CN113582430A - 一种含氟工业废水处理工艺及其末级处理装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含氟工业废水处理工艺及其末级处理装置及工艺，包括以下步骤：①污水通过盐酸或液碱调节PH值为7～8；②添加漂白水对污水进行氧化，降低污水COD值；③污水经石灰浆池沉淀过滤，清除氟离子和部分过量漂白水；④过滤后的污水清液中加入盐酸中和沉淀过滤；⑤将再次过滤后的污水抽至活性炭吸附塔，同时通入臭氧开启曝气，进一步降低污水COD值；⑥达到排放标准后外排；不仅可以显著提高含氟工业废水的处理效率和效果，在末级处理过程中提高吸附材料的吸附效率，而且便于更换吸附材料，且可实时对吸附材料进行再生处理，在对含氟工业废水中的有机污染物进行有效处理，使其达到国家允许的排放标准的情况下，能够显著降低处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种含氟工业废水处理工艺及其末级处理装置及工艺。
背景技术
近年来,现代工业的快速发展,特别是电子工业和含氟矿物的开采加工排放的废水含大量氟化物,导致每年的含氟废水排放量急剧增加。氟的大量排放污染环境的同时威胁着人类的健康,因此必须加强对含氟工业废水的处理。目前含氟废水的处理与监控不仅仅是关注氟离子的污染，废水中的有机污染物也引起了高度重视。有机污染物很难生物降解，易在生物体内积累，直接排放到环境中会对人类造成严重威胁。因此，为了进一步处理工业污水，常将活性炭吸附法作为污水的末级处理。现有的末级处理工艺采用吸附材料进行吸附，但通常是采用直接添加的方式，分布不均匀，吸附材料难以回收再利用，吸附效率低，吸附材料用量太大，不仅难以达到预想的吸附效果，而且成本一直居高不下。
发明内容
本发明提供一种含氟工业废水处理工艺及其末级处理装置及工艺，该含氟工业废水处理工艺及其末级处理装置及工艺不仅可以显著提高含氟工业废水的处理效率和效果，在末级处理过程中提高吸附材料的吸附效率，而且便于更换吸附材料，且可实时对吸附材料进行再生处理，延长使用寿命，减少更换频率，而且吸附材料使用量少，利用率高，在对含氟工业废水中的有机污染物进行有效处理，使其达到国家允许的排放标准的情况下，能够显著降低处理成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含氟工业废水处理工艺，包括以下步骤：
①污水通过盐酸或液碱调节PH值为7～8；
②添加漂白水对污水进行氧化，降低污水COD值；
③污水经石灰浆池沉淀过滤，清除氟离子和部分过量漂白水；
④过滤后的污水清液中加入盐酸中和沉淀过滤；
⑤将再次过滤后的污水抽至活性炭吸附塔，同时通入臭氧开启曝气，进一步降低污水COD值；
⑥达到排放标准后外排。
一种含氟工业废水末级处理装置，所述末级处理装置在所述的步骤⑤中使用，包括所述活性炭吸附塔；所述活性炭吸附塔包括耐压腔体和吸附体；所述耐压腔体内由一渣液过滤板分隔成上液腔和下渣腔；所述下渣腔侧面设置进液口、底部设置可开闭的排渣口；所述上液腔顶部设置出液口；所述上液腔内设置有用于产生液电效应的电极以及曝气管；所述吸附体包括一过滤腔体；所述过滤腔体内密封套设一筒形空心活性炭吸附体；所述空心活性炭吸附体外壁贴靠出液口并做连续或脉冲式高速旋转；所述过滤腔体下部两侧设置排液道；所述排液道下方设置集液槽。
