CN207760161U - 一种处理含氟废水的工艺系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种处理含氟废水的工艺系统，主要包括电絮凝单元，化学强化絮凝沉淀单元和吸附单元，具体处理流程为：含氟废水先进入电絮凝单元，配合曝气装置进行电絮凝处理；电絮凝单元出水再进入化学强化絮凝沉淀单元进一步去除氟等其他污染离子和悬浮物质；若化学强化絮凝沉淀单元出水中氟离子含量超过1mg/L，出水再进入吸附单元进一步去除氟离子，使最终出水中氟等其他污染物离子浓度达到地表水Ⅲ类标准要求或满足提标要求。本实用新型适用于同时含氟和重金属或含氟和氨氮废水的处理，具有处理含氟废水具有效果好、出水稳定、组合灵活和易于推广使用等优点。

Description

一种处理含氟废水的工艺系统

技术领域

本实用新型涉及一种处理含氟废水的处理系统，具体涉及一种通过电絮凝和化学强化絮凝沉淀、吸附三个处理单元的有效组合来去除废水中氟离子的工艺系统。

背景技术

氟是自然环境中广泛分布且与人体健康密切相关的一种微量化学元素之一，同时也是非常重要的化工原料。氟是非金属中最活泼的元素，氧化能力极强，能与很多化学物质发生反应，废水中氟污染已成为一个全球性的问题。正常饮用水中氟含量要求小于1.0mg/L之间，氟含量超过1.0mg/L，就会引起氟中毒，重患者可能引起氟骨病。含氟饮用水和工业废水的处理目前仍是全球许多国家尚未解决的问题，目前除氟方法有混凝沉淀法、吸附过滤法、电絮凝法、电渗析法和反渗透法等。

采用电絮凝方法去除废水中的氟离子已有人进行了研究和报道。电絮凝法具有结构简单、处理费用低、占地面积小、携带方便等诸多优点，对小水量的含氟废水处理效果很好。电絮凝又称电凝聚，其处理原理是：将金属电极(铝或铁)置于被处理的水中，然后通以直流电，此时金属阳极发生电化学反应，溶出Al³⁺离子或者Fe²⁺等离子并在水中水解而发生凝聚或者絮凝作用，其过程和机理与化学絮凝基本相同。通常，电化学反应器内进行的化学反应过程是极其复杂的。在电絮凝反应器中同时发生了电絮凝、电氧化过程，水中的溶解性、胶体和悬浮态污染物在电凝聚和电氧化作用下均可得到有效转化和去除。在采用电絮凝除氟离子时阳极主要采用铝板，通过溶解的铝离子水解后形成的絮体进行氟离子的凝聚去除。单纯地采用电絮凝单元处理含氟废水出水水质难以达到饮用水标准或地表水Ⅲ类标准，需要后续的絮凝、吸附系统进行处理。

絮凝法是向待处理的水体中投加一定比例的絮凝剂，在废水中生成絮状沉淀物，使目标离子吸附于其上，利用后续处理工艺将目标物质进行去除。

吸附法以具有高比表面积、优良机械强度的不溶性固体材料为吸附剂，通过物理吸附、化学吸附或离子交换等作用将水中氟离子吸附在吸附剂表面，从而达到去除水中氟离子的目的。吸附法简单易行，尤其适合于处理量大，污染物浓度较低的饮用水处理体系。但大多数吸附剂吸附容量有限，存在吸附剂再生频繁等问题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种电絮凝-化学强化絮凝沉淀-吸附处理含氟废水的工艺系统，将电絮凝单元、化学强化絮凝沉淀单元、吸附单元有机结合成一体化的处理技术。

所述的处理含氟废水的工艺系统，主要包括依次相连通的电絮凝单元1，化学强化絮凝沉淀单元2和吸附单元3；所述电絮凝单元出水口通过管线与化学强化絮凝沉淀单元2入口相连，所述的化学强化絮凝沉淀单元2通过管线与吸附单元3相连，在化学强化絮凝沉淀单元2上还设置一达标废水出水口4，用于达标废水的排放。

所述电絮凝单元包括电解槽5，电解槽内设有电极板6，所述极板可以为铝板电极，也可采用铁板电极，或者铝板和铁板混合电极，所述极板与电源正负极相连接；所述电解槽底部设有曝气装置7。所述电解槽的结构可以为正方形或长方形结构。

所述的化学强化絮凝沉淀单元3内设置搅拌装置8，主要通过添加化学絮凝剂絮凝吸附处理含氟废水。

所述吸附单元内部设有载体填料9，载体填料上填充有吸附剂10；所述载体填料为多孔材料，可以为陶粒、锰砂、石英砂、硅藻土、磁铁矿、无烟煤或天然高分子类和稀土类材料；所述的吸附剂主要为活性氧化铝或含活性氧化铝的复合物质，吸附剂形式可以为粉状或颗粒状，也可以是以活性氧化铝吸附剂为主体，与其他吸附剂(如陶粒、锰砂、石英砂、硅藻土、磁铁矿、无烟煤或天然高分子类和稀土类吸附剂)的一种或多种的混合体。

