一种高浓度酸性氟化铵废液的处理装置及其处理工艺的制作方法

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种高浓度酸性氟化铵废液的处理装置及其处理工艺。

背景技术：

近年来，随着城市人口的日益膨胀和工农业的不断发展，水环境污染事故屡屡发生，对人、畜构成严重危害。许多湖泊和水库因氮、磷的排放造成水体富营养化，严重威胁到人类的生产生活和生态平衡。氨氮是引起水体富营养化的主要因素之一。氨氮存在于许多工业废水中，特别是钢铁、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工等生产过程。此外，皮革、孵化、动物排泄物等新鲜废水中氨氮初始含量并不高，但由于废水中有机氮的脱氨基反应，在废水存积过程中氨氮浓度会迅速增加。目前氨氮废水的处理技术可以分为两大类：一类是物化处理技术，包括吹脱、沉淀、膜吸收、湿式氧化、光催化氧化等，其中吹脱和膜吸收技术都需要氨氮尽可能以氨分子形态存在；另一类技术是生物脱氮技术。但是对于有些含氨浓度较大、氟含量较高的化工氟化铵废液，上面两种方法不能实现对氨氮的去除。这是由于氟化铵废液成分非常复杂，处理比较困难，一直缺乏处置装置及工艺，目前仍未有对此种含氨含氟废水的研究。

氟化铵废液的成分主要有氟化铵、氢氟酸以及氟硅酸根离子等，氢氟酸与铵根离子对环境污染危害较大，只有将氟离子、铵根离子等去除，才能达到安全处置。因此，研究出一种氟化铵废液的处理装置及工艺，对国民经济和环境保护具有重大意义。

技术实现要素：

本发明解决背景技术中的技术问题，提供一种高浓度酸性氟化铵废液的处理装置及其处理工艺，结构简单，处理方便。

本发明的技术方案：一种高浓度酸性氟化铵废液的处理装置，包括连接废液储槽的一级除氟装置，废液储槽的输出端设置第一抽泵，第一抽泵的输出端与一级除氟装置的上部连接；

一级除氟装置的上部还设置有第一药剂进口槽，所述的第一药剂进口槽包括供袋装氢氧化钙和氯化钙进入的进料桶和位于进料桶上的吹风机；一级除氟装置底部设置有一级沉淀物出口，一级沉淀物出口的输出端连接至第二抽泵，第二抽泵的输出端连接至板框压滤机，一级除氟装置顶部设置有一级废气出口，一级废气出口的输出端联通絮凝沉降装置的顶部；

一级除氟装置旁侧设置二级除氟装置，所述的二级除氟装置的上部设置有第二药剂进口槽；二级除氟装置的底部设置有二级沉淀物出口，二级沉淀物出口的输出端连接至第二抽泵，二级除氟装置顶部设置有二级废气出口，二级废气出口的输出端联通絮凝沉降装置的顶部；

所述的絮凝沉降装置设置于二级除氟装置旁侧，所述的絮凝沉降装置上部设置有第三药剂进口槽；絮凝沉降装置的底部设置有三级沉淀物出口，三级沉淀物出口的输出端设置第三抽泵，第三抽泵的输出端连接至板框压滤机；

所述的板框压滤机连接电催化装置。

进一步的，板框压滤机的上部与电催化装置连接。

再进一步的，板框压滤机的上部与絮凝沉降装置的上部连接。

再进一步的，板框压滤机的上部与二级除氟装置的上部连接。

进一步的，一级除氟装置的下部的侧壁设置冷却水进口，一级除氟装置的底部设置冷却水出口，所述的冷却水进口、冷却水出口联通一级除氟装置的外壁。

进一步的，一级除氟装置上设置ph显示器。

本发明的技术效果：一种高浓度酸性氟化铵废液的处理装置及其处理工艺，结构简单，处理方便。

附图说明

图1为本发明的结构图；

1-废液储槽；2-一级除氟装置；3-二级除氟装置；4-絮凝沉降装置；5-电催化装置；6-板框压滤机。

具体实施方式

如图1所示，一种高浓度酸性氟化铵废液的处理装置，对高浓度氟化铵废液处置，包括连接废液储槽1的一级除氟装置2，废液储槽1的输出端设置第一抽泵，第一抽泵的输出端与一级除氟装置2的上部连接；