其中，所述耐压腔体的竖直截面成炮弹形，整体为扁长状；所述出液口沿筒形的空心活性炭吸附体外表面的轴向延伸并通过出液口端部的两弹性包片贴靠空心活性炭吸附体外表面。
其中，所述弹性包片包括弹性体和石墨接触体；所述石墨接触体与空心活性炭吸附体外表面接触；两石墨接触体与外部电源电连接。
其中，所述渣液过滤板由多孔基板和嵌设在多孔基板上表面的多个电致伸缩块；相邻电致伸缩块在静力状态下之间具有间隙以供液体渗出，且该间隙阻挡液体中的渣滓；在电控下电致伸缩块横向扩展以封闭所述间隙。
其中，所述渣液过滤板成中部下凹的弧面。
其中，所述空心活性炭吸附体包括内外层铁质网体和填充在内外层铁质网体之间环形空腔内的活性炭以及连接外部驱动转动的主轴。
其中，所述活性炭吸附塔具有多个，完成多级吸附作用，下一级的活性炭吸附塔的进液口与上一级的活性炭吸附塔的排液道连通。
一种含氟工业废水末级处理工艺，采用所述的末级处理装置，所述末级处理工艺包括以下步骤：
①将经过前工序处理后的污水由进液口泵入下渣腔，当下渣腔充满后继续泵入污水，污水中的渣滓被渣液过滤板阻挡留存在下渣腔中，清液透过渣液过滤板向上进入上液腔中；在这一过程中，渣液过滤板上的电致伸缩块在高速脉冲电场的作用下反复高速伸缩，从而使渣液过滤板的渗透能力反复关闭与打开，加上由下渣腔向上的泵力作用，使渣液过滤板的渗透孔隙中反复出现液体涌动和冲击，避免渣滓堵塞渗透孔隙；
②当进入上液腔中的清液漫至预设高度后，电致伸缩块在外部电场作用下保持横向伸长状态封堵或缩小渣液过滤板的渗透孔隙；曝气管通入臭氧进行曝气；空心活性炭吸附体高速转动；石墨接触体通电；
③外部电路对电极施加瞬间高压强电场，高压强电场通过上液腔中的清液，巨大的能量瞬间释放于放电通道内，通道中的液体迅速汽化、膨胀并引起爆炸；爆炸力使上液腔中压力增大，清液大量由出液口向上喷出，冲击空心活性炭吸附体后进入其空心腔体中，在此过程中由外至内经活性炭吸附体完成第一次吸附；进入空心活性炭吸附体空心腔体中的清液由于空心活性炭吸附体的高速转动，在离心力作用下由内至外甩出，完成空心活性炭吸附体第二次吸附；
④经吸附后的液体被甩出空心活性炭吸附体进入过滤腔体并经排液道排出至集液槽；下渣腔中的渣滓经排渣口排出进行后续处理。
其中，所述步骤②中电致伸缩块在外部电场作用下保持横向伸长状态缩小渣液过滤板的渗透孔隙；在步骤③进行的同时，打开排渣口。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：
1、本发明不仅可以显著提高含氟工业废水的处理效率和效果，在末级处理过程中提高吸附材料的吸附效率，而且便于更换吸附材料，且可实时对吸附材料进行再生处理，延长使用寿命，减少更换频率，而且吸附材料使用量少，利用率高，在对含氟工业废水中的有机污染物进行有效处理，使其达到国家允许的排放标准的情况下，能够显著降低处理成本。
2、本发明在末级处理过程中首先利用了渣液过滤板对污水进行渣液分离，然后对清液进行臭氧曝气处理，降低其COD值，然后利用液电效应在液体中产生可控预设的微小爆炸，该爆炸一方面可使大部分清液获得较大动量，由外至内快速冲击空心活性炭吸附体，从而加快吸附过程，提高吸附效率；另一方面爆炸此时电致伸缩块在外部电场作用下保持横向伸长状态缩小渣液过滤板的渗透孔隙，且同时打开排渣口，因此部分冲击力向下透过渣液过滤板作用下渣腔中的渣液，不仅可以通过释放压力缓解耐压腔体和渣液过滤板受到的压力，而且能够为排渣提供冲击力，使排渣更加迅速和干净，还同时清理了下渣腔；还有一方面，对液体施加电场有利于曝气通入的臭氧的稳定性，延长其氧化性，提高其氧化活性，从而提高其降低其COD值的效果。