CN211546187U - 一种除氟树脂脱附液处理回用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种除氟树脂脱附液处理回用系统，属于水处理领域。所述系统包括碳化单元、反应单元、分离单元和软化单元，通过合理设计各单元的结构，使得除氟树脂脱附液中高浓氟被有效处置去除，并在最小处理成本的条件下，回收脱附液中高浓碱液，实现资源回收利用，大大减小除氟树脂脱附剂的药剂成本，提高了除氟树脂脱附液的处置回用效率。

Description

一种除氟树脂脱附液处理回用系统

技术领域

本实用新型属于水处理领域，更具体地说，涉及一种除氟树脂脱附液处理回用系统。

背景技术

氟是人体必需微量元素之一，但人体摄入过多的氟会引起氟中毒，例如氟斑牙病。氟骨病等。按照国家饮用水排放标准，饮用水中氟离子浓度要求在1mg/L以下。含氟废水存在于半导体、集成电路、光伏等行业排放的废水中。

目前，吸附法在含氟废水和城市饮用水的深度处理中有较广泛的应用，其中除氟树脂是较常用的吸附材料之一。例如，申请公布号CN106944005A，申请公布日为2017年7月14日的发明专利申请公开了一种深度去除水中微量氟的树脂基纳米复合吸附剂及其制备方法和应用，该发明通过尺寸排除作用减少有机物对复合材料除氟的影响，在高有机物背景下依然可将水中氟的浓度有效降至1mg/L以下。

但是，除氟树脂脱附再生产生的脱附液中含有高浓的氟且呈强碱性，直接排放对环境会造成较大的影响。目前对于除氟树脂脱附液的处置一般是回到前端处理工艺中与预处理水样混合后再进行处理，增加了前端工艺处理负荷，且在不断产生树脂脱附液的同时，高浓碱液也会对树脂进水pH产生较大波动，影响树脂吸附效果。对于一些前端没有沉淀除氟环节的工艺中，除氟树脂脱附液一般为加酸调节pH后稀释排放。这就需要大量的酸中和，导致处理成本较高，排放难以稳定达标。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中对除氟树脂脱附液的处理效果较差的问题，本实用新型提供了一种除氟树脂脱附液处理回用系统，所述系统包括碳化单元、反应单元、分离单元和软化单元，通过合理设计各单元的结构，使得除氟树脂脱附液中高浓氟被有效处置去除，可以减小除氟树脂脱附剂的药剂成本，提高了除氟树脂脱附液的处置回用效率；进一步地，可以在降低理成本的条件下，回收脱附液中高浓碱液，实现资源回收利用。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，包括碳化单元、反应单元、分离单元和软化单元，所述碳化单元下方设置有进气口和进水口，碳化单元顶部设置有排气口，所述碳化单元内设置有微孔气管和多孔隔板，所述微孔气管位于多孔隔板下方，且微孔气管与进气口相连；所述碳化单元顶部设置有第一溢流口，碳化单元通过第一溢流口与反应单元相连通；

所述反应单元顶部设置有第一加药口，并且反应单元远离碳化单元的一侧上部设置有第二溢流口，反应单元通过第二溢流口与分离单元相连通；所述分离单元内设置有自上而下延伸的挡流板，并且分离单元靠近软化单元一侧上部设置有第三溢流口，该分离单元通过第三溢流口与软化单元相连通；所述软化单元顶部设置有第二加药口，并且所述软化单元下方设置有出水口。

优选地，所述碳化单元与反应单元的体积比为1.5-5，碳化单元的高径比为2-10。

优选地，所述碳化单元内设置有两个多孔隔板，且两个多孔隔板之间的距离为碳化单元总高度的30-50％。

优选地，所述微孔气管的孔径为0.1-5微米，所述多孔隔板的孔径为0.5-10微米。

优选地，所述反应单元内设置有搅拌器。

优选地，所述分离单元底部设置有排泥口；和/或

所述挡流板的高度为分离单元高度的2/3。

优选地，所述第一加药口和所述第二加药口通过管道与自动化加药控制装置连接。

优选地，所述软化单元内还设置有过滤层和吸附层，所述过滤层位于吸附层上方。

优选地，所述软化单元还包括反冲洗出口，所述反冲洗出口设置于软化单元上方。

优选地，所述过滤层包括两个多孔滤板和滤料层，所述滤料层位于所述两个多孔滤板之间。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，通过碳化单元、反应单元、分离单元和软化单元联合处理、相互作用实现了除氟树脂脱附液的处置回用，脱附液中碱浓度损失较小或趋近于不降低，有效减少了树脂除氟过程中碱的用量，大大降低了处理成本；

