申请日2014.09.02
公开(公告)日2014.12.24
IPC分类号C02F9/04; C02F11/12; C02F11/00; C01B7/19
摘要
本实用新型公开了一种含氟废水处理及含氟污泥资源化利用系统，属于废水处理领域。其包括含氟废水处理单元和含氟污泥资源化利用单元。本实用新型能够使含氟废水出水达标，同时对水处理过程中产生的高含氟量污泥进行资源化利用;系统出水水质稳定，污泥产生量小，高含氟量污泥可用于制取氟化氢，具有良好的环境效益和经济效益。
权利要求书
1.一种含氟废水处理及含氟污泥资源化利用系统，其特征在于，包括含氟废水处理单元和含 氟污泥资源化利用单元;
所述的含氟废水处理单元，包括调节池(1)、一级反应池(2)、二级反应池(3)和中和 池(4);所述调节池(1)和一级反应池(2)之间设有第一污水泵(S1);所述一级反应池(2) 顺序连接有第一湿污泥储槽(5)和第一压滤机(6)，一级反应池(2)和第一湿污泥储槽(5) 之间设有第一污泥泵(N1)，第一湿污泥储槽(5)和第一压滤机(6)之间设有第二污泥泵 (N2)，第一压滤机(6)与二级反应池(3)之间设有第二污水泵(S2);所述二级反应池(3) 顺序连接有第二湿污泥储槽(7)和第二压滤机(8)，二级反应池(3)和第二湿污泥储槽(7) 之间设有第三污泥泵(N3)，第二湿污泥储槽(7)和第二压滤机(8)之间设有第四污泥泵 (N4)，第二压滤机(8)与中和池(4)之间设有第三污水泵(S3)，中和池(4)与清水泵 (S4)连接;
所述的含氟污泥资源化利用单元，包括与第一压滤机(6)顺序连接的烘干机(9)、干污 泥储槽(10)、制氟化氢气体的反应器(11)、冷凝器(12)和精馏塔(13);所述的第一压滤 机(6)、烘干机(9)、干污泥储槽(10)、制氟化氢气体的反应器(11)之间分别用带式输送 机(L1)、第一螺旋输送机(L2)和第二螺旋输送机(L3)相连;所述制氟化氢气体的反应 器(11)与混酸槽(14)相连，制氟化氢气体的反应器(11)与混酸槽(14)之间设有第一 浓硫酸泵(Y1);所述制氟化氢气体的反应器(11)还顺序连接有离心机(15)和烘干机(16)， 制氟化氢气体的反应器(11)与离心机(15)之间设有渣浆泵(Y2)，离心机(15)与混酸 槽(14)之间设有第二浓硫酸泵(Y3)，离心机(15)与烘干机(16)通过第三螺旋输送机 (L4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种含氟废水处理及含氟污泥资源化利用系统，其特征在于：所述 的调节池(1)与一级反应池(2)、一级反应池(2)与二级反应池(3)、二级反应池(3)与 中和池(4)、一级反应池(2)与第一湿污泥储槽(5)、第一湿污泥储槽(5)与第一压滤机 (6)、第一压滤机(6)和二级反应池(3)、二级反应池(3)与第二湿污泥储槽(7)、第二 湿污泥储槽(7)与第二压滤机(8)、第二压滤机(8)和中和池(4)、制氟化氢气体的反应 器(11)与混酸槽(14)、制氟化氢气体的反应器(11)与离心机(15)、离心机(15)与混 酸槽(14)、制氟化氢气体的反应器(11)与冷凝器(12)、冷凝器(12)与精馏塔(13)之 间均通过管道进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种含氟废水处理及含氟污泥资源化利用系统，其特征在于：所述 的一级反应池(2)、二级反应池(3)、中和池(4)、制氟化氢气体的反应器(11)均设有搅 拌装置。
