一种深度处理含氟离子废水的系统及工艺的制作方法

本发明涉及废水处理技术领域，尤其是涉及一种深度处理含氟离子废水的系统及工艺。

背景技术：

氟是人体内重要的微量元素之一，当饮用水中含氟量在0.4～0.6mg/l时对人体有益无害，但当长期引用含量大于1.5mg/l的引用水时对人体造成伤害，如引起氟斑牙或氟骨病等等。

随着工业的不断发展，含氟废水的排放量大大增加。含氟废水在排放前通常通过一些简单的物化处理，然而经物化处理后的废水中依然含有大量的氟离子，将这些废水排放出去，对人体健康造成很大的威胁。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种深度处理含氟离子废水的系统及工艺。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种深度处理含氟离子废水的系统，包括依次相连通的用于调节废水的废水调节单元、至少一用于去除废水中氟离子的物化处理单元、用于调节物化处理单元处理后废水ph值的ph调节单元和用于吸附废水中氟离子的锆盐树脂单元，所述物化处理单元包括依次相连通的用于对废水调节单元处理后的废水进行去除氟离子和混凝处理的混凝单元、用于对混凝单元处理后的废水进行絮凝处理的絮凝单元和用于对絮凝单元处理后的废水进行沉淀处理的沉淀单元，且所述混凝单元与所述废水调节单元相连通，所述沉淀单元与所述ph调节单元相连通。

优选地，所述锆盐树脂单元包括用于存储经锆盐浸泡后的树脂的锆盐树脂罐和用于对所述锆盐树脂罐中的树脂进行脱附处理的树脂再生单元，所述树脂再生单元与所述锆盐树脂罐相连通。

优选地，所述树脂再生单元包括用于存储氢氧化锆溶液的氢氧化锆盐箱，所述氢氧化锆盐箱与所述锆盐树脂罐相连通。

优选地，还包括脱氨氮单元，所述脱氨氮单元包括用于对废水进行脱氨氮处理的折点加氯氧化池，所述折点加氯氧化池与所述混凝单元相连通。

优选地，包括两个依次相连通的物化处理单元，且位于上游的物化处理单元中的沉淀单元与位于下游的物化处理单元中的混凝单元相连通。

本发明还揭示了一种基于权利要求1的系统深度处理含氟离子废水的工艺，工艺包括如下步骤：

s100，收集废水，并通过所述废水调节单元对废水进行调节；

s200，经步骤s100处理后的废水通过物化处理单元去除废水中氟离子；

s300，经步骤s200处理后的废水通过ph调节单元调节ph值至6～9；

s400，经步骤s300处理后的废水通过锆盐树脂单元吸附废水中的氟离子。优选地，在步骤s200中，通过如下步骤去除废水中氟离子：

s201，混凝单元通过向废水中加入钙盐生成氟化钙，并且钙与氟的质量比为1.1～1.4，同时，还向废水中加入150～280mg/l的混凝剂；

s202，絮凝单元通过向经步骤s201处理后的废水中添加4～8mg/l的絮凝剂进行絮凝处理；

s203，沉淀单元对经步骤s202处理后的废水进行沉淀处理。

优选地，在步骤s400中，锆盐树脂单元通过锆盐树脂吸附废水中的氟离子，所述锆盐树脂通过将树脂浸泡在锆浓度为0.5mol/l的锆盐溶液中制成。

优选地，在步骤s400中还包括将所述锆盐树脂浸泡在锆浓度为0.5mol/l的氢氧化锆溶液中20分钟进行脱附处理。

优选地，所述锆盐溶液的ph值为4.0，所述氢氧化锆溶液的ph值为12.0。

本发明的有益效果是：

本发明所述的深度处理含氟离子废水的系统及工艺，首先通过物化处理去除废水中高浓度的氟离子，再通过锆盐树脂吸附废水中低浓度的氟离子，可将废水中氟离子的含量降低至3mg/l；锆盐树脂具有吸附容量大、使用寿命长、可再生的优点，进一步降低废水处理成本。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图示意图；