(2)本实用新型的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，首先使脱附液中的高浓度氢氧化钠在碳化单元中通过二氧化碳进行碳化处理，而后进入反应单元中通过添加氢氧化钙或者氧化钙去除脱附液中的高浓氟离子，可屏蔽因碱浓度过高而沉淀除氟效率较差的问题，通过添加一定量的氢氧化钙或氧化钙既能有效沉淀除氟也能恢复处理液中的氢氧根浓度，实现高浓碱的回收；

(3)本实用新型的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，在碳化单元内独特设计有微孔气管+多孔隔板的组合，不仅可以通过微孔气管将二氧化碳气体形成为破碎细小的二氧化碳气泡进入碳化单元中，使得二氧化碳气泡与脱附液充分混合反应，提高气体碳化处理的效率；而且可以通过多孔隔板将二氧化碳气泡切割变小以抑制其在碳化单元上升过程中持续变大，进一步稳定气液混合反应效率；

(4)本实用新型的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，包括软化单元，使得回收的碱液通过阳离子树脂吸附层除钙，软化出水中钙离子可降至1mg/L以下，以减少后续回用过程中钙离子对除氟树脂吸附效果的影响，避免了钙离子富集过多，堵塞树脂的危险，从而提高处理回用效率，同时，阳离子树脂交换容量大，吸附周期长，运行成本低；

(5)本实用新型的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，在软化单元内设置了反冲洗系统，有效降低了长期运行过程中，滤层堵塞和树脂床层中进入悬浮物的风险，提高设备使用效果，延长设备使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的一种除氟树脂脱附液处理回用系统的结构示意图；

图中：

100、碳化单元；110、进气口；111、进气泵；

120、进水口；121、进水泵；130、排气口；

140、微孔气管；150、多孔隔板；160、第一溢流口；

200、反应单元；210、第一加药口；220、第二溢流口；230、搅拌器；

300、分离单元；310、挡流板；320、排泥口；330、第三溢流口；

340、排泥阀；400、软化单元；410、第二加药口；420、吸附层；

430、出水口；440、过滤层；441、多孔滤板；442、滤料层；

450、反冲洗出口；460、微孔隔板；470、出水阀；

480、反冲洗出水阀门；510、自动化加药控制装置。

具体实施方式

下文对本实用新型的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本实用新型可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本实用新型，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型作各种改变。下文对本实用新型的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本实用新型的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本实用新型的特点和特征的描述，以提出执行本实用新型的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本实用新型的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本实用新型的元件和特征由附图标记标识。

实施例1

如图1所示，本实用新型的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，包括碳化单元100、反应单元200、分离单元300和软化单元400，所述碳化单元100下方设置有进气口110和进水口120，所述进气口110通过管道与进气泵111相连，用于向碳化单元100提供气体，所述气体为二氧化碳；所述进水口120通过管道与进水泵121相连，用于将除氟树脂脱附液泵入碳化单元100中；优选地，进水口120的位置可以略高于进气口110的位置，以使得从进水口120进入的除氟树脂脱附液能够及时与二氧化碳气体混合，提高反应效率。

本实用新型的碳化单元100内设置有微孔气管140和多孔隔板150，如图1所示，碳化单元100内可以设置有微孔气管140和两个多孔隔板150，所述两个多孔隔板150之间的距离为碳化单元100总高度的30-50％。需要说明的是，两个多孔隔板150可以与微孔气管140等间距设置(如图1所示)或者不等间距设置在碳化单元100内。

所述微孔气管140位于多孔隔板150下方且所述微孔气管140与所述进气口110相连，从进气口110进入的二氧化碳气体通过微孔气管140上的微孔(通常微孔气管140的微孔孔径为0.1-5微米)，能够形成破碎细小的二氧化碳气泡，这些细小的二氧化碳气泡可以与除氟树脂脱附液充分混合并进行反应，从而提高气体反应效率。

