括氯化镁、硫酸镁中的一种；在加药时，根据废水中氟化物含量的浓度高低，所述除氟剂加药量为500～1000ppm。
10.根据权利要求6所述的玻璃蒙砂废水的处理方法，其特征在于，所述步骤四中的所述活性氧化铝填料为球状多孔性颗粒，粒径为2～10mm。
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