而空心活性炭吸附体在受到爆炸挤压的清液冲击的同时在同速转动，该动作一方面可通过转动化解和减少受到喷射液体的冲击力；另一方面使进入空心活性炭吸附体空心腔体中的清液在离心力作用下由内至外甩出，完成空心活性炭吸附体第二次吸附；再一方面，该转动动作与通电石墨接触体配合还可均匀连续的对活性炭实行一定的电化学再生，分解活性炭物理吸附的污染物，延长活性炭的吸附寿命，减少所需更换次数；而弹性包片的设置不仅可以保障石墨接触体与铁质网体的接触，而且还能有效对抗液体冲击力，减少喷射液体外溢。
3、本发明的渣液过滤板采用了多孔基板结合电致伸缩块的结构，不仅可以灵活、快速、高效的调节渗透孔隙大小，从而灵活调整工艺，而且利用了电致伸缩块的压电效应，其反应的快速仅通过外部电场的控制即可实现渗透孔隙大小的高速反复调整，再配合对液体的泵力，从而在渗透过程中使渣液过滤板的渗透孔隙中反复出现液体涌动和冲击，避免渣滓堵塞渗透孔隙；从而解决了领域中过滤渣滓，特别是悬浮小颗粒渣滓中需要渗透孔隙尽量小与孔隙小易被堵塞的矛盾；不仅可以过滤较微小的渣滓，而且对液体的泵力越大，液体在渗透孔隙处的涌动和冲击就越大，越不易堵塞，因此通过加大对液体的泵力即可加快渗透速度，从而显著提高处理效率。
4、本发明的耐压腔体和渣液过滤板采用了特殊形状设计，从而适应于液电效应的爆炸压力，并从形状上提供反弹力和引流，引导喷射液体向出液口方向，从而降低设备制造成本，提高出液效率。
5、本发明的末级处理装置的大部分结构和参数通过电流、电压即可精确控制，快速反应，因此该装置的灵活性很高，可简单、快速且灵活的调节污水处理速度、效率、处理深度等。
6、本发明的空心活性炭吸附体可以方便快速的进行整体更换，无需清理，只需从侧面抽拉出过滤腔体即可实现整体更换，更换快速、便捷，对处理的连续性影响较小。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明多级末级处理装置的结构示意图；
图2是本发明末级处理装置的结构示意图；
图3是本发明电致伸缩块未伸长或缩收时的示意图；
图4是本发明电致伸缩块伸长时的示意图；
图5是本发明弹性包片的结构示意图。
图中标号：
1、耐压腔体；11、渣液过滤板；111、多孔基板；112、电致伸缩块；12、上液腔；13、下渣腔；14、进液口；15、排渣口；16、出液口；17、电极；18、曝气管；19、弹性包片；191、弹性体；192、石墨接触体；2、吸附体；21、过滤腔体；22、空心活性炭吸附体；221、铁质网体；222、活性炭；223、主轴；23、排液道；24、集液槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种含氟工业废水处理工艺，包括以下步骤：
①污水通过盐酸或液碱调节PH值为7～8；
②添加漂白水对污水进行氧化，降低污水COD值；
③污水经石灰浆池沉淀过滤，清除氟离子和部分过量漂白水；
④过滤后的污水清液中加入盐酸中和沉淀过滤；
⑤将再次过滤后的污水抽至活性炭吸附塔，同时通入臭氧开启曝气，进一步降低污水COD值；
⑥达到排放标准后外排。