但是，需要说明的是，在这些细小二氧化碳气泡不断上升的过程中，气泡会逐渐变大，从而达不到与除氟树脂脱附液充分混合反应的效果，本实施例的系统通过在微孔气管140上方设置多孔隔板150对变大的气泡进行切割来抑制气泡持续变大，所述多孔隔板150的孔径为0.5-10微米，从而确保气泡与除氟树脂脱附液的充分混合反应，进一步稳定气液混合反应效率；

碳化单元100的顶部设置有排气口130，与除氟树脂脱附液未反应完的多余二氧化碳气体通过排气口130排出系统外，以避免系统内存在气体影响后续处理工艺的运行和处理效果；碳化单元100上方还设置有第一溢流口160，经过在碳化单元100内进行二氧化碳碳化处理后的脱附液通过所述第一溢流口160溢流进入反应单元200中，以便进行沉淀除氟处理；其中，将碳化单元100与反应单元200的体积比设计为1.5-5，以使得脱附液在碳化单元100的停留时间高于在反应单元200的停留时间，并且将碳化单元100的高径比设计为2-10，以使得碳化单元100内的气液反应更加充分；

需要说明的是，首先使脱附液中的高浓度氢氧化钠在碳化单元中通过二氧化碳进行碳化处理，而后进入反应单元中通过添加氢氧化钙或者氧化钙去除脱附液中的高浓氟离子，通过碳化单元与反应单元的有效结合可屏蔽因碱浓度过高而沉淀除氟效率较差的问题，并且通过进一步控制碳化单元100与反应单元200的体积比在合适的范围内，既能够有效沉淀氟离子，又能够保持脱附液中碱浓度损失较小或趋近于不降低，有效减少了后续回用工艺中树脂除氟过程中碱的用量，大大降低了运行成本；

所述反应单元200顶部设置有第一加药口210，用于向反应单元200中投加药剂，例如投加一定量氢氧化钙或氧化钙进行沉淀去除氟离子，反应单元200内设置有搅拌器230，搅拌器230上设置有能够产生上升流的叶片，通过开启搅拌器230，将反应单元200内的反应混合液进行充分搅拌反应，反应时间控制为20-60min；并且反应单元200上方设置有第二溢流口220，且第二溢流口220的口径大于第一溢流口160的口径，反应去除氟离子后的脱附液通过第二溢流口220进入分离单元300中；

本实用新型的分离单元300内设置有自上而下延伸的挡流板310，以使得反应后脱附液中产生的污泥能够充分沉淀至底部，从而有效阻挡液体中污泥溢流进入后续处理工艺，避免这些污泥影响后续处理工艺的运行和处理效果，挡流板310的高度为分离单元300高度的2/3，分离单元300底部设置有排泥口320，在分离单元300内分离得到的污泥由所述排泥口320通过管道排出系统外，在排出污泥的管道上还设置有排泥阀340，通过控制排泥阀340来控制污泥排放；并且分离单元300上方设置有第三溢流口330，分离去除污泥的脱附液通过所述第三溢流口330进入软化单元400中。

本实用新型的软化单元400有顶部设置有第二加药口410，用于在需要时向软化单元400中投加药剂以对吸附层420内填充的阳离子树脂进行脱附再生处理，所述药剂为4-6％盐酸溶液。所述第一加药口210和所述第二加药口410均通过管道与自动化加药控制装置510连接，通过自动化加药控制装置510自动化进行加药控制操作，自动化程度高；软化单元400下方设置有出水口430，经过软化单元400处理的脱附液出水由出水口430通过管道排出，得到的即为处理后回收的碱液，可作为回用的除氟树脂脱附剂。在排出出水的管道上还设置有出水阀470，通过控制出水阀470控制软化后的出水排放，软化出水中钙离子可降至1mg/L以下，以减少后续回用过程中钙离子对除氟树脂吸附效果的影响，避免了钙离子富集过多，堵塞树脂的危险，同时，软化单元400内吸附层420的阳离子树脂交换容量大，吸附周期长，运行成本低。

