CN110981010A - 一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法 - Google Patents

一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法,往含氟废水中加入河沙处理后，再加入煲模液，间歇式的搅拌，既能降低处理能耗，还能起到促进作用，能加快整个处理过程的进行，并在pH传感器以及流量控制系统的联合作用下，通过设置在线调节pH，能实时并及时地进行自动调控，更精准地控制反应的条件，不仅提高了生产的智能化，还降低了人工成本，促进工作效率，还能达到显著的处理效果。解决了人工调节pH成本高，效率低的问题，并实现资源重利用以及资源利用的最大化，且还能得到显著的废水处理效果。

Description

一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法
技术领域
本发明涉及化工废水处理领域，具体而言，涉及一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法。
背景技术
铝型材表面处理一般采用酸法除油处理工艺，基于生产处理成本，酸法一般大都采用硫酸、磷酸、硝酸等，同时为提高处理的表面效果，大都添加氢氟酸，由此在后续的水洗都会引入氟，水洗工序的酸度达到一定值必须排放以确保水洗后的铝型材表面处理效果，排放的废水中含有酸及氟，该废水的环保处理方法通常是添加生石灰中和处理，达到中和酸和除去氟的目的，本法的缺点是产生大量的钙渣，但该钙渣属于危废品，必须经具有资质的环保公司处理，处理成本高。另外，现有技术中含氟废水的处理工艺复杂，处理工艺难以控制且处理成本高，且现有技术中通过添加不同的酸碱调节剂来进行酸碱条件的控制，但酸碱条件会对含氟废水的处理有影响，但现有大部分都是人工检测pH值，再人工添加调节剂，处理起来需要耗费人工，且调试需要专业的技术人员，导致生产处理中成本耗费大。
如专利号为CN201910396649.2公开一种含氟废水深度处理方法，通过将含氟废水进入不同的反应池以及加入不同的处理剂后得到符合排放的含氟废水，但该处理方法中的步骤繁杂，需要设置多个反应池，占地大。又如专利号为CN201910487349.5公开了一种含氟废水的处理方法。通过将待处理的含氟废水调节pH至10-12，加入适量混合物，搅拌5-10min后沉淀1-2h；后加入过量氯化钙，搅拌，静置沉淀；加入适量聚合氯化铝，搅拌5-10min，固液分离得清液及沉淀物；将所述清液导入SBR反应器中进行处理，处理完成后确保出水达到排放标准。再如专利号为PCT/CN2007/003413的专利公开了一种用石灰石处理含氟废水的方法及其装置，但会产生较多的钙渣，处理成本高。
在含氟废水处理领域，特别是含氟废水处理领域，其实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案。
发明内容
本发明提出了一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法以解决所述问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法，包括以下步骤：
(1)对所述含氟废水进行pH值检测，根据pH值检测的结果，加入废水调节剂调节待处理的含氟废水，以调节所述含氟废水的pH值至7-8；
(2)对所述含氟废水进行氟离子浓度检测，根据氟离子浓度检测的结果，加入占含氟废水总体积量18-22％的河沙，并启动搅拌机进行搅拌，停止搅拌后，静置沉降后排出上清液；
(3)检测废水中氟的浓度，按照铝酸钠碱液与废水中氟的体积比为35-40:1的比例加入煲模液，启动搅拌机进行搅拌10-30min，并检测废水中铝离子的浓度大于1g/L，后在线调节pH不小于10，使得部分铝酸钠水解成氢氧化铝沉淀，继续搅拌60-120min，此过程中发生的化学反应为：
NaOH+HF＝NaF+H2O；
Al(OH)3+3HF＝AlF3+H2O；
3NaF+AlF3＝Na3AlF6；
6NaF+NaAlO2+2C02＝Na3A1F6+2Na2CO3；