本实用新型对所述电絮凝单元的外壳材质不做特别限定，可以是钢材、有机玻璃材料或塑料等。

本实用新型工作原理是：首先在电絮凝单元中通过电化学方法电解铝阳极，生成铝絮体，通过新生的铝离子及絮体快速将废水中的氟离子结合达到有效去除；电絮凝单元出水进入化学强化絮凝沉淀单元，通过调整电絮凝单元出水的pH为6.0-11.0左右、添加絮凝剂的方式进一步强化去除氟离子，达到电絮凝后强化对氟离子的去除效果；化学强化絮凝沉淀单元出水中氟离子浓度若超过1mg/L，则将出水通入吸附单元，依靠吸附剂的吸附作用将低浓度的氟离子吸附去除。通过电絮凝-化学强化絮凝沉淀-吸附工艺高效去除废水中的氟离子，使最终出水达到地表水Ⅲ类标准要求或其他要求，有利于含氟废水深度处理回用及满足地表水要求达标排放或提标要求。

本实用新型的优点是：

(1)将电絮凝与化学强化絮凝沉淀、吸附三个处理单元进行技术组合，利用电絮凝和化学强化絮凝沉淀、吸附单元各自的技术特点，实现水中氟离子和其他污染物离子及悬浮物质的有效去除。

(2)电絮凝单元不仅可以通过产生的铝絮体去除水中大部分氟离子，也可以通过电絮凝去除重金属等污染物。

(3)絮凝单元通过絮凝作用，可去除水中部分氟离子和其他残余的污染物。

(4)吸附单元通过吸附作用可吸附残余的氟离子和其他污染物，且不会引入多余杂质。

(5)本实用新型的组合方法不仅对工业废水而且对饮用水中高浓度的氟离子、也可对中低浓度含氟废水进行有效去除和治理，还可以用于同时含氟和重金属或含氟和氨氮废水的处理。

采用本实用新型的工艺系统处理含氟离子的地下水或含高浓度氟离子的工业废水，除氟效率可达到95％以上，处理后水中的氟离子含量低于我国对饮用水的标准规定值，可达到地表水Ⅲ类标准要求。

附图说明

图1为本实用新型所述处理含氟付费水的工艺系统示意图。

图中，1-电絮凝单元、2-化学强化絮凝沉淀单元、3-吸附单元、4-达标废水出水口、5-电解槽、6-电极板、7-曝气装置、8-搅拌装置、9-载体填料、10-吸附剂。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型除氟离子的方法作详细说明：

如图1所示，所述的处理含氟废水的工艺系统，主要包括电絮凝单元1，化学强化絮凝沉淀单元2和吸附单元3，电絮凝单元包括电解槽5，电解槽出水口通过管线与化学强化絮凝沉淀单元2入口相连，化学强化絮凝沉淀单元2通过管线与吸附单元3相连，在化学强化絮凝沉淀单元2上设置另一达标废水出水口4，用于达标废水的排放。

所述电解槽内设有电极板6，所述极板为铝板电极，所述极板与电源正负极相连接；所述电解槽底部设有曝气装置7。

所述的化学强化絮凝单元3内设置搅拌装置8，主要通过添加化学絮凝剂絮凝吸附处理含氟废水。

所述吸附单元内部设有多孔支撑板9，支撑板上填充有吸附剂10，所使用的吸附剂主要为颗粒状活性氧化铝。

本实用新型工艺系统的工作原理和工作过程为：待处理的废水首先进入电絮凝单元1，根据废水中氟离子实际浓度，配合曝气装置7进行电絮凝处理，其流速可通过流量计调节，控制电絮凝的电压来调节电絮凝处理效果。电絮凝单元出水进入化学强化絮凝沉淀单元2进行絮凝处理，调节出水pH为6.0-11.0左右。絮凝单元出水中若氟离子浓度小于等于1mg/L，则由达标废水出水口排出，若氟离子浓度大于1mg/L，则将出水通入吸附单元3进行吸附处理。吸附处理后的水可达到地表水Ⅲ类标准要求。

实施例1

采用附图1所示工艺系统进行某地地下水中氟离子的去除。待处理的水样首先进入电絮凝单元1，进行电絮凝处理。通过流量计调节流速，通过控制电压和电流来调节铝的溶出量。电絮凝单元出水进入化学强化絮凝沉淀单元2，调节pH为7.0，进行絮凝处理。电絮凝单元水力停留时间为5分钟，所施加电压为10伏。絮凝单元中絮凝剂采用聚合氯化铝，浓度为100mg/L。吸附单元中载体填料为石英砂，吸附剂为活性氧化铝。水样中氟离子浓度为5.54mg/L。经上述电絮凝、化学强化絮凝沉淀后出水氟离子浓度见表1，从表中的结果可看出，经过该组合工艺处理后水中氟离子浓度＜1mg/L。