一级除氟装置2的上部还设置有第一药剂进口槽，所述的第一药剂进口槽包括供袋装氢氧化钙和氯化钙进入的进料桶和位于进料桶上的吹风机；一级除氟装置2底部设置有一级沉淀物出口，一级沉淀物出口的输出端连接至第二抽泵，第二抽泵的输出端连接至板框压滤机6，一级除氟装置2顶部设置有一级废气出口，一级废气出口的输出端联通絮凝沉降装置4的顶部；

一级除氟装置2旁侧设置二级除氟装置3，所述的二级除氟装置3的上部设置有第二药剂进口槽；二级除氟装置3的底部设置有二级沉淀物出口，二级沉淀物出口的输出端连接至第二抽泵，二级除氟装置3顶部设置有二级废气出口，二级废气出口的输出端联通絮凝沉降装置4的顶部；

所述的絮凝沉降装置4设置于二级除氟装置3旁侧，所述的絮凝沉降装置4上部设置有第三药剂进口槽；絮凝沉降装置4的底部设置有三级沉淀物出口，三级沉淀物出口的输出端设置第三抽泵，第三抽泵的输出端连接至板框压滤机6；

所述的板框压滤机6连接电催化装置5。

进一步的，板框压滤机6的上部与电催化装置4连接。

再进一步的，板框压滤机6的上部与絮凝沉降装置4的上部连接。

再进一步的，板框压滤机6的上部与二级除氟装置3的上部连接。

进一步的，一级除氟装置2的下部的侧壁设置冷却水进口，一级除氟装置2的底部设置冷却水出口，所述的冷却水进口、冷却水出口联通一级除氟装置2的外壁。

进一步的，一级除氟装置2上设置ph显示器。

本发明的一种高浓度酸性氟化铵废液的处理工艺，即高浓度氟化铵废液处置方法，包括以下步骤：

1)一级除氟处理：废液储槽1的废水进入一级除氟装置2后，通过第一药剂进口槽加入消石灰(氢氧化钙)药剂(和氯化钙)，中和废水中大量氢离子、沉淀大部分氟离子；

此外，同时一级除氟装置2为封闭式，反应过程中气体(少量氟化氢)通过一级废气出口由气体导流管引入到絮凝沉降装置4内，絮凝沉降装置4内预装或者再倒有氢氧化钙，氢氧化钙处理氟化氢(生成氟化钙沉淀)；反应后的沉淀物输至板框压滤机6，通过板框压滤机6对沉淀物再进行固液分离；

酸性氟化铵废液中加入氢氧化钙、氯化钙药剂发生以下机理：h⁺+oh^-＝h2o；ca²⁺+2f^-＝caf2；nh4⁺+oh^-＝nh3·h2o。氢离子中和成水分子，溶液中大量氟离子与钙离子生成氟化钙沉淀，铵根离子与氢氧根离子结合成氨水。控制反应体系ph为7，由于氟化钙在体系ph为7时有一定溶解度，导致废液中氟离子含量在200mg/l左右；

2)二级除氟处理：将经步骤1)处理后废水输送至二级除氟装置3，通过第二药剂进口槽加入片碱和/或硫酸铝药剂，吸附废水中氟离子；

此外，反应过程中气体(少量氟化氢)通过二级废气出口由气体导流管引入到絮凝沉降装置4内，同理，絮凝沉降装置4内预装或者再倒有氢氧化钙，氢氧化钙处理氟化氢(生成氟化钙沉淀)；反应后的沉淀物输至板框压滤机6，通过板框压滤机6对沉淀物再进行固液分离；

