CN201424419Y - 一种高浓度含氟废水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种高浓度含氟废水处理系统，包括进水口、出水口和池体，池体依次分割成调节池、一级化学反应池、一级沉淀池、二级化学反应池、二级沉淀池、三级混凝反应池、三级沉淀池和生化池，所有构筑物采用一体化结构，无需管道连接；所述的调节池设有潜污提升泵，一级化学反应池设有一级加药系统，二级化学反应池设有二级加药系统，三级化学反应池设有三级加药系统。本实用新型的系统可广泛应用于高浓度含氟废水工程处理，有效降低废水中氟离子和COD含量。

Description

一种高浓度含氟废水处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种采用物理化学与生物处理方法用于治理高浓度含氟废水的一体化装置系统，属于环保技术领域。
背景技术
氟是一种微量元素，长期饮用含量大于1.5mg/L的含氟水会给人体带来不利影响，严重的会引起氟斑牙和氟骨病。然而氟化物又是重要的化工原料，广泛应用于钢铁、金属冶金、电镀、电子、化肥、有机合成化工、电子工业等诸多行业中，因而产生了大量高浓度含氟废水，对人体健康和水环境安全构成威胁。按照国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准，氟离子浓度应少于10mg/L。目前国内外含氟废水处理方法有很多种，主要有化学沉淀法、混凝沉淀法、吸附法、电凝聚法、膜分离法等。化学沉淀法主要是石灰沉淀法，利用石灰中的钙离子与氟离子生成CaF2沉淀而除去氟离子，优点在于价格便宜，但缺点是由于CaF2在1 8℃时的溶解度是16.3mg/L，折算含氟7.7mg/L，因此只在理论上才勉强能达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。而实际运行过程中，由于氟离子沉淀的不完全以及由于其它离子的络合干扰，一般很难稳定达到氟离子10mg/L的排放标准。混凝沉淀法比较常用的是采用聚合氯化铝(PAC)混凝沉淀，其除氟机理较为复杂，主要有吸附，离子交换和络合沉淀三种作用，对于含低氟废水去除效果较好，结合助凝剂PAM，能使氟离子浓度下降至4-7mg/L，但对于高浓度含氟废水而言处理成本太高。使用化学沉淀法和混凝沉淀法一般就是采用反应沉淀池，向废水中投加药剂。吸附法、电凝聚法及膜分离法多处于实验室研究阶段，存在成本高、处理效率不高等问题很少有工程应用实例。
高浓度含氟废水除氟离子浓度较高外，往往伴随着很高的有机物浓度，其COD可达数千至上万毫克每升，由于氟离子对微生物的毒害作用很难直接采用生化处理工艺，因此在采用生化工艺去除有机物之前需要进行除氟预处理，才能使高浓度含氟废水真正达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。
发明内容
本实用新型提供了一种高浓度含氟废水处理装置系统，该系统通过利用化学沉淀、混凝沉淀和生化处理方法相结合而得以实现废水中氟离子浓度的降低和废水中有机物浓度的降低。
一种高浓度含氟废水处理系统，包括进水口、出水口和池体，所述的池体依次分隔成调节池、一级化学反应池、一级沉淀池、二级化学反应池、二级沉淀池、三级混凝反应池、三级沉淀池和生化池，所有构筑物采用一体化结构，无需管道连接。
所述调节池设有潜污提升泵。
所述一级化学反应池、二级化学反应池和三级化学反应池内设有搅拌装置，采用穿孔管气力搅拌。
各级沉淀池内设有导流筒，导流筒底的出水口处设有反射板，化学反应池和导流筒通过导流管连通，导流管离池底的距离为1.5～2.0m，导流管将化学反应池的废水导进导流筒，废水从导流筒流出时碰到反射板，避免引起沉淀池底部污泥搅动。
各级沉淀池由隔板、溢流堰、斜板和底部导流板构成，斜板与水平的夹角为55-60°；三个沉淀池的溢流堰高度逐级递减5-15cm，以保证后续的反应池对沉淀池不产生搅动影响，三级沉淀池的溢流堰高度高于出水口中心标高。