(4)加入适量的絮凝剂，搅拌60-120min，静置后絮凝沉淀，调节pH大于7，步骤(3)中生成的氟化钠、氟化铝、氟铝酸钠溶解度小被絮凝沉淀，部分氟化铝溶解在水中解离出氟铝酸根带负电，部分铝酸钠在生成氢氧化铝胶体带正电，形成相互吸引的化学体系，氢氧化铝在沉淀过程中将氟铝络合离子吸附，氟铝络合物生成氟化铝沉淀沉降，后经过离心机进行过滤处理，排出澄清液，且检测到澄清液中氟离子浓度为8.59-8.68mg/L。
可选地，所述河沙为经过除杂处理的河沙，且所述河沙中二氧化硅中含量不低于50％。
可选地，步骤(2)中的搅拌设置为间歇式搅拌，且满足以下条件：速度V转动N个周期T，且相邻两个周期T之间所述搅拌机停止预定时间M，其中1≤N≤50，5秒≤T≤40秒，10秒≤M≤20秒。
可选地，步骤(1)所述的废水调节剂为碱调节剂以及酸调节剂，且所述碱调节剂为煲模液，所述酸调节剂为硫酸、磷酸、硝酸中的一种或多种。
可选地，步骤(2)所述静置沉降的时间为1-5h。
可选地，所述在线调节pH不小于10为通过pH控制单元向废水中加入pH调节剂并混合，且所述pH控制单元通过控制pH调节装置进行pH的稳定。
可选地，步骤(4)所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
可选地，所述pH调节装置包括pH调节剂的流量控制系统以及pH值检测系统，所述流量控制系统用于输出pH调节剂，所述pH值检测系统包括用于检测pH值的pH传感器，且所述流量控制系统能根据所述pH传感器检测得到的pH数值而控制输出pH调节剂的流量，且保证pH不小于10。
可选地，所述pH调节剂为酸调节剂和/或碱调节剂。
与现有技术相比，本发明所取得的有益技术效果是：
1、本发明的含氟废水的处理方法对设备要求以及操作经验要求简单，可操作性强，处理材料成本低且废水的处理效果佳，处理后的氟离子浓度为8.59-8.68mg/L。
2、本发明的含氟废水处理方法形成氟化铝络合物的体系中解离的氟铝酸根带负电，铝酸钠碱液在中和的过程中生成氢氧化铝胶体带正电，两者带电荷相反相互吸引，氢氧化铝在沉淀过程中将氟铝络合离子吸附，氟铝络合物生成氟化铝沉淀沉降，且在pH传感器以及流量控制系统的联合作用下，通过设置在线调节pH，能实时并及时地进行自动调控，更精准地控制反应的条件，不仅提高了生产的智能化，还降低了人工成本，促进工作效率，还能达到显著的处理效果。
3、本发明中采用间歇式的搅拌，既能降低处理能耗，还能起到促进作用，能加快整个处理过程的进行。
4、本发明的含氟废水处理的方法中利用铝型材氧化表面处理的碱槽槽液，模具煲模后的碱液进行重复利用，实现了资源重利用以及资源利用的最大化，具有环保以及推广价值。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明，将重点放在示出实施例的原理上。
图1是本发明实施例之一中一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法的流程示意图；
图2是本发明实施例之一中一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法的沉淀电镜扫描示意图；
图3是本发明对比例3中一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法的沉淀电镜扫描示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。实施例只用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明为一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法，根据附图说明所示讲述以下实施例：
实施例1：
一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法，包括以下步骤：
(1)对所述含氟废水进行pH值检测，根据pH值检测的结果，加入废水调节剂调节待处理的含氟废水，以调节所述含氟废水的pH值至7；
