TWI782469B - 高濃度含硼廢水處理方法 - Google Patents

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Abstract

本案係一種高濃度含硼廢水處理方法，其包括下列步驟：將一高濃度含硼廢水注入一pH值調整槽；將一鹼性溶液注入該pH值調整槽中以調節該高濃度含硼廢水之pH值；將調整pH值後之該含硼廢水注入一除硼電絮凝槽中，並加入一導電性電解質以進行一電絮凝程序；將該電絮凝程序所產生之污泥從槽底排出至一含硼污泥脫水槽中進行脫水；將經該電絮凝程序後之含硼廢水輸出至一第一吸附槽，並加入一第一吸附材至該第一吸附槽中，以便對該含硼廢水進行吸附及過濾；將經該第一吸附槽過濾後之含硼廢水輸出至一第二吸附槽，並加入一第二吸附材至該第二吸附槽中，以便對該含硼廢水進行進一步的吸附及過濾；以及將經該第二吸附槽吸附及過濾後之含硼廢水輸出至一過濾槽，進一步進行過濾後即可輸出低濃度之含硼廢水。

Description

高濃度含硼廢水處理方法
本發明係有關於一種高濃度含硼廢水處理方法，尤指一種使用來自儲能電池或太陽能直流電源，並使用含二氧化碳氣體調節pH值，並採用煤灰作為吸附劑，以處理高濃度含硼廢水，並製得煤灰固化混凝土製品之高濃度含硼廢水處理方法。
按，自然界的硼主要是存在於地下水中，其來源是從含有硼酸鹽的岩石和土壤。存在水溶液中以游離硼B(OH) 3形式，在pH值較高的水溶液中則形成B(OH) 4 -。
地球上大部分的硼都存在於海洋中，不同地區濃度有很大的差異性，取決於周圍的地質情況和廢水排放量，平均濃度為4.5mg/L。人體若曝露於高濃度硼環境中，輕則造成嘔吐，重則可能導致休克死亡，對植物亦具毒性會造成生長不良。
高科技廠如電子產業和光電產業等常因製程需要而使用含高濃度硼之原料或試劑。因此，製程中所產生之含硼廢水必需有效去除，以符合放流水標準。在燃煤發電廠中，來自於石灰石-石膏濕法脫硫系統的廢水，由於氯離子濃度和含鹽量較高，無法在電廠內部使用，且很難深度淨化處理，成為電廠最難處理的廢水。
濕式法煙氣脫硫廢水中含硼濃度可能達到600mg/L以上，依環保法規處理後之廢水需達到低於5mg/L才能符合放流水標準。所以脫硫廢水必需在廠內進行處理達排放標準或者進行零排放措施。針對含硼廢水，工業上所採行的處理方法包括：化學沈澱法、選擇性離子交換樹脂法、逆滲透膜處理法、電絮擬法以及吸附劑法。
其中，化學沈澱法能處理高濃度含硼廢水，需面對化學試劑消耗量大及沈澱物需後續處理等問題。硼選擇性離子交換樹脂法可使處理後出水中的硼濃度達到飲用水及灌溉水標準的要求，但面臨吸附飽和的樹脂需再生處理，衍生出高濃度的含硼再生廢水。逆滲透膜處理技術主要面臨的問題為前處理過程造成水體的高pH值，造成RO膜的損害、膜污染及RO濃縮水需再次處理等問題。電絮擬法可處理高濃度的含硼廢水且較之於化學混擬法有更高的硼去除率及更好的經濟性，但在其應用中需考慮極板的消耗、高耗能及沈澱污泥之後續處理問題等。活性碳、金屬氧化物等吸附劑的處理和再生費用相對較高，以廢棄物質作為吸附劑成為重要的研究方向。
另，習知之含硼廢水處理系統或方法技術，例如中華民國I531543號發明專利「含硼之廢水的處理方法」，係揭示一種含硼之廢水的處理方法，係將吸附於陰離子交換樹脂副材料的硼，以酸或鹼溶析出來或是使其再生而得的排水濃度為500mg/L以上，在含硼之廢水中加入鋁鹽（聚合氯化鋁）以及pH調整劑，以形成不溶性析出物分散於其中的反應液；以及固液分離步驟，其分離該反應液中的不溶性析出物，並取出處理水。
又例如中華民國I540103號發明專利「從含硼廢水中將硼移除的方法」，係將含硼廢水調整 pH值使介於8~14之間，經添加含鋇金屬化合物的混凝劑進行反應，而形成該硼鹽懸浮固體粒子再經過固液分離，而獲得一硼含量降低的液體及一含硼污泥之含硼之排水的處理方法。
又例如中華民國I577443號發明專利「用於移除廢水中有害物質之無機材料及其製造方法以及廢水處理方法」，係採用具有玻璃相結構之複數多孔性矽酸鹽粒子，其成分包含氧化矽、氧化鋁、氧化鋇、氧化鍶以及氧化硼，其中，該多孔性矽酸鹽粒子之平均孔徑係介於 3 至 50 奈米，以及於 pH值介於 1至5之環境下，該多孔性矽酸鹽粒子之界達電位為負值。將含有害物質之廢水饋入含擔體之流體化床反應器，以使該廢水中的有害物質結晶於該擔體上，進而移除該有害物質以得到經處理之廢水。