图2是本发明的锆浓度对影响图；

图3是本发明的ph值对脱附率的影响图；

图4是本发明方法流程图示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明所揭示的一种深度处理含氟离子废水的系统及工艺，首先对废水进行物化处理去除废水中高浓度的氟离子，获得含低浓度氟离子的废水；再通过锆盐树脂对含低浓度氟离子的废水进行吸附处理，进而降低废水中氟离子含量，最终可将氟离子降低至3mg/l。

如图1所示，本发明所揭示的一种深度处理含氟离子废水的系统，包括依次通过管道相连通的废水调节单元、至少一物化处理单元、ph调节单元和锆盐树脂单元，其中，废水调节单元用于对废水调节，如调节水质、水量等；物化处理单元用于去除废水中高浓度的氟离子；ph调节单元用于调节经物化处理单元处理后废水的ph值；锆盐树脂单元用于吸附经ph调节单元处理后废水中的氟离子。

进一步地，物化处理单元包括依次通过管道相连通的混凝单元、絮凝单元和沉淀单元，并且混凝单元还与废水调节单元相连通，沉淀单元与ph调节单元相连通。其中，混凝单元用于对废水调节单元处理后的废水进行去除氟离子和混凝处理，实施时，可通过向废水中加入钙盐和混凝剂对废水进行去除氟离子和混凝处理，钙盐与氟离子产生化学反应生成氟化钙，混凝剂可加速氟化钙凝聚成大颗粒；絮凝单元用于对混凝单元处理后的废水进行絮凝处理，实施时，可通过向废水中加入絮凝剂对进行絮凝处理，絮凝剂可使废水中的氟化钙颗粒与废水快速分离；沉淀单元用于对絮凝单元处理后的废水进行沉淀处理，使氟化钙沉淀。

实施时，物化处理单元的数量可根据实际需求进行设置，如当废水中氟离子浓度较高时，可设置两个物化处理单元去除废水中的氟离子，并且位于上游的物化处理单元中的沉淀单元与位于下游的物化处理单元中的混凝单元相连通。通过设置两级物化处理单元，大大降低了废水中氟离子的含量。

如图1所示，废水调节单元包括调节池，通过调节池对废水进行水质、水量等调节；混凝单元包括混凝池，实施时，可通过人工向混凝池中加入钙盐和混凝剂，当然，也可以通过设置相应的加药装置向混凝池中加入钙盐和混凝剂，其中，钙盐优选氢氧化钙、氯化钙中的一种或两种；絮凝单元包括絮凝池，实施时，可通过人工向絮凝池中加入絮凝剂，当然，也可以通过设置相应的加药装置向絮凝池中加入絮凝剂；沉淀单元包括沉淀池，沉淀池优选斜板沉淀池；ph调节单元包括ph调节池，实施时，通过向ph调节池中添加硫酸(h2so4)将废水的ph值调节至6～9的范围。

进一步地，锆盐树脂单元包括相连通的锆盐树脂罐和树脂再生单元，其中，锆盐树脂罐用于存储经过锆盐浸泡后的树脂，实施时，可使用锆浓度为0.5mol/l的锆盐溶液浸泡树脂，并且锆盐溶液的ph值优选为4，如图2所示，制备树脂时不同浓度的锆对树脂吸附的影响，由图可知，0.5mol/l时树脂的吸附率最高。

树脂再生单元用于锆盐树脂罐中的树脂进行脱附处理，使其可以再重新利用。具体地，树脂再生单元包括用于存储氢氧化锆溶液的氢氧化锆盐箱，其与锆盐树脂罐相连通，实施时，可通过提升泵向锆盐树脂罐中添加氢氧化锆溶液，使树脂在氢氧化锆溶液中浸泡预设时间即可，实施时，氢氧化锆溶液中锆浓度为0.5mol/l，并且氢氧化锆溶液的ph值优选为12，树脂浸泡在氢氧化锆溶液中20分钟即可使树脂的脱附率达到95％，如图3所示，不同ph值对树脂脱附率的影响，由此可知，当ph值为12时脱附率最高。