(2)对所述含氟废水进行氟离子浓度检测，根据氟离子浓度检测的结果，加入占含氟废水总体积量18％的河沙，并启动搅拌机进行搅拌，停止搅拌后，静置沉降的时间为1h后排出上清液；且所述河沙为经过除杂处理的河沙，且所述河沙中二氧化硅中含量不低于50％，搅拌设置为间歇式搅拌，且满足以下条件：速度V转动N个周期T，且相邻两个周期T之间所述搅拌机停止预定时间M，其中1≤N≤50，5秒≤T≤40秒，10秒≤M≤20秒。
(3)检测废水中氟的浓度，按照铝酸钠碱液与废水中氟的体积比为35-40:1的比例加入煲模液，启动搅拌机进行搅拌10min，并检测废水中铝离子的浓度大于1g/L，后在线调节pH为10，使得部分铝酸钠水解成氢氧化铝沉淀，继续搅拌60min，此过程中发生的化学反应为：
NaOH+HF＝NaF+H2O；
Al(OH)3+3HF＝AlF3+H2O；
3NaF+AlF3＝Na3AlF6；
6NaF+NaAlO2+2C02＝Na3A1F6+2Na2CO3；
(4)加入适量的絮凝剂，搅拌60min，静置后絮凝沉淀，调节pH大于7，步骤(3)中生成的氟化钠、氟化铝、氟铝酸钠溶解度小被絮凝沉淀，部分氟化铝溶解在水中解离出氟铝酸根带负电，部分铝酸钠在生成氢氧化铝胶体带正电，形成相互吸引的化学体系，氢氧化铝在沉淀过程中将氟铝络合离子吸附，氟铝络合物生成氟化铝沉淀沉降，后经过离心机进行过滤处理，排出澄清液，且检测到澄清液中氟离子浓度为8.59mg/L；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
其中，所述的废水调节剂为碱调节剂以及酸调节剂，且所述碱调节剂为煲模液，所述酸调节剂为硫酸、磷酸、硝酸中的一种或多种。
所述在线调节pH不小于10为通过pH控制单元向废水中加入pH调节剂并混合，且所述pH控制单元通过控制pH调节装置进行pH的稳定。
所述pH调节装置包括pH调节剂的流量控制系统以及pH值检测系统，所述流量控制系统用于输出pH调节剂，所述pH值检测系统包括用于检测pH值的pH传感器，且所述流量控制系统能根据所述pH传感器检测得到的pH数值而控制输出pH调节剂的流量，且保证pH不小于10。且所述pH调节剂为酸调节剂和/或碱调节剂。
实施例2
一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法，包括以下步骤：
(1)对所述含氟废水进行pH值检测，根据pH值检测的结果，加入废水调节剂调节待处理的含氟废水，以调节所述含氟废水的pH值至8；
(2)对所述含氟废水进行氟离子浓度检测，根据氟离子浓度检测的结果，加入占含氟废水总体积量22％的河沙，并启动搅拌机进行搅拌，停止搅拌后，静置沉降的时间为5h后排出上清液；所述河沙为经过除杂处理的河沙，且所述河沙中二氧化硅中含量不低于50％；搅拌设置为间歇式搅拌，且满足以下条件：速度V转动N个周期T，且相邻两个周期T之间所述搅拌机停止预定时间M，其中1≤N≤50，5秒≤T≤40秒，10秒≤M≤20秒。
(3)检测废水中氟的浓度，按照铝酸钠碱液与废水中氟的体积比为35-40:1的比例加入煲模液，启动搅拌机进行搅拌30min，并检测废水中铝离子的浓度大于1g/L，后在线调节pH为11，使得部分铝酸钠水解成氢氧化铝沉淀，继续搅拌120min，此过程中发生的化学反应为：
NaOH+HF＝NaF+H2O；
Al(OH)3+3HF＝AlF3+H2O；
3NaF+AlF3＝Na3AlF6；
6NaF+NaAlO2+2C02＝Na3A1F6+2Na2CO3；
且所述在线调节pH为11为通过pH控制单元向废水中加入pH调节剂并混合，且所述pH控制单元通过控制pH调节装置进行pH的稳定；所述pH调节装置包括pH调节剂的流量控制系统以及pH值检测系统，所述流量控制系统用于输出pH调节剂，所述pH值检测系统包括用于检测pH值的pH传感器，且所述流量控制系统能根据所述pH传感器检测得到的pH数值而控制输出pH调节剂的流量，且保证pH为11；所述pH调节剂为酸调节剂和/或碱调节剂。
(4)加入适量的絮凝剂，搅拌120min，静置后絮凝沉淀，调节pH大于7，步骤(3)中生成的氟化钠、氟化铝、氟铝酸钠溶解度小被絮凝沉淀，部分氟化铝溶解在水中解离出氟铝酸根带负电，部分铝酸钠在生成氢氧化铝胶体带正电，形成相互吸引的化学体系，氢氧化铝在沉淀过程中将氟铝络合离子吸附，氟铝络合物生成氟化铝沉淀沉降，后经过离心机进行过滤处理，排出澄清液，且检测到澄清液中氟离子浓度为8.68mg/L。