表1含氟地下水经组合工艺处理后的水质情况

实施例2

采用本实用新型附图1所示工艺系统进行某地地下水中氟离子的去除。启动曝气装置，废水在电絮凝单元水力停留时间为15分钟，所施加电压为20伏。电絮凝单元出水进入化学强化絮凝单元，调节pH为7.5，絮凝单元中絮凝剂采用聚合氯化铝，浓度为300mg/L。吸附单元中载体填料为锰砂，吸附剂为活性氧化铝。吸附单元的停留时间为20分钟。水样中氟离子浓度为24.6mg/L。经上述电絮凝、化学强化絮凝沉淀、吸附单元后出水氟离子浓度见表1，从表中的结果可看出，经过该组合工艺处理后水中氟离子浓度大幅下降，达到0.81mg/L。

表2某含氟工业废水经组合工艺处理后的水质情况

实施例3

采用本实用新型附图1所示工艺系统进行某地地下水中氟离子的去除。待处理的水样首先进入电絮凝单元1，电絮凝电极为铝铁组合电极，同时启动曝气设备强化电絮凝处理。电絮凝单元出水进入化学强化絮凝沉淀单元2，调节pH为7.5，进行絮凝处理。化学强化絮凝沉淀出水进入吸附单元，进行吸附处理。电絮凝单元水力停留时间为30分钟，所施加电压为35伏。絮凝单元中絮凝剂采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，聚合氯化铝浓度为400mg/L，聚丙烯酰胺浓度为1mg/L。吸附单元中载体填料为无烟煤，吸附剂为活性氧化铝。吸附单元的停留时间为20分钟。水样中氟离子浓度为70.38mg/L。经上述电絮凝、化学强化絮凝沉淀后出水氟离子浓度见表1。

表3某含氟及重金属废水经组合工艺处理后的水质情况

实施例4

采用本实用新型附图1所示工艺系统进行某地地下水中氟离子的去除。待处理的水样首先进入电絮凝单元1，电絮凝电极为铝铁组合电极，在电絮凝过程曝气强化处理(空气曝气量为1-2m³/min·m³水)，同时电絮凝后进行进一步曝气将二价铁氧化为三价铁(空气曝气量为1-1.5m³/min·m³水)，再进入化学强化絮凝沉淀单元2，调节pH为8，进行絮凝处理。化学强化絮凝沉淀出水进入吸附单元，进行吸附处理。电絮凝单元水力停留时间为30分钟，所施加电压为40伏。絮凝单元中絮凝剂采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，聚合氯化铝浓度为100mg/L，聚丙烯酰胺浓度为1mg/L。吸附单元中载体填料为无烟煤，吸附剂为活性氧化铝。吸附单元的停留时间为25分钟。水样中氟离子浓度为80.2mg/L。经上述电絮凝、化学强化絮凝沉淀后出水氟离子浓度见表1。

表4某含氟及重金属废水经组合工艺处理后的水质情况

项目	原水	曝气电絮凝出水	絮凝单元出水	吸附单元出水
					氟离子(mg/L)	80.2	40.24	6.35	0.89
Ni离子(mg/L)	4.5	0.01	0.01	0.005
					Pd离子(mg/L)	1.5	0.01	0.005	0.005

Claims (6)

1.一种处理含氟废水的工艺系统，主要包括依次相连通的电絮凝单元(1)，化学强化絮凝沉淀单元(2)和吸附单元(3)；所述电絮凝单元出水口通过管线与化学强化絮凝沉淀单元(2)入口相连，所述的化学强化絮凝沉淀单元(2)通过管线与吸附单元(3)相连，在化学强化絮凝沉淀单元(2)上还设置一达标废水出水口(4)。

2.根据权利要求1所述的处理含氟废水的工艺系统，其特征在于所述电絮凝单元(1)包含电解槽(5)，电解槽的出水口与化学强化絮凝沉淀单元以管道连接。

3.根据权利要求2所述的处理含氟废水的工艺系统，其特征在于所述电解槽内设有电极板(6)。

4.根据权利要求2所述的处理含氟废水的工艺系统，其特征在于所述电解槽底部设有曝气装置(7)。

5.根据权利要求1所述的处理含氟废水的工艺系统，其特征在于所述的化学强化絮凝单元内设置搅拌装置(8)。

6.根据权利要求1所述的处理含氟废水的工艺系统，其特征在于所述吸附单元内部设有填料(9)，填料上填充有吸附剂(10)。