又例如中華民國I594955號發明專利「高濃度含硼廢水之處理方法」，係以過氧化氫預處理歩驟將pH值控制在8~12之間再以含鋇化合物混合產生過硼酸鹽沈沉澱。
又例如中華民國I612014號發明專利「以流體化床均質顆粒化技術處理含硼廢水之方法」，其採用流體化床反應槽添加含鈣化合物混凝劑及過氧化氫的方法。
又例如中華民國I637917號發明專利「煙氣脫硫廢水的除氟方法及除氟系統」，係揭示一種煙氣脫硫廢水之除氟方法，包括下列步驟：(a)電混凝反應，以及(b)攪拌混合，其中，步驟(a)係在電混凝裝置中進行，該電混凝裝置配備有提供高頻脈衝電流之電源供應器，以及步驟(b)進行攪拌混合的同時添加鹼調整該廢水之pH值至 pH5~8。
但上述發明專利前案中並未揭示可以太陽能作為電解槽電源，並使用二氧化碳氣體調節pH值，並採用煤灰作為吸附劑，以處理含硼廢水之電絮擬方法，並製得煤灰固化混凝土成品之技術特徵無關，誠屬美中不足之處。
針對上述習知含硼廢水處理方法技術之缺點，本發明提供一種高濃度含硼廢水處理方法，以改善上述之缺點。
本發明之一目的係提供一種高濃度含硼廢水處理方法，其係使用來自儲能電池或太陽能直流電源，並使用含二氧化碳氣體調節pH值，並採用煤灰作為吸附劑，以處理高濃度含硼廢水，並製得煤灰固化混凝土製品。
為達上述之目的，本發明之高濃度含硼廢水處理方法，其包括下列步驟：將一高濃度含硼廢水注入一pH值調整槽；將一鹼性溶液注入該pH值調整槽中以調節該高濃度含硼廢水之pH值；將調整pH值後之該含硼廢水注入一除硼電絮凝槽中，並加入一導電性電解質以進行一電絮凝程序；將該電絮凝程序所產生之污泥從槽底排出至一含硼污泥脫水槽中進行脫水；　將經該電絮凝程序後之含硼廢水輸出至一第一吸附槽，並加入一第一吸附材至該第一吸附槽中，以便對該含硼廢水進行吸附及過濾；將經該第一吸附槽過濾後之含硼廢水輸出至一第二吸附槽，並加入一第二吸附材至該第二吸附槽中，以便對該含硼廢水進行進一步的吸附及過濾；以及將經該第二吸附槽吸附及過濾後之含硼廢水輸出至一過濾槽，進一步進行過濾後即可輸出低濃度之含硼廢水。
其中，該高濃度含硼廢水為一燃煤發電廠所產生之煙氣脫硫廢水，且其含硼濃度為500mg/L。
其中，該鹼性溶液為NaOH，且經調整後該高濃度含硼廢水之pH值為8~10。
其中，該導電性電解質為海水，以提高高濃度含硼廢水之導電度並降低該電絮凝程序之耗電量。
其中，該除硼電絮凝槽所使用之30~1000V之直流電源，且是來自儲能電池或太陽能直流電源。
其中，該除硼電絮凝槽進一步具有一電極，該電極為純鋁、鎳、鐵或純鋁、鎳、鐵所組成之合金。
其中，該第一吸附材例如但不限於為底灰，投加量為100~500g/L時，歷經20～180分鐘之吸附。
其中，該過濾槽進一步包含0.5微米以下之超細中空纖維為過濾材，以淨化經該電絮凝程序之廢水。
其中，該第二吸附材例如但不限於為飛灰，投加量為100~500g/L時，歷經20～180分鐘之吸附。
其中，該第一吸附槽、過濾槽及第二吸附槽進一步可吸附飽和之煤灰，導入該含硼污泥脫水槽，脫水後添加一黏結劑，該黏結劑例如但不限於為水泥，即可製得含煤灰之一混凝土製品。
為使　貴審查官能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如后。
請參照圖1，其繪示本案一較佳實施例之高濃度含硼廢水處理方法之流程圖。
如圖所示，本發明之高濃度含硼廢水處理方法，其包括下列步驟：將一高濃度含硼廢水注入一pH值調整槽（步驟1）；將一鹼性溶液注入該pH值調整槽中以調節該高濃度含硼廢水之pH值（步驟2）；將調整pH值後之該含硼廢水注入一除硼電絮凝槽中，並加入一導電性電解質以進行一電絮凝程序（步驟3）；將該電絮凝程序所產生之污泥從槽底排出至一含硼污泥脫水槽中進行脫水（步驟4）；將經該電絮凝程序後之含硼廢水輸出至一第一吸附槽，並加入一第一吸附材至該第一吸附槽中，以便對該含硼廢水進行吸附及過濾（步驟5）；將經該第一吸附槽過濾後之含硼廢水輸出至一第二吸附槽，並加入一第二吸附材至該第二吸附槽中，以便對該含硼廢水進行進一步的吸附及過濾（步驟6）；以及將經該第二吸附槽吸附及過濾後之含硼廢水輸出至一過濾槽，進一步進行過濾後即可輸出低濃度之含硼廢水（步驟7）。