其中，所述的废水调节剂为碱调节剂以及酸调节剂，且所述碱调节剂为煲模液，所述酸调节剂为硫酸、磷酸、硝酸中的一种或多种；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
实施例3
一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法，包括以下步骤：
(1)对所述含氟废水进行pH值检测，根据pH值检测的结果，加入废水调节剂调节待处理的含氟废水，以调节所述含氟废水的pH值至8；
(2)对所述含氟废水进行氟离子浓度检测，根据氟离子浓度检测的结果，加入占含氟废水总体积量20％的河沙，并启动搅拌机进行搅拌，停止搅拌后，静置沉降的时间为3h后排出上清液；所述河沙为经过除杂处理的河沙，且所述河沙中二氧化硅中含量不低于50％；搅拌设置为间歇式搅拌，且满足以下条件：速度V转动N个周期T，且相邻两个周期T之间所述搅拌机停止预定时间M，其中1≤N≤50，5秒≤T≤40秒，10秒≤M≤20秒。
(3)检测废水中氟的浓度，按照铝酸钠碱液与废水中氟的体积比为35-40:1的比例加入煲模液，启动搅拌机进行搅拌20min，并检测废水中铝离子的浓度大于1g/L，后在线调节pH为12，使得部分铝酸钠水解成氢氧化铝沉淀，继续搅拌100min，此过程中发生的化学反应为：
NaOH+HF＝NaF+H2O；
Al(OH)3+3HF＝AlF3+H2O；
3NaF+AlF3＝Na3AlF6；
6NaF+NaAlO2+2C02＝Na3A1F6+2Na2CO3；
且所述在线调节pH为12为通过pH控制单元向废水中加入pH调节剂并混合，且所述pH控制单元通过控制pH调节装置进行pH的稳定；所述pH调节装置包括pH调节剂的流量控制系统以及pH值检测系统，所述流量控制系统用于输出pH调节剂，所述pH值检测系统包括用于检测pH值的pH传感器，且所述流量控制系统能根据所述pH传感器检测得到的pH数值而控制输出pH调节剂的流量，且保证pH为12；所述pH调节剂为酸调节剂和/或碱调节剂。
(4)加入适量的絮凝剂，搅拌100min，静置后絮凝沉淀，调节pH大于7，步骤(3)中生成的氟化钠、氟化铝、氟铝酸钠溶解度小被絮凝沉淀，部分氟化铝溶解在水中解离出氟铝酸根带负电，部分铝酸钠在生成氢氧化铝胶体带正电，形成相互吸引的化学体系，氢氧化铝在沉淀过程中将氟铝络合离子吸附，氟铝络合物生成氟化铝沉淀沉降，后经过离心机进行过滤处理，排出澄清液，且检测到澄清液中氟离子浓度为8.68mg/L。
其中，所述的废水调节剂为碱调节剂以及酸调节剂，且所述碱调节剂为煲模液，所述酸调节剂为硫酸、磷酸、硝酸中的一种或多种；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
在本实施例中，所述流量控制系统为非线性控制系统，当所述pH传感器检测到处理混合废液中的pH时，所述流量控制系统根据处理混合废液的总量，控制加入所述的酸调节剂和/或碱调节剂，进行粗调节，此时，处理混合废液中的pH不稳定，静置10-20min后，显示的pH趋向稳定，再进行pH的精调节，缓慢滴加所述酸调节剂和/或碱调节剂至目标pH值。
对比例1
与实施例3的区别仅在于未采用在线调节pH，其他工艺与参数不变。
对比例2
与实施例3的区别仅在于采用直接持续搅拌，后续的步骤与参数不变。
对比例3
与实施例3的区别在于：检测含氟废水中氟离子浓度后，在含氟废水中添加钙盐，反应生成氯化钙，后加入絮凝剂，产生絮凝以实现固液分离，将氟化钙从废水中分离出来。
对实施例1-3以及对比例1-3的试验结果记录并分析如下：
Figure BDA0002316519180000101
Figure BDA0002316519180000111
需要说明的是：本发明中处理的含氟废水中总铝mg/L＞1000，总铬mg/L＞2.5；总镍mg/L＞2.0。
由表中数据可知河沙中二氧化硅的含量会影响处理废水中氟含量的处理结果，在相同的处理废水中，当河沙中二氧化硅的含量比较高时，氟处理效果较显著；当处理相同的含氟废水且河沙中的二氧化硅的含量相容时，添加的铝酸钠碱液会对处理效果有影响。采用间歇式搅拌也起到促进处理废水效果的目的。另外，pH在线调控能促进含氟废水的处理效果，且能有效降低含氟废水中重金属的含量，另外，通过石灰石处理含氟废水会出现大量的钙渣，后期处理困难，且处理成本高。并结合附图分析可知，本发明中形成的沉淀颗粒之间更加紧密，具有更佳的沉降效果，而对比例3中形成的沉淀比较分散，聚成效果差，会影响含氟废水的处理效率。
