CN114195238A - 一种同步除氟除硅药剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同步除氟除硅药剂及其使用方法，除氟除硅药剂包括如下重量百分含量的药剂组份：明矾30％‑50％、聚合氯化铝50％‑70％；以上各组份的重量百分含量之和为100％。同步除氟除硅药剂的使用方法，包括如下步骤：取废水，并测定废水的pH值和氟离子、二氧化硅的浓度；调节pH值；搅拌。优点：本发明的除氟除硅药剂能够对含有氟化物和二氧化硅的复杂水体进行处理，实现同步除氟除硅，能够实现在同一个反应沉淀池内同时将废水中的氟化物含量降低至1.0mg/L以下，因此使用本除氟除硅药剂后不会有有毒有害物质的残留，不会对被处理水体造成二次污染；反应效率高、药剂投加量小、污泥产量少。
Description
技术领域：
本发明涉及含氟含硅废水处理技术领域，特别涉及一种同步除氟除硅药剂及其使用方法。
背景技术：
煤化工、焦化行业、半导体行业、玻璃纤维行业、光伏行业、金属冶炼行业等都会产生大量的含氟废水，废水中又同时存在二氧化硅；氟化物和二氧化硅通过膜浓缩系统时，容易使膜组件结垢、污堵，会使其通量瞬间下降，通过浓缩进入蒸发结晶器后结垢，降低换热效率，严重影响结晶盐的品质。
国家《污水综合排放标准》一级排放标准中规定氟离子浓度小于10mg/L，《地表水环境质量标准》对氟化物要求≤1.5mg/L；随着环境对氟化物的承载能力越来越低，部分省份制定了更严格的标准：山东省地方标准《流域水污染物综合排放标准第1部分：南四湖东平湖流域》(DB37/3416.1-2018)，一般保护区域氟化物≤3mg/L，重点保护区域氟化物≤2mg/L，随着国家对含氟废水的排放标准日趋严格，氟化物的提标处理迫在眉睫；而二氧化硅是废水中常见的结垢性污染物；在工业水处理项目中，对膜系统、蒸发结晶系统影响较大，可造成膜系统结垢，导致膜系统水通量下降，运行压力升高，清洗困难；其中，在蒸发结晶系统中，二氧化硅结垢会导致换热效率低，蒸汽利用率低等不利影响，极大的影响了整体系统运行的稳定性；因此，水中二氧化硅的有效去除，对废水处理项目整体运行稳定运行具有极大的促进作用。
传统的深度除氟有钙盐沉淀法、吸附法、离子交换法、反渗透法等，但投资成本和运行成本普遍偏高，且对水质要求严格，再生、反洗等频繁复杂，仅适用于处理少量废水，不适合大规模应用。
目前除硅技术包括混凝沉淀法、离子交换法、膜分离法等。镁剂除硅是最常用的反应沉淀法之一，镁剂除硅法具有设备投资较低、药剂货源充足的优点；但也存在着污泥量大、二氧化硅去除率低、悬浮状的药剂投加困难、加药量大、加药设备易堵塞等问题；离子交换技术在应用中费用较高，常常用作锅炉补给水二氧化硅去除等高精度的系统中。另外，离子交换树脂通过反复再生后，会造成交换容量衰减，再生周期缩短等问题；反渗透膜对离子几乎没有选择性，在除二氧化硅的同时会去除全部可以截留的离子或分子，因此反渗透膜法除硅在废水处理行业应用的很少。
传统上对废水除氟除硅的流程为：将废水通入一级除硅除氟单元，先投加氧化钙将PH调至10-11，投加氯化钙补充钙离子，离子性硅与钙离子形成硅酸钙颗粒，氟离子与钙离子形成氟化物颗粒，然后投加PAC作为絮凝剂，投加阳离子PAM作为助凝剂，形成大量可沉絮体后进入沉淀区，通过泥水分离后，污泥由污泥泵送至深度脱水系统5，上清液进入二级除氟单元；在二级除氟单元内，首先投加盐酸将PH调节至6.5-7.5，然后投加氯化钙引入过量的钙离子，在保障出水氟化物控制在8mg/L的前提下，出水钙离子浓度应维持在200mg/L以上。钙离子与氟离子接触形成氟化钙颗粒后，投加200-300mg/L的PAC作为絮凝剂，投加5-10mg/L阳离子PAM作为助凝剂，完成混凝反应后进入沉淀区；在沉淀区泥水分离后，沉淀污泥通过污泥泵送至深度脱水系统5，上清液进入后续处理系统继续处理；由此可见，传统废水处理的整个工艺流程长，处理流程繁琐，投资成本高。
发明内容：
本发明的第一个目的在于提供一种除氟除硅效果好，使处理后的氟化物≤1mg/L，并且同步降低二氧化硅含量的同步除氟除硅药剂。
本发明的第二个目的在于提供一种同步除氟除硅药剂的使用方法。