4.根据权利要求1所述的一种含氟废水处理及含氟污泥资源化利用系统，其特征在于：所述 的一级反应池(2)、二级反应池(3)与中和池(4)均设有pH在线监测仪。
说明书
一种含氟废水处理及含氟污泥资源化利用系统
技术领域
本实用新型涉及一种废水处理及污泥资源化利用系统，具体涉及一种含氟废水处理及含 氟污泥资源化利用系统，即含氟废水的处理及利用处理过程中产生的含氟污泥作为原料制取 氟化氢的系统。
背景技术
氟化工产品制造过程中会产生大量的含氟废水，容易污染水体、土壤和植物。另一方面， 由于废水处理中的氟元素绝大部分最终都进入到污泥中，因此污泥中的氟含量较高，容易造 成较为严重和广泛的二次污染，含氟废水处理过程中产生的含氟污泥对环境带来的威胁和危 害远高于废水，其减量化、无害化和资源化成为亟待解决的难题。此外，该行业废酸产生量 大，难以处置，具有严重的环境危害性。
氟化工废水常通过添加石灰、电石渣等碱性物质中和沉淀和混凝沉淀的方式进行处理， 且常对不同工艺产生的几股废水混合处理，增加了废水处理的难度和污泥的产量及其成分的 复杂性。常用的石灰沉淀除氟法，由于生成的氟化钙沉淀会包裹在Ca(OH)2颗粒的表面，使 之不能被充分利用，因此需要加入过量的Ca2+，大量的钙盐混入污泥，不仅增加了污泥产量， 而且降低了含氟污泥的纯度。同时氟化钙是一种非常细微的颗粒物，比重小、粘度大，沉淀 过程中呈胶状，因而分离困难，不仅导致废水难以达标，而且产生的污泥含水率高，难以回 收利用。若沉淀过程中加入混凝剂(如聚铝、聚铁等)和助凝剂(如聚丙烯酰胺等)，可以增 加沉淀颗粒粒径，易于沉淀，还可以利用铝离子或三价铁离子与氟离子的络合作用及铝盐或 铁盐水解产物形成的矶花对氟离子的配体交换作用、物理吸附作用和卷扫作用除去水中氟离 子，处理后的出水易达标，但该法引入新的杂质，产生的污泥量大、纯度低，含水率仍然很 高，同时混凝剂和絮凝剂成本较高，另外，聚丙烯酰胺为有机物，用量不当会导致出水COD 增加甚至超标。
含氟污泥的资源化利用途径主要通过外售作水泥添加剂、铺路材料和制作免烧砖来实现 其资源化，但这种利用方式存在以下问题：(1)污泥中的主要物质氟化钙仍有一定的溶解度， 容易通过降水随地表径流污染地表水、土壤和地下水，引起二次污染，存在一定的安全隐患; (2)受目前含氟废水处理工艺的限制，该类污泥颗粒极细，暂存、运输、生产过程中易产生 扬尘，这些含氟扬尘易形成大气污染;(3)污泥的产量远远大于建材行业的需求量，随着近 年来运费的上涨，也会出现污泥长期堆积或随意倾倒的现象，这样就会加大污染土壤和地下 水。与此同时，萤石等含氟资源是不可再生的资源，因此，开拓含氟污泥替代萤石等作为氟 化工生产的原料的新途径，既能解决目前污泥产量大与出路有限之间的矛盾，消除氟的二次 污染，同时可以解决日益严峻的氟资源紧缺的问题。有报道利用氟化工废水中的含氟污泥来 代替萤石制取氟化氢的工艺，但存在含氟污泥粒径过小，含水率高，纯度低的缺陷，限制了 该方法的实际应用。
为解决含氟污泥的沉降问题及含氟污泥资源化问题，现有设计常以固液两相流化床为结 晶反应器，在反应器中加入一定量的氟化钙晶种，将含氟废水与含钙沉淀剂按反应配比送入 固液流化床处理装置，使氟离子沉淀于氟化钙晶种表面上，沉降后得到的砂状氟化钙沉淀污 泥回收，该方法产生的砂状氟化钙含水率低，氟化钙含量高，但是氟化钙晶种的可用粒度范 围较窄，使用前需要进行筛选，成本较高;另外，沉降后得到的砂状氟化钙沉淀颗粒过大， 回收后作为氟化工生产的原料需要粉碎。