如图1所示，系统还包括脱氨单元，其采用折点加氯氧化工艺对废水进行脱氨氮处理。具体地，脱氨单元包括折点加氯氧化池，其与混凝单元相连通；系统还包括用于存储ph调节单元处理后废水的中间废水存储单元，其设于锆盐树脂单元和ph调节单元之间，与两者均相连通，实施时，中间废水存储单元包括中间水箱。

以纳米材料生产废水，并且系统采用两级物化处理单元为例，对本发明所述的深度处理含氟离子废水的系统进行详细的说明，其中，纳米材料生产废水水量为3m³/h，水质特征为：ph为2，tp＝420mg/l，f^-＝4800mg/l，nh3-n＝104mg/l，ss＝39mg/l，其中，tp表示总磷，f^-表示氟离子，nh3-n表示氨氮，ss表示固体悬浮物。

废水经调节池进行调节，调节后的废水进入折点加氯氧化池进行脱氨氮处理，脱氨氮后的废水进入一级物化处理单元中；在一级物化处理单元中通过向混凝池中加入钙盐，其中，钙与氟的质量比为1.1～1.4，150～280mg/l的混凝剂、向絮凝池中加入4～8mg/l的絮凝剂，并经过沉淀池沉淀后，可去除废水中92％左右的氟离子和tp，沉淀池出水进入二级物化处理单元中；二级物化处理同样通过向混凝池中加入钙盐和混凝剂、向絮凝池中加入絮凝剂并经过沉淀池沉淀后，进一步去除废水中87％左右的氟离子和tp，沉淀池出水进入ph调节池；ph调节池对废水进行ph调节后，并由提升泵输入至锆盐树脂罐中，经锆盐树脂吸附处理后，废水中氟离子可降低至2.5mg/l，大大降低了废水中氟离子的含量。

如图4所示，本发明还揭示了一种深度处理含氟离子废水的工艺，工艺包括如下步骤：

s100，收集废水，并通过所述废水调节单元对废水进行调节；

s200，经步骤s100处理后的废水通过物化处理单元去除废水中高浓度氟离子；

s300，经步骤s200处理后的废水通过ph调节单元调节调节ph值至6～9；

s400，经步骤s300处理后的废水通过锆盐树脂单元吸附废水中的氟离子。

具体地，废水调节单元可对废水进行水质、水量等调节，调节后的废水进入物化处理单元进行初次去除氟离子处理，实施时，物化处理单元通过如下步骤去除废水中的氟离子：

混凝单元通过向废水中加入钙盐和混凝剂，钙盐与废水中氟离子发生化学反应生成氟化钙，混凝剂使氟化钙凝聚成大的颗粒；

絮凝单元通过向经混凝单元处理后的废水中加入絮凝剂，使废水中的氟化钙颗粒与废水快速分离；

沉淀单元对经絮凝单元处理后的废水进行沉淀处理，即可去除废水中大部分氟离子。

进一步地，锆盐树脂单元使用锆盐树脂吸附废水中的氟离子，其中，锆盐树脂通过如下方式制备：使用锆浓度为0.5mol/l的锆盐溶液浸泡树脂，并且锆盐溶液的ph值优选为4。当锆盐树脂吸附大量氟离子之后，可通过对其进行脱附处理，使其可以循环利用，减少成本，其中，可通过如下方式对锆盐树脂进行脱附处理：使树脂浸泡在锆浓度为0.5mol/l的氢氧化锆溶液中，并且氢氧化锆溶液的ph值优选为12，树脂浸泡在氢氧化锆溶液中20分钟即可使树脂的脱附率达到95％。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。