步骤1)处置后的废液组成为氨水，氯化铵，氟化钙(液固)，加入硫酸铝和氢氧化钙发生以下机理：al³⁺+3f^-＝alf3，ca²⁺+so4^2-＝caso4，生成氟化铝和硫酸钙微小颗粒，同时硫酸铝在中性环境中水解成氢氧化铝吸附剂，吸附氟化铝和硫酸钙，氟化钙微粒，进一步吸附去除水中的氟离子；

3)絮凝沉降处理：将经步骤2)处理后废水输送至絮凝沉降装置4，通过第三药剂进口槽加入pam(助凝剂)溶液对水体进行彻底絮凝，控制废水中悬浮物在污水排放标准；

4)固液分离系统：将经步骤3)处理后混合液输出至板框压滤机6，通过板框压滤机6进行固液分离；

5)电催化氧化：将经步骤4)固液分离后的废水输送至电催化装置5进行电催化氧化，通过合金阳电极催化氧化、控制反应体系ph和氯离子含量，氧化降解废水中氨氮。

利用合金阳电极的电催化氧化特性，由于压滤出水中有大量氯离子存在下，将废水中氯离子氧化成次氯酸根，在反应体系ph为7的环境中，迅速与废水中铵根离子反应生成氯离子和氮气。

反应机理：

废水中氯离子在合金阳电极中金属的催化下生成次氯酸根，次氯酸根在ph为7的反应环境中迅速与铵根反应：

nh4⁺+1.5hclo→0.5n2+1.5h2o+2.5h⁺+1.5cl^-

控制电催化的电流密度、氯离子浓度等条件，保证反应的高效进行。

此外，后续处理采用步骤：

6)蒸发结晶：将经步骤5)处理后的废水，通过蒸汽热交换进行蒸发，蒸发后结晶体去稳定化填埋装置，蒸发的溜出液再去生化处理；

7)固化填埋：将经步骤4)处理后的污泥(沉淀物)和步骤6)处理的结晶体通过加药装置加入水泥进行固化处置，保证处置后固态沉淀物符合填埋场的入场控制要求。

一级沉淀物出口、二级沉淀物出口输出的一级沉淀物、二级沉淀物都是沉淀污泥。

所述的第二药剂进口槽即为药剂槽2，供硫酸铝溶液加入。

所述的第三药剂进口槽即为药剂槽3，供pam溶液加入。

此外，通过板框压滤机6处理的污泥(沉淀物)过程中气体(少量氟化氢)传输至装有氢氧化钙的絮凝沉降装置4处理。

进一步，板框压滤机6的上部与絮凝沉降装置4的上部连接。

板框压滤机6的上部与二级除氟装置3的上部连接。

这样对板框压滤机6分离后的液体再处理，这个待处理的液体可以直接输送至絮凝沉降装置4，经过步骤3)絮凝沉降处理及后续处理；也可以输送至二级除氟装置3，经过步骤2)二级除氟处理及后续处理，以保证处理后的废水达到要求。

再进一步的，一级除氟装置2的下部的侧壁设置冷却水进口，一级除氟装置2的底部设置冷却水出口，所述的冷却水进口、冷却水出口联通一级除氟装置2的外壁。这是由于一级除氟装置2一级除氟处理过程中有大量热量放出，通过冷却水循环冷却以控制反应温度，保证反应过程恒温，从而保证一级除氟处理的效率。

此外，一级除氟装置2上连接气体导流管伸入到絮凝沉降装置4底部；板框压滤机6构成固液分离系统；电催化装置5内设置有ph调节池、控制电源、阴阳电极催化氧化池；填埋采用固化填埋装置，其内部设有加药装置和搅拌装置；蒸发结晶采用蒸发结晶装置，其内部有单效蒸发器。

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施案例；