参见图1至图5，上述步骤⑤的工艺使用了一种含氟工业废水末级处理装置，该末级处理装置包括活性炭吸附塔；活性炭吸附塔包括耐压腔体1和吸附体2；耐压腔体1内由一渣液过滤板11分隔成上液腔12和下渣腔13；下渣腔13侧面设置进液口14、底部设置可开闭的排渣口15；上液腔12顶部设置出液口16；上液腔12内设置有用于产生液电效应的电极17以及曝气管18；吸附体2包括一过滤腔体21；过滤腔体21内密封套设一筒形空心活性炭吸附体22；空心活性炭吸附体22外壁贴靠出液口14并做连续或脉冲式高速旋转；过滤腔体21下部两侧设置排液道23；排液道23下方设置集液槽24。
进一步的，耐压腔体1的竖直截面成炮弹形，整体为扁长状；出液口14沿筒形的空心活性炭吸附体22外表面的轴向延伸并通过出液口14端部的两弹性包片19贴靠空心活性炭吸附体22外表面。
进一步的，弹性包片19包括弹性体191和石墨接触体192；石墨接触体192与空心活性炭吸附体22外表面接触；两石墨接触体192与外部电源电连接。
进一步的，渣液过滤板11由多孔基板111和嵌设在多孔基板111上表面的多个电致伸缩块112；相邻电致伸缩块112在静力状态下之间具有间隙以供液体渗出，且该间隙阻挡液体中的渣滓；在电控下电致伸缩块112横向扩展以封闭间隙。
进一步的，渣液过滤板11成中部下凹的弧面。
耐压腔体1和渣液过滤板11采用了特殊形状设计，从而适应于液电效应的爆炸压力，并从形状上提供反弹力和引流，引导喷射液体向出液口方向，从而降低设备制造成本，提高出液效率。
进一步的，空心活性炭吸附体22包括内外层铁质网体221和填充在内外层铁质网体之间环形空腔内的活性炭222以及连接外部驱动转动的主轴223。
进一步的，活性炭吸附塔具有多个，完成多级吸附作用，下一级的活性炭吸附塔的进液口14与上一级的活性炭吸附塔的排液道23连通。
该含氟工业废水末级处理工艺，采用该末级处理装置，末级处理工艺包括以下步骤：
①将经过前工序处理后的污水由进液口14泵入下渣腔13，当下渣腔13充满后继续泵入污水，污水中的渣滓被渣液过滤板11阻挡留存在下渣腔13中，清液透过渣液过滤板11向上进入上液腔12中；在这一过程中，渣液过滤板11上的电致伸缩块112在高速脉冲电场的作用下反复高速伸缩，从而使渣液过滤板11的渗透能力反复关闭与打开，加上由下渣腔13向上的泵力作用，使渣液过滤板11的渗透孔隙中反复出现液体涌动和冲击，避免渣滓堵塞渗透孔隙；
②当进入上液腔12中的清液漫至预设高度后，电致伸缩块12在外部电场作用下保持横向伸长状态封堵或缩小渣液过滤板11的渗透孔隙；曝气管18通入臭氧进行曝气；空心活性炭吸附体22高速转动；石墨接触体192通电；
③外部电路对电极17施加瞬间高压强电场，高压强电场通过上液腔12中的清液，巨大的能量瞬间释放于放电通道内，通道中的液体迅速汽化、膨胀并引起爆炸；爆炸力使上液腔12中压力增大，清液大量由出液口16向上喷出，冲击空心活性炭吸附体22后进入其空心腔体中，在此过程中由外至内经活性炭吸附体22完成第一次吸附；进入空心活性炭吸附体22空心腔体中的清液由于空心活性炭吸附体22的高速转动，在离心力作用下由内至外甩出，完成空心活性炭吸附体22第二次吸附；
④经吸附后的液体被甩出空心活性炭吸附体22进入过滤腔体21并经排液道23排出至集液槽24；下渣腔13中的渣滓经排渣口15排出进行后续处理。