各级化学反应池均设有相应的加药系统，一级加药系统投加的为石灰乳和聚丙烯酰胺(PAM)，二级加药系统投加的为石灰乳和废磷酸，三级加药系统投加的为聚合氯化铝(PAC)和PAM。各级沉淀池均设有排泥口，定期将里面的污泥排除。
各级加药系统和调节池内的潜污提升泵与可编程控制器(PLC)连接，受其控制。
生化池由上升格室和下降格室构成，顶部设有密封顶板，下降格室和上升格室的宽度比在1∶2～1∶4之间，保证反应器有更好的有机物去除效果，在上升格室设有球形填料，便于微生物更好的挂膜，根据实际情况上升格室和下降格室可设多组。
本实用新型系统的工作流程为：高浓度含氟废水经收集后，集中于调节池中进行水质、水量的调节；然后由泵提升至一级化学反应池，期间通过分别添加石灰乳化液和PAM助凝剂进行化学沉淀，搅拌反应完全后自流进入一级沉淀池进行沉淀分离，一级沉淀池的上清液进入二级化学反应池，投加石灰乳化液和磷酸的混合液进行二级化学沉淀，搅拌反应后自流进入二级沉淀池，经沉淀分离后，二级沉淀池的上清液进入三级混凝反应池，分别投加PAC混凝剂和PAM助凝剂进行三级混凝沉淀，混合反应后自流进入三级沉淀池；通过上述三级沉淀后的废水进入生化池，有机物被微生物降解成CH4、CO2和H2O，出水能够达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。
本系统的优势在于：
设计三级反应沉淀装置，通过石灰-PAM化学沉淀，石灰-磷酸化学沉淀以及PAC-PAM混凝沉淀使高浓度含氟废水能够有效的去除，出水氟离子能够稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准；并且不同类型的沉淀的结合，充分发挥廉价石灰和高效PAC的作用，使整体处理成本最低，能应用于日排放量在20-1000吨且氟离子浓度大于1500mg/L的高浓度含氟废水处理。
附图说明
图1为本实用新型系统的工作流程图；
图2为本实用新型系统的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示的废水处理系统，包括进水口1、出水口12和池体2。池体由调节池3、一级化学反应池4、一级沉淀池5、二级化学反应池6、二级沉淀池7、三级混凝反应池8、三级沉淀池9、生化池10构成，所有构筑物采用一体化结构，无需管道连接。
调节池3设有潜污提升泵13。
一级化学反应池4、二级化学反应池6和三级化学反应池8内均设有穿孔管14，通过向穿孔管14内鼓气，达到气力搅拌的作用。
一级沉淀池5、二级沉淀池7和三级沉淀池9内均设有导流筒24，导流筒24底的出水口处设有反射板25，各级化学反应池和相应沉淀池内的导流筒24通过导流管26连通，导流管26离池底的距离为1.5～2.0m。
各级沉淀池均由隔板31、溢流堰、斜板18和底部导流板17构成，斜板与水平的夹角为55-60°；一级沉淀池的溢流堰21、二级沉淀池的溢流堰22、三级沉淀池的溢流堰23高度逐级递减5-15cm，以保证后续的反应池对沉淀池不产生搅动影响，三级沉淀池的溢流堰23高度高于出水口12中心标高。
一级化学反应池4设有一级加药系统28，二级化学反应池6设有二级加药系统29，三级化学反应池8设有三级加药系统30。各级沉淀池均设有排泥口15，定期将里面的污泥排除。
各级加药系统和调节池内的潜污提升泵13采用PLC编程系统控制。
生化池10由若干组上升格室19和下降格20室构成，顶部设有密封顶板16，下降格室20和上升格室19的宽度比在1∶2～1∶4之间，保证反应器有更好的有机物去除效果，在上升格室19内设有天然竹球填料11，便于微生物更好的挂膜。