本发明的第一个目的由如下技术方案实施：一种同步除氟除硅药剂，其包括如下重量百分含量的药剂组份：明矾30％-50％、聚合氯化铝50％-70％；以上各组份的重量百分含量之和为100％。
进一步地，将各所述药剂组份按比例称量后混合形成干基原料，再溶于水中，配制成所述除氟除硅药剂，所述除氟除硅药剂的质量百分比浓度为10％-30％。
进一步地，所述除氟除硅药剂的pH值为3-5，使最终制得的除氟除硅药剂偏酸性，不易水解，更有利于延长保存时间。
本发明的第二个目的由如下技术方案实施：一种同步除氟除硅药剂的使用方法，其包括如下步骤：
(1)取废水，并测定废水的pH值和氟离子、二氧化硅的浓度；
(2)根据废水的氟离子、二氧化硅的浓度，向废水内投加除氟除硅药剂，同时，调节pH值为6.5至7；除氟除硅药剂在中性条件下，容易水解，因此，在使用深度除氟药剂时，需要将含氟废水和深度除氟药剂的混合液调节为中性；
(3)搅拌10分钟至15分钟后，加入絮凝剂，沉降20分钟至30分钟，完成除氟除硅过程。
进一步地，所述除氟除硅药剂的干基原料投加量与废水中氟离子含量的比例为0.1-0.3g/mg。
本发明除氟原理：铝盐(即明矾、聚合氯化铝)混凝剂水解后的羟基化水解产物中的OH-与F-发生交换反应，生成羟氟铝化合物；由于铝盐水解后的产物均有一定的溶解度，因此，氟化物去除精度较低。F-能与Al3+等阳离子形成络合物而沉降，如F-能与Al3+形成AlF(3-x)+x而夹杂在Al(OH)3中沉淀，在以络合沉降和配位体交换2种除氟机理和作用，可以大幅提高除氟效率，可将废水中氟化物浓度降低至1.0mg/L以下；并且反应速度快，产生的污泥量少。
本发明除硅原理：铝盐及其水解产物能够与二氧化硅发生络合、吸附、混凝等多种作用；投加铝盐或铁盐混凝剂，通过压缩双电层、吸附架桥和网捕作用，将废水中的溶解性硅和胶体硅去除，从而提高二氧化硅的去除效率。
本发明的优点：本发明的除氟除硅药剂能够对含有氟化物和二氧化硅的复杂水体进行处理，实现同步除氟除硅，能够实现在同一个反应沉淀池内同时将废水中的氟化物含量降低至1.0mg/L以下，二氧化硅含量降低至10mg/L以下，有效缩短工艺流程，降低工程投资，降低运行操作强度；除氟除硅药剂均以铝盐为主，不含有机物、重金属、结垢性离子及其他有毒有害成分，因此使用本除氟除硅药剂后不会有有毒有害物质的残留，不会对被处理水体造成二次污染；反应效率高、药剂投加量小、污泥产量少。
具体实施方式：
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明提供一种同步除氟除硅药剂，其包括如下重量百分含量的药剂组份：明矾30％、聚合氯化铝70％，以上各组份的重量百分含量之和为100％。
实施例1所述的同步除氟除硅药剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)原料称取
按如下重量百分含量称取各药剂组份：明矾30％、聚合氯化铝70％；
(2)配制除氟除硅药剂
将步骤(1)中各药剂组份按比例称量后混合形成干基原料，再溶于水中，配制成质量百分比浓度为30％的除氟除硅药剂；
(3)调节pH值，制取最终药剂成品
向步骤(2)配制的除氟除硅药剂中加入酸，调节pH值为3，制取最终药剂成品；使最终制得的除氟除硅药剂偏酸性，不易水解，更有利于延长保存时间。
实施例1所述的同步除氟除硅药剂的使用方法，包括如下步骤：
(1)取废水，并测定废水的pH值和氟离子、二氧化硅的浓度；
(2)根据废水中氟离子、二氧化硅的浓度，向废水内投加除氟除硅药剂，同时，调节pH值为6.5至7；除氟除硅药剂在pH值为中性条件时，容易水解，因此，在使用时，需要将除氟药剂调节为中性；其中，除氟除硅药剂的投加量，是以除氟除硅药剂的干基原料投加量与废水中氟离子含量的比例为0.1-0.3g/mg计算。
(3)搅拌10分钟至15分钟后，加入絮凝剂，本实施例中，所使用的絮凝剂为PAM絮凝剂，沉降20分钟至30分钟，完成除氟除硅过程。
实施例2：本发明提供一种同步除氟除硅药剂，其包括如下重量百分含量的药剂组份：明矾50％、聚合氯化铝50％，以上各组份的重量百分含量之和为100％。
实施例2所述的同步除氟除硅药剂的制备方法，与实施例1的不同之处在于，原料按如下重量百分含量称取：明矾50％、聚合氯化铝50％；其余方法步骤完全相同。