在末级处理过程中首先利用了渣液过滤板11对污水进行渣液分离，然后对清液进行臭氧曝气处理，降低其COD值，然后利用液电效应在液体中产生可控预设的微小爆炸，该爆炸一方面可使大部分清液获得较大动量，由外至内快速冲击空心活性炭吸附体22，从而加快吸附过程，提高吸附效率；另一方面爆炸此时电致伸缩块12在外部电场作用下保持横向伸长状态缩小渣液过滤板11的渗透孔隙，且同时打开排渣口15，因此部分冲击力向下透过渣液过滤板11作用下渣腔13中的渣液，不仅可以通过释放压力缓解耐压腔体1和渣液过滤板11受到的压力，而且能够为排渣提供冲击力，使排渣更加迅速和干净，还同时清理了下渣腔13；还有一方面，对液体施加电场有利于曝气通入的臭氧的稳定性，延长其氧化性，提高其氧化活性，从而提高其降低其COD值的效果。而空心活性炭吸附体22在受到爆炸挤压的清液冲击的同时在同速转动，该动作一方面可通过转动化解和减少受到喷射液体的冲击力；另一方面使进入空心活性炭吸附体22空心腔体中的清液在离心力作用下由内至外甩出，完成空心活性炭吸附体22第二次吸附；再一方面，该转动动作与通电石墨接触体192配合还可均匀连续的对活性炭实行一定的电化学再生，分解活性炭物理吸附的污染物，延长活性炭的吸附寿命，减少所需更换次数；而弹性包片19的设置不仅可以保障石墨接触体192与铁质网体221的接触，而且还能有效对抗液体冲击力，减少喷射液体外溢。
渣液过滤板11采用了多孔基板111结合电致伸缩块112的结构，不仅可以灵活、快速、高效的调节渗透孔隙大小，从而灵活调整工艺，而且利用了电致伸缩块的压电效应，其反应的快速仅通过外部电场的控制即可实现渗透孔隙大小的高速反复调整，再配合对液体的泵力，从而在渗透过程中使渣液过滤板11的渗透孔隙中反复出现液体涌动和冲击，避免渣滓堵塞渗透孔隙；从而解决了领域中过滤渣滓，特别是悬浮小颗粒渣滓中需要渗透孔隙尽量小与孔隙小易被堵塞的矛盾；不仅可以过滤较微小的渣滓，而且对液体的泵力越大，液体在渗透孔隙处的涌动和冲击就越大，越不易堵塞，因此通过加大对液体的泵力即可加快渗透速度，从而显著提高处理效率。
进一步的，步骤②中电致伸缩块12在外部电场作用下保持横向伸长状态缩小渣液过滤板11的渗透孔隙；在步骤③进行的同时，打开排渣口15。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含氟工业废水处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①污水通过盐酸或液碱调节PH值为7～8；
②添加漂白水对污水进行氧化，降低污水COD值；
③污水经石灰浆池沉淀过滤，清除氟离子和部分过量漂白水；
④过滤后的污水清液中加入盐酸中和沉淀过滤；
⑤将再次过滤后的污水抽至活性炭吸附塔，同时通入臭氧开启曝气，进一步降低污水COD值；
⑥达到排放标准后外排。
2.一种含氟工业废水末级处理装置，其特征在于：所述末级处理装置在如权利要求1所述的步骤⑤中使用，包括所述活性炭吸附塔；所述活性炭吸附塔包括耐压腔体(1)和吸附体(2)；所述耐压腔体(1)内由一渣液过滤板(11)分隔成上液腔(12)和下渣腔(13)；所述下渣腔(13)侧面设置进液口(14)、底部设置可开闭的排渣口(15)；所述上液腔(12)顶部设置出液口(16)；所述上液腔(12)内设置有用于产生液电效应的电极(17)以及曝气管(18)；所述吸附体(2)包括一过滤腔体(21)；所述过滤腔体(21)内密封套设一筒形空心活性炭吸附体(22)；所述空心活性炭吸附体(22)外壁贴靠出液口(14)并做连续或脉冲式高速旋转；所述过滤腔体(21)下部两侧设置排液道(23)；所述排液道(23)下方设置集液槽(24)。