高浓度含氟废水经收集后，集中于调节池3中进行水质、水量的调节；然后由潜污提升泵13提升至一级化学反应池4，期间通过一级加药系统28分别添加石灰乳化液和PAM助凝剂进行化学沉淀，将pH控制在8.5±0.3，石灰中Ca(OH)2与氟化物物料质量投配比约(4-8)∶1，PAM投加量约为1.5mg/L，反应15-30min；然后自流进入一级沉淀池5，沉淀2-3h，去除约99％的氟化物，残余氟化物约在20-40mg/L。经过一级化学沉淀后的含氟废水进入二级化学反应池6，通过二级加药系统29投加石灰乳化液和磷酸的混合液进行二级化学沉淀，将pH值控制在6.5±0.3，石灰中Ca(OH)2∶磷酸∶氟离子的质量比控制在(80-100)∶(8-10)∶5，反应25-40min；然后自流进入二级沉淀池7，沉淀2-3h，残余氟化物约在8-15mg/L。经过二级化学沉淀后的含氟废水进入三级混凝反应池8，通过三级加药系统30分别投加PAC混凝剂和PAM助凝剂进行三级混凝沉淀，将pH值控制在7.5±0.3，PAC中三氯化铝与氟离子的质量比控制在(10-15)∶1，PAM投加量约为1-2mg/L，反应25-40min；然后自流进入三级沉淀池9，沉淀2-3h，残余氟化物约在2-4mg/L。
通过上述三级沉淀，COD去除率在40～80％之间，根据COD浓度，生化池10按照污泥负荷0.15～0.30kg COD/kg MLVSS.d进行设计，经过生化池10处理过的废水COD总去除率为95％，SS去除率为87％，氟离子去除率接近100％，残余氟离子2-4mg/L。达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。

Claims (10)

1、一种高浓度含氟废水处理系统，包括进水口(1)、出水口(12)和池体(2)，其特征在于：所述的池体(2)依次分隔成调节池(3)、一级化学反应池(4)、一级沉淀池(5)、二级化学反应池(6)、二级沉淀池(7)、三级混凝反应池(8)、三级沉淀池(9)和生化池(10)；所述的调节池(3)设有潜污提升泵(13)，一级化学反应池(4)设有一级加药系统(28)，二级化学反应池(6)设有二级加药系统(29)，三级混凝反应池(8)设有三级加药系统(30)。
2、如权利要求1所述的高浓度含氟废水处理系统，其特征在于：所述的潜污提升泵(13)、一级加药系统(28)、二级加药系统(29)和三级加药系统(30)接入可编程控制器。
3、如权利要求1所述的高浓度含氟废水处理系统，其特征在于：所述一级化学反应池(4)、二级化学反应池(6)和三级混凝反应池(8)内设有搅拌装置。
4、如权利要求1所述的高浓度含氟废水处理系统，其特征在于：所述的一级沉淀池(5)、二级沉淀池(7)和三级沉淀池(9)均设有排泥口(15)。
5、如权利要求1所述的高浓度含氟废水处理系统，其特征在于：各级沉淀池内均设有导流筒(24)，导流筒(24)底的出水口处设有反射板(25)，各级化学反应池和其对应的沉淀池内的导流筒(24)通过导流管(26)连通。
6、如权利要求5所述的高浓度含氟废水处理系统，其特征在于：所述的导流管(26)离池底的距离为1.5～2.0m。
7、如权利要求1所述的高浓度含氟废水处理系统，其特征在于：各级沉淀池由隔板(31)、溢流堰、斜板(18)和底部导流板(17)构成，所述的斜板(18)与水平的夹角为55-60°。
8、如权利要求7所述的高浓度含氟废水处理系统，其特征在于：一级沉淀池(5)的溢流堰(21)、二级沉淀池(7)的溢流堰(22)、三级沉淀池(9)的溢流堰(23)高度逐级递减5-15cm，并且三级沉淀池(9)的溢流堰(23)高度高于出水口(12)的中心高度。
9、如权利要求1所述的高浓度含氟废水处理系统，其特征在于：所述的生化池(10)由若干组上升格室(19)和下降格室(20)构成，生化池(10)顶部设有密封顶板(16)，上升格室(19)内设有球形填料(11)。
10、如权利要求9所述的高浓度含氟废水处理系统，其特征在于：所述的下降格室(20)和上升格室(19)的宽度比为1∶2～1∶4。
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