目前氟化氢的传统生产系统，以天然萤石和硫酸为原料，按一定的配比混合后，在回转 窑(包括带预反应器或预混合器等设备的回转窑)中进行反应。萤石以颗粒的形式(平均粒 径80～100μm)加入，粒径较大，为保证物料反应充分，回转窑设备的体积必须非常庞大; 同时由于使用的萤石颗粒较大，反应所需的温度也很高;反应物易成糊状，粘附在回转窑内 壁，降低了传热效率，需定期清理。因此回转窑工艺存在设备笨重复杂，造价、运行和生产 维护费用高、原料消耗大等缺点，氟化氢气体也容易逸出污染环境。
实用新型内容
1.实用新型所解决的技术问题
本实用新型的目的是为了解决现有技术中含氟废水处理及含氟污泥资源化利用的不足， 提供一种含氟废水处理及含氟污泥资源化利用系统，能够对含氟废水进行有效净化，并能够 对处理过程中产生的含氟污泥进行资源化利用。
2.技术方案
为了达到上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种含氟废水处理及含氟污泥资源化利用系统，包括含氟废水处理单元和含氟污泥资源 化利用单元;
所述的含氟废水处理单元，包括调节池、一级反应池、二级反应池和中和池;所述调节 池和一级反应池之间设有第一污水泵;所述一级反应池顺序连接有第一湿污泥储槽和第一压 滤机，一级反应池和第一湿污泥储槽之间设有第一污泥泵，湿污泥储槽和第一压滤机之间设 有第二污泥泵，第一压滤机与二级反应池之间设有第二污水泵;所述二级反应池顺序连接有 第二湿污泥储槽和第二压滤机，二级反应池和第二湿污泥储槽之间设有第三污泥泵，第二湿 污泥储槽和第二压滤机之间设有第四污泥泵，第二压滤机与中和池之间设有第三污水泵，中 和池与清水泵连接;
第一压滤机顺序连接的烘干机、干污泥储槽、制氟化氢气体的反应器、冷凝器和精馏塔; 所述的第一压滤机、烘干机、干污泥储槽、反应器之间分别用带式输送机、第一螺旋输送机 和第二螺旋输送机相连;所述制氟化氢气体的反应器与混酸槽相连，制氟化氢气体的反应器 与混酸槽之间设有第一浓硫酸泵;所述制氟化氢气体的反应器还顺序连接有离心机和烘干机， 制氟化氢气体的反应器与离心机之间设有渣浆泵，离心机与混酸槽之间设有第二浓硫酸泵， 离心机与烘干机通过第三螺旋输送机相连。
所述的调节池与一级反应池、一级反应池与二级反应池、二级反应池与中和池、一级反 应池与第一湿污泥储槽、第一湿污泥储槽与第一压滤机、第一压滤机和二级反应池、二级反 应池与第二湿污泥储槽、第二湿污泥储槽与第二压滤机、第二压滤机和中和池、制氟化氢气 体的反应器与混酸槽、制氟化氢气体的反应器与离心机、离心机与混酸槽、制氟化氢气体的 反应器与冷凝器、冷凝器与精馏塔之间均通过管道进行连接。
所述的一级反应池、二级反应池、中和池、制氟化氢气体的反应器均设有搅拌装置。所 述的一级反应池、二级反应池与中和池均设有pH在线监测仪。
3.有益效果
本实用新型所具有的有益效果是：
系统能够使含氟废水处理稳定达标，处理中药剂投加量较少，节约运行成本;按不同含 氟量对污泥进行分级，产生的高含氟量污泥易于分离、纯度高，可用于后续制取氟化氢;制 取氟化氢采用的工艺设备简单，操作方便，反应效率高，氟化氢精制成本低。
本实用新型系统对含氟废水和含氟污泥均进行了有效的处理，减少了氟污染和含氟资源 的浪费，同时能够降低天然萤石的开采量，节约宝贵的氟化工原料。