3.如权利要求2所述的一种含氟工业废水末级处理装置，其特征在于：所述耐压腔体(1)的竖直截面成炮弹形，整体为扁长状；所述出液口(14)沿筒形的空心活性炭吸附体(22)外表面的轴向延伸并通过出液口(14)端部的两弹性包片(19)贴靠空心活性炭吸附体(22)外表面。
4.如权利要求3所述的一种含氟工业废水末级处理装置，其特征在于：所述弹性包片(19)包括弹性体(191)和石墨接触体(192)；所述石墨接触体(192)与空心活性炭吸附体(22)外表面接触；两石墨接触体(192)与外部电源电连接。
5.如权利要求4所述的一种含氟工业废水末级处理装置，其特征在于：所述渣液过滤板(11)由多孔基板(111)和嵌设在多孔基板(111)上表面的多个电致伸缩块(112)；相邻电致伸缩块(112)在静力状态下之间具有间隙以供液体渗出，且该间隙阻挡液体中的渣滓；在电控下电致伸缩块(112)横向扩展以封闭所述间隙。
6.如权利要求5所述的一种含氟工业废水末级处理装置，其特征在于：所述渣液过滤板(11)成中部下凹的弧面。
7.如权利要求6所述的一种含氟工业废水末级处理装置，其特征在于：所述空心活性炭吸附体(22)包括内外层铁质网体(221)和填充在内外层铁质网体之间环形空腔内的活性炭(222)以及连接外部驱动转动的主轴(223)。
8.如权利要求7所述的一种含氟工业废水末级处理装置，其特征在于：所述活性炭吸附塔具有多个，完成多级吸附作用，下一级的活性炭吸附塔的进液口(14)与上一级的活性炭吸附塔的排液道(23)连通。
9.一种含氟工业废水末级处理工艺，其特征在于：采用如权利要求7所述的末级处理装置，所述末级处理工艺包括以下步骤：
①将经过前工序处理后的污水由进液口(14)泵入下渣腔(13)，当下渣腔(13)充满后继续泵入污水，污水中的渣滓被渣液过滤板(11)阻挡留存在下渣腔(13)中，清液透过渣液过滤板(11)向上进入上液腔(12)中；在这一过程中，渣液过滤板(11)上的电致伸缩块(112)在高速脉冲电场的作用下反复高速伸缩，从而使渣液过滤板(11)的渗透能力反复关闭与打开，加上由下渣腔(13)向上的泵力作用，使渣液过滤板(11)的渗透孔隙中反复出现液体涌动和冲击，避免渣滓堵塞渗透孔隙；
②当进入上液腔(12)中的清液漫至预设高度后，电致伸缩块(12)在外部电场作用下保持横向伸长状态封堵或缩小渣液过滤板(11)的渗透孔隙；曝气管(18)通入臭氧进行曝气；空心活性炭吸附体(22)高速转动；石墨接触体(192)通电；
③外部电路对电极(17)施加瞬间高压强电场，高压强电场通过上液腔(12)中的清液，巨大的能量瞬间释放于放电通道内，通道中的液体迅速汽化、膨胀并引起爆炸；爆炸力使上液腔(12)中压力增大，清液大量由出液口(16)向上喷出，冲击空心活性炭吸附体(22)后进入其空心腔体中，在此过程中由外至内经活性炭吸附体(22)完成第一次吸附；进入空心活性炭吸附体(22)空心腔体中的清液由于空心活性炭吸附体(22)的高速转动，在离心力作用下由内至外甩出，完成空心活性炭吸附体(22)第二次吸附；
④经吸附后的液体被甩出空心活性炭吸附体(22)进入过滤腔体(21)并经排液道(23)排出至集液槽(24)；下渣腔(13)中的渣滓经排渣口(15)排出进行后续处理。
10.如权利要求9所述的一种含氟工业废水末级处理工艺，其特征在于：所述步骤②中电致伸缩块(12)在外部电场作用下保持横向伸长状态缩小渣液过滤板(11)的渗透孔隙；在步骤③进行的同时，打开排渣口(15)。
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