综合上，本发明的含氟废水处理的方法简单容易操作，解决了以往利用石灰石或者工序复杂的处理工艺，处理成本高的问题，此外，通过形成氟化铝沉降的方式回收，有效解决了含氟废水处理效果不佳的问题。并通过设置pH在线调节，能有效提高含氟废水的处理效率以及促进废水的处理效果。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置,例如，已经示出了众所周知的过程，算法，和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种两步处理铝型材表面含氟废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对所述含氟废水进行pH值检测，根据pH值检测的结果，加入废水调节剂调节待处理的含氟废水，以调节所述含氟废水的pH值至7-8；
(2)对所述含氟废水进行氟离子浓度检测，根据氟离子浓度检测的结果，加入占含氟废水总体积量18-22％的河沙，并启动搅拌机进行搅拌，停止搅拌后，静置沉降后排出上清液；
(3)再次检测废水中氟的浓度，按照铝酸钠碱液与废水中氟的体积比为35-40:1的比例加入煲模液，启动搅拌机进行搅拌10-30min，并检测废水中铝离子的浓度大于1g/L，后在线调节pH不小于10，使得部分铝酸钠水解成氢氧化铝沉淀，继续搅拌60-120min，此过程中发生的化学反应为：
NaOH+HF＝NaF+H2O；
Al(OH)3+3HF＝AlF3+H2O；
3NaF+AlF3＝Na3AlF6；
6NaF+NaAlO2+2C02＝Na3A1F6+2Na2CO3；
(4)加入适量的絮凝剂，搅拌60-120min，静置后絮凝沉淀，调节pH大于7，步骤(3)中生成的氟化钠、氟化铝、氟铝酸钠溶解度小被絮凝沉淀，部分氟化铝溶解在水中解离出氟铝酸根带负电，部分铝酸钠在生成氢氧化铝胶体带正电，形成相互吸引的化学体系，氢氧化铝在沉淀过程中将氟铝络合离子吸附，氟铝络合物生成氟化铝沉淀沉降，后经过离心机进行过滤处理，排出澄清液，且检测到澄清液中氟离子浓度为8.59-8.68mg/L。
2.根据权利要求1所述的两步处理铝型材表面含氟废水的方法，其特征在于，所述河沙为经过除杂处理的河沙，且所述河沙中二氧化硅中含量不低于50％。
3.根据权利要求1所述的两步处理铝型材表面含氟废水的方法，其特征在于，步骤(2)中的搅拌设置为间歇式搅拌，且满足以下条件：速度V转动N个周期T，且相邻两个周期T之间所述搅拌机停止预定时间M，其中1≤N≤50，5秒≤T≤40秒，10秒≤M≤20秒。
4.根据权利要求1所述的两步处理铝型材表面含氟废水的方法，其特征在于，步骤(1)所述的废水调节剂为碱调节剂以及酸调节剂，且所述碱调节剂为煲模液，所述酸调节剂为硫酸、磷酸、硝酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的两步处理铝型材表面含氟废水的方法，其特征在于，步骤(2)所述静置沉降的时间为1-5h。
6.根据权利要求1所述的两步处理铝型材表面含氟废水的方法，其特征在于，所述在线调节pH不小于10为通过pH控制单元向废水中加入pH调节剂并混合，且所述pH控制单元通过控制pH调节装置进行pH的稳定。
7.根据权利要求1所述的两步处理铝型材表面含氟废水的方法，其特征在于，步骤(4)所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
8.根据权利要求6所述的两步处理铝型材表面含氟废水的方法，其特征在于，所述pH调节装置包括pH调节剂的流量控制系统以及pH值检测系统，所述流量控制系统用于输出pH调节剂，所述pH值检测系统包括用于检测pH值的pH传感器，且所述流量控制系统能根据所述pH传感器检测得到的pH数值而控制输出pH调节剂的流量，且保证pH不小于10。
9.根据权利要求8所述的两步处理铝型材表面含氟废水的方法，其特征在于，所述pH调节剂为酸调节剂和/或碱调节剂。
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