於該步驟1中，將一高濃度含硼廢水注入一pH值調整槽。其中，該高濃度含硼廢水例如但不限於為一燃煤發電廠所產生之煙氣脫硫廢水，且其含硼濃度例如但不限於為500mg/L。
於該步驟2中，將一鹼性溶液注入該pH值調整槽中以調節該高濃度含硼廢水之pH值。其中，該鹼性溶液例如但不限於為NaOH，且經調整後該高濃度含硼廢水之pH值例如但不限於為8~10。
於該步驟3中，將調整pH值後之該含硼廢水注入一除硼電絮凝槽中，並加入一導電性電解質以進行一電絮凝程序。其中，該導電性電解質例如但不限於為海水，以提高高濃度含硼廢水之導電度並降低該電絮凝程序之耗電量。其中，該除硼電絮凝槽中進一步具有一電極，該電極例如但不限於為純鋁、鎳、鐵或純鋁、鎳、鐵所組成之合金。
於該步驟4中，將該電絮凝程序所產生之污泥從槽底排出至一含硼污泥脫水槽中進行脫水。其中，該除硼電絮凝槽所使用之電源例如但不限於為30~1000V之直流電源，且是來自儲能電池或太陽能直流電源。
於該步驟5中，將經該電絮凝程序後之含硼廢水輸出至一第一吸附槽，並加入一第一吸附材至該第一吸附槽中，以便對該含硼廢水進行吸附及過濾。其中，該第一吸附材投加量例如但不限於為100~500g/L時，歷經例如但不限於為20～180分鐘之吸附。
於該步驟6中，將經該第一吸附槽過濾後之含硼廢水輸出至一第二吸附槽，並加入一第二吸附材至該第二吸附槽中，對該含硼廢水進行吸附及過濾後即可輸出低濃度之含硼廢水。其中，該第二吸附材投加量例如但不限於為100~500g/L時，歷經例如但不限於為20～180分鐘之吸附。
於該步驟7中，將經該第二吸附槽吸附及過濾後之含硼廢水輸出至一過濾槽，進一步進行過濾。其中，該過濾槽進一步包含0.5微米以下之超細中空纖維為過濾材，以淨化經該電絮凝程序之廢水。
此外，本發明之高濃度含硼廢水處理方法中，該第一吸附槽、過濾槽及第二吸附槽進一步可吸附飽和之煤灰，導入該含硼污泥脫水槽，脫水後添加一黏結劑，其中，該黏結劑例如但不限於為水泥，即可製得含煤灰之一混凝土製品。
本發明之高濃度含硼廢水處理方法以台電台中火力發電廠所產生之原高濃度含硼廢水為測試樣品，先以40%NaOH調整pH值8~10間，以定電流的方式電解30分鐘，之後必須先經該第一吸附槽及第二吸附槽過濾一次，然後重新調整一次pH值，再電解30分鐘，反覆操作3小時，就可以將濃度600ppm的高濃度含硼廢水降至13ppm，其去除率約97.8%，同時對鎂的去除率更高達99.55%，對鈣的去除率也有65.2%，且本發明所揭露之技術是採取連續處理的方式，可以有效的處理大量高濃度含硼廢水，也因為操作簡單，所以容易實現自動化。因此，本發明之高濃度含硼廢水處理方法確實較習知含硼廢水處理方法具有進步性。
綜上所述，藉由本發明之高濃度含硼廢水處理方法之實施，其較之習知高濃度含硼廢水處理方法具有下列優點：1.其使用來自儲能電池或太陽能直流電源，並使用含二氧化碳氣體調節pH值；2.其採用煤灰作為吸附劑，以處理高濃度含硼廢水燃料；以及3.其進一步可製得煤灰固化混凝土製品等優點。因此，本發明之高濃度含硼廢水處理方法確實較習知含硼廢水處理方法具有進步性。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。
步驟1：將一高濃度含硼廢水注入一pH值調整槽； 步驟2：將一鹼性溶液注入該pH值調整槽中以調節該高濃度含硼廢水之pH值； 步驟3：將調整pH值後之該含硼廢水注入一除硼電絮凝槽中，並加入一導電性電解質以進行一電絮凝程序； 步驟4：將該電絮凝程序所產生之污泥從槽底排出至一含硼污泥脫水槽中進行脫水； 步驟5：將經該電絮凝程序後之含硼廢水輸出至一第一吸附槽，並加入一第一吸附材至該第一吸附槽中，以便對該含硼廢水進行吸附及過濾； 步驟6：將經該第一吸附槽過濾後之含硼廢水輸出至一第二吸附槽，並加入一第二吸附材至該第二吸附槽中，以便對該含硼廢水進行進一步的吸附及過濾；以及 步驟7：將經該第二吸附槽吸附及過濾後之含硼廢水輸出至一過濾槽，進一步進行過濾後即可輸出低濃度之含硼廢水。