本实用新型的软化单元400内设置有吸附层420、过滤层440和微孔隔板460，吸附层420位于过滤层440与微孔隔板460之间，过滤层440位于吸附层420上方，在软化单元400内设置过滤层440，可以使得待阳离子树脂吸附去除钙离子的脱附液中悬浮物含量大大降低，从而避免了悬浮物堵塞阳离子树脂，影响软化效果。微孔隔板460位于吸附层420下方，且所述吸附层420内填充有阳离子树脂，用于吸附去除钙离子；所述过滤层440包括两个多孔滤板441和滤料层442，所述滤料层442位于所述两个多孔滤板441之间并填充有纤维滤料，用于对进入软化单元400的脱附液进行过滤；

需要说明的是，软化单元400还可以设置反冲洗出口450，所述反冲洗出口450设置于软化单元400上方，用于通过管道排放反冲洗出水，所述反冲洗出水排放管道上还设置有反冲洗出水阀门480。当本实施例的系统长期运行过程中，吸附层420和过滤层440出现堵塞时，可将出水阀470作为反冲洗进水阀门，开启出水阀470，向软化单元400通入反冲洗进水，向上对吸附层420和过滤层440进行反冲洗操作，反冲洗后的出水通过控制反冲洗出水阀门480由反冲洗出口450排出。由于设置了反冲洗系统，有效提高了系统的使用效果，延长系统的使用寿命。

通过本实用新型的一种除氟树脂脱附液处理回用系统的碳化单元、反应单元、分离单元和软化单元联合处理、相互作用，实现了除氟树脂脱附液中高浓氟被有效处置去除，并在最小处理成本的条件下，回收脱附液中高浓碱液，实现资源回收利用，大大减小除氟树脂脱附剂的药剂成本，提高了除氟树脂脱附液的处置回用效率。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

Claims (10)

1.一种除氟树脂脱附液处理回用系统，其特征在于：包括碳化单元(100)、反应单元(200)、分离单元(300)和软化单元(400)，

所述碳化单元(100)下方设置有进气口(110)和进水口(120)，碳化单元(100)顶部设置有排气口(130)，所述碳化单元(100)内设置有微孔气管(140)和多孔隔板(150)，所述微孔气管(140)位于多孔隔板(150)下方，且微孔气管(140)与进气口(110)相连；所述碳化单元(100)顶部设置有第一溢流口(160)，碳化单元(100)通过第一溢流口(160)与反应单元(200)相连通；

所述反应单元(200)顶部设置有第一加药口(210)，并且反应单元(200)远离碳化单元(100)的一侧上部设置有第二溢流口(220)，反应单元(200)通过第二溢流口(220)与分离单元(300)相连通；所述分离单元(300)内设置有自上而下延伸的挡流板(310)，并且分离单元(300)靠近软化单元(400)一侧上部设置有第三溢流口(330)，该分离单元(300)通过第三溢流口(330)与软化单元(400)相连通；所述软化单元(400)顶部设置有第二加药口(410)，并且所述软化单元(400)下方设置有出水口(430)。

2.根据权利要求1所述的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，其特征在于：所述碳化单元(100)与反应单元(200)的体积比为1.5-5，碳化单元(100)的高径比为2-10。

3.根据权利要求1所述的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，其特征在于：所述碳化单元(100)内设置有两个多孔隔板(150)，且两个多孔隔板(150)之间的距离为碳化单元(100)总高度的30-50％。

4.根据权利要求1所述的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，其特征在于：所述微孔气管(140)的孔径为0.1-5微米，所述多孔隔板(150)的孔径为0.5-10微米。

5.根据权利要求1所述的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，其特征在于：所述反应单元(200)内设置有搅拌器(230)。

6.根据权利要求1所述的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，其特征在于：所述分离单元(300)底部设置有排泥口(320)；和/或

所述挡流板(310)的高度为分离单元(300)高度的2/3。

7.根据权利要求1所述的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，其特征在于：所述第一加药口(210)和所述第二加药口(410)通过管道与自动化加药控制装置(510)连接。

8.根据权利要求1所述的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，其特征在于：所述软化单元(400)内还设置有过滤层(440)和吸附层(420)，所述过滤层(440)位于吸附层(420)上方。

9.根据权利要求1所述的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，其特征在于：所述软化单元(400)还包括反冲洗出口(450)，所述反冲洗出口(450)设置于软化单元(400)上方。

10.根据权利要求8所述的一种除氟树脂脱附液处理回用系统，其特征在于：所述过滤层(440)包括两个多孔滤板(441)和滤料层(442)，所述滤料层(442)位于所述两个多孔滤板(441)之间。

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