实施例2所述的同步除氟除硅药剂的使用方法，与实施例1相同。
实验例1：
取某电子企业处理后的排水作为待处理废水：pH＝7.48，氟离子浓度11.87mg/L，二氧化硅浓度16.76mg/L，分别采用实施例1和实施例2制得的除氟除硅药剂处理该废水，分两组进行实验，具体步骤如下：
第一组实验：
(1)向2个烧杯中各加入1L待处理废水，然后分别加入实施例1的除氟除硅药剂，投加量依次为：4000mg、4700mg，搅拌10min，边搅拌边用2％氢氧化钠调节pH＝6.5-7。
(2)加入絮凝剂，静止沉淀20min，取上清液测定氟离子、二氧化硅浓度。
第二组实验：
(1)向2个烧杯中各加入1L待处理废水，然后分别加入实施例2的除氟除硅药剂，投加量依次为：4000mg、4700mg，搅拌10min，边搅拌边用2％氢氧化钠调节pH＝6.5-7。
(2)加入絮凝剂，静止沉淀20min，取上清液测定氟离子、二氧化硅浓度。
结果如表1所示。
表1
实验例2：
取某油气田企业处理后的排水作为待处理废水：pH＝7.52，氟离子浓度28.94mg/L，二氧化硅浓度117.33mg/L，分别采用实施例1和实施例2制得的除氟除硅药剂处理该废水，分两组进行实验，具体步骤如下：
第一组实验：
(1)向2个烧杯中各加入1L待处理废水，然后分别加入实施例1的除氟除硅药剂，投加量依次为：9800mg、10611mg，搅拌10min，边搅拌边用2％氢氧化钠调节pH＝6.5-7。
(2)加入絮凝剂，静止沉淀20min，静止沉淀20min，取上清液测定氟离子、二氧化硅浓度。
第二组实验：
(1)向2个烧杯中各加入1L待处理废水，然后分别加入实施例2的除氟除硅药剂，投加量依次为：9800mg、10611mg，搅拌10min，边搅拌边用2％氢氧化钠调节pH＝6.5-7。
(2)加入絮凝剂，静止沉淀20min，取上清液测定氟离子、二氧化硅浓度。
结果如表2所示。
表2
由上述结果可知，本发明的除氟除硅药剂能够对废水的氟去除率达90％以上，对企业排出的含氟量和二氧化硅含量仍未达标的废水进行深度处理，将废水中的氟化物含量降低至1.0mg/L以下，满足《生活饮用水卫生标准》规定的F-含量小于1.0mg/L，《地表水质量标准》规定的地表Ⅲ类水体F-含量小于1.0mg/L，避免对人体造成伤害；二氧化硅含量降低至10mg/L以下，有效避免膜系统、蒸发结晶系统结垢，保证系统稳定运行。
本发明的除氟除硅药剂能够对含有氟化物和二氧化硅的复杂水体进行处理，实现同步除氟除硅，有效缩短工艺流程，降低工程投资；除氟除硅药剂均以铝盐为主，不含有机物、重金属、结垢性离子及其他有毒有害成分，因此使用本除氟除硅药剂后不会有有毒有害物质的残留，不会对被处理水体造成二次污染；反应效率高、药剂投加量小、污泥产量少。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (5)
1.一种同步除氟除硅药剂，其特征在于，其包括如下重量百分含量的药剂组份：明矾30％-50％、聚合氯化铝50％-70％；以上各组份的重量百分含量之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种同步除氟除硅药剂，其特征在于，将各所述药剂组份按比例称量后混合形成干基原料，再溶于水中，配制成所述除氟除硅药剂，所述除氟除硅药剂的质量百分比浓度为10％-30％。
3.根据权利要求2所述的一种同步除氟除硅药剂，其特征在于，所述除氟除硅药剂的pH值为3-5。
4.一种如权利要求1至3任一所述同步除氟除硅药剂的使用方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)取废水，并测定废水的pH值和氟离子、二氧化硅的浓度；
(2)根据废水中氟离子、二氧化硅的浓度，向废水内投加除氟除硅药剂，同时，调节pH值为6.5至7；
(3)搅拌10分钟至15分钟后，加入絮凝剂，沉降20分钟至30分钟，完成除氟除硅过程。
5.根据权利要求4所述的同步除氟除硅药剂的使用方法，其特征在于，所述除氟除硅药剂的干基原料投加量与废水中氟离子含量的比例为0.1-0.3g/mg。
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