圖1為一示意圖，其繪示本案一較佳實施例之高濃度含硼廢水處理方法之流程圖。
步驟1：將一高濃度含硼廢水注入一pH值調整槽； 步驟2：將一鹼性溶液注入該pH值調整槽中以調節該高濃度含硼廢水之pH值； 步驟3：將調整pH值後之該含硼廢水注入一除硼電絮凝槽中，並加入一導電性電解質以進行一電絮凝程序； 步驟4：將該電絮凝程序所產生之污泥從槽底排出至一含硼污泥脫水槽中進行脫水； 步驟5：將經該電絮凝程序後之含硼廢水輸出至一第一吸附槽，並加入一第一吸附材至該第一吸附槽中，以便對該含硼廢水進行吸附及過濾； 步驟6：將經該第一吸附槽過濾後之含硼廢水輸出至一第二吸附槽，並加入一第二吸附材至該第二吸附槽中，以便對該含硼廢水進行進一步的吸附及過濾；以及 步驟7：將經該第二吸附槽吸附及過濾後之含硼廢水輸出至一過濾槽，進一步進行過濾後即可輸出低濃度之含硼廢水。

Claims (10)

  1. 一種高濃度含硼廢水處理方法，其包括下列步驟：將一高濃度含硼廢水注入一pH值調整槽，其中該高濃度含硼廢水為一燃煤發電廠所產生之煙氣脫硫廢水；將一鹼性溶液注入該pH值調整槽中以調節該高濃度含硼廢水之pH值；將調整pH值後之該含硼廢水注入一除硼電絮凝槽中，並加入一導電性電解質以進行一電絮凝程序；將該電絮凝程序所產生之污泥從槽底排出至一含硼污泥脫水槽中進行脫水；將經該電絮凝程序後之含硼廢水輸出至一第一吸附槽，並加入一第一吸附材至該第一吸附槽中，以便對該含硼廢水進行吸附及過濾，其中該第一吸附材為底灰；將經該第一吸附槽過濾後之含硼廢水輸出至一第二吸附槽，並加入一第二吸附材至該第二吸附槽中，以便對該含硼廢水進行進一步的吸附及過濾，其中該第二吸附材為飛灰；以及將經該第二吸附槽吸附及過濾後之含硼廢水輸出至一過濾槽，進一步進行過濾後即可輸出低濃度之含硼廢水；其中該第一吸附槽、過濾槽及第二吸附槽進一步可吸附飽和之煤灰，導入該含硼污泥脫水槽，脫水後添加一黏結劑即可製得含煤灰之一混凝土製品。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高濃度含硼廢水處理方法，其中該高濃度含硼廢水之含硼濃度為500mg/L。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之高濃度含硼廢水處理方法，其中該鹼性溶液為NaOH，且經調整後該高濃度含硼廢水之pH值為8~10。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之高濃度含硼廢水處理方法，其中該導電性電解質為海水，以提高高濃度含硼廢水之導電度並降低該電絮凝程序之耗電量。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之高濃度含硼廢水處理方法，其中該除硼電絮凝槽所使用之30~1000V之直流電源，且是來自儲能電池或太陽能直流電源。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之高濃度含硼廢水處理方法，其中該除硼電絮凝槽進一步具有一電極，該電極為純鋁、鎳、鐵或純鋁、鎳、鐵所組成之合金。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之高濃度含硼廢水處理方法，其中該底灰之投加量為100~500g/L時，歷經20~180分鐘之吸附。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之高濃度含硼廢水處理方法，其中該過濾槽進一步包含0.5微米以下之超細中空纖維為過濾材，以淨化經該電絮凝程序之廢水。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之高濃度含硼廢水處理方法，其中該飛灰之投加量為100~500g/L時，歷經20~180分鐘之吸附。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之高濃度含硼廢水處理方法，其中該黏結劑為水泥。
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