申请日2019.06.28
公开(公告)日2019.09.27
IPC分类号C02F9/04; C02F101/14; C02F103/16
摘要
本发明属于电解铝厂生产废水处理技术领域，具体涉及一种用于电解铝厂含氟废水处理的工艺，采用“预处理+除氟过滤”的组合工艺，预处理采用混合、絮凝、沉淀、砂滤工艺，除氟过滤介质采用活性氧化铝，可将含氟废水处理达标，满足环保要求。
权利要求书
1.一种用于电解铝厂含氟废水处理的工艺，其特征在于：针对电解铝厂生产废水，采用“预处理+除氟过滤”的组合工艺，将废水含氟量处理到5mg/L以下，满足环保要求，具体步骤如下：
(1)预处理：包括混合、絮凝、沉淀、砂滤四个单元;电解铝厂含氟生产废水经过提升进入混合单元，混合单元的混合时间为10～30s;混合后，废水进入絮凝单元，，投加助凝剂并采用机械搅拌或水力搅拌，扰动水体产生速度梯度或涡旋，促使颗粒相互碰撞聚结;经混合、絮凝后，水中悬浮物已形成粒径较大的絮凝体，在沉淀单元内经过沉淀，悬浮物颗粒利用重力从水中分离出来;最后进入砂滤单元，采用石英砂粒状滤料截留水中悬浮颗粒，从而进一步降低水的浊度;
(2)除氟过滤：除氟过滤介质采用活性氧化铝，步骤(1)砂滤出水进入活性氧化铝过滤罐，采用活性氧化铝对水中的氟进行置换过滤，达标后排放。
2.根据权利要求1所述的用于电解铝厂含氟废水处理的工艺，其特征在于：步骤(1)中所述混合、絮凝中使用的混凝剂、助凝剂分别为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺,投加量视原水悬浮物浓度而定;聚合氯化铝的投加量为100～300mg/L，聚丙烯酰胺的投加量为5～10mg/L。
3.根据权利要求1所述的用于电解铝厂含氟废水处理的工艺，其特征在于：步骤(1)中所述沉淀采用斜管沉淀，液面负荷视原水具体水质参数而定，取值为5～10m3/m2·h。
4.根据权利要求1所述的用于电解铝厂含氟废水处理的工艺，其特征在于：步骤(1)中所述砂滤采用石英砂过滤，滤速视原水具体水质参数而定，取值为8～10m/h。
5.根据权利要求1所述的用于电解铝厂含氟废水处理的工艺，其特征在于：步骤(2)除氟过滤采用活性氧化铝过滤，滤速视原水具体水质参数而定，取值为1.0～2.0m/h;活性氧化铝吸附剂失效后，用硫酸铝溶液作为再生剂对活性氧化铝进行再生，恢复活性氧化铝的吸附能力，再生液配置浓度为1～2%。
说明书
一种用于电解铝厂含氟废水处理的工艺
技术领域
本发明属于电解铝厂生产废水处理技术领域，具体涉及一种用于电解铝厂含氟废水处理的工艺。
背景技术
本发明公开了一种用于电解铝厂含氟废水处理的新装置。氟是电解铝企业比较普遍的特征污染物。电解铝生产采用熔盐电解法，生产所需的原材料为氧化铝和氟化盐。在电解的过程中，部分氟化物会随电解烟气挥发出去，并在电解厂区散落。一部分散落的氟化物会进入厂区循环水系统，并最终进入废水处理站，一部分散落的氟化物会被雨水冲刷进入厂区初期雨水收集池，最终同样进入废水处理站。所以，电解铝厂的废水中往往有一定的氟含量。
如果有人工作、生活在氟的污染区，摄入氟过量，就会在人体中富集，造成对人体健康的严重危害。动物通过空气、水和饲料摄入氟，动物体内摄入过量的氟，就会影响其生长和发育。植物吸收过量的氟，严重时造成植物枯死，影响农作物生长，甚至减产或颗粒无收。
电解铝厂的废水中往往含有一定量的氟,约为20-10mg/L，根据《铝工业污染物排放标准》GB 25465-2010可知，新建企业污水排放氟化物(以F计)最大允许值为5mg/L。
利用本发明的工艺流程，可以有效去除废水中的氟化物，使生产废水达标排放，满足环保要求。
一般情况，废水含氟浓度高时可采用钙盐沉淀法，即石灰沉淀法。石灰沉淀法是处理高浓度含氟废水的经典工艺，利用钙离子和氟离子生成CaF2沉淀而去除氟离子。石灰价格便宜且处理方法简单，但存在处理效果较差，出水氟离子浓度难以达标，石灰有效利用率低等问题。主要原因是石灰溶解度低，一般以石灰乳的形式投加，生成的CaF2沉淀包裹在石灰颗粒外表面，使石灰不能进一步溶解，在溶液中难以提供足量的钙离子。氟化钙在25℃的溶度积常数Ksp=3.98×10-11，按化学计量数Ca/F摩尔比为2:1时，氟离子平衡浓度为8.17mg/L。但在实际废水中，存在其他的阴离子，如Cl-、NO3-、SO42-等，会增加氟化钙在水中的溶解度。因此，根据同离子效应，若要获得较低的氟离子浓度(<8.18mg/L)，需要投加过量的钙盐沉淀剂。但在实际废水处理过程中，即使投加过量的石灰，由于其他影响因素的存在，出水氟离子浓度只能降低到15～20mg/L左右。
发明内容
电解铝厂生产废水一般SS(固体悬浮物suspend solid)为100～500mg/L,氟含量约为20-10mg/L，为了解决上述技术问题，解决石灰沉淀法除氟工艺无法达到排放标准5mg/L的弊端，本发明提供了一种用于电解铝厂含氟废水处理的工艺，主要针对氟化物的去除，采用“预处理+除氟过滤”的组合工艺，将废水含氟量处理到5mg/L以下，满足环保要求。
具体技术方案如下：
一种用于电解铝厂含氟废水处理的工艺，针对电解铝厂生产废水，采用“预处理+除氟过滤”的组合工艺，将废水含氟量处理到5mg/L以下，满足环保要求，具体步骤如下：
(1)预处理：包括混合、絮凝、沉淀、砂滤四个单元;电解铝厂含氟生产废水经过提升进入混合单元，混合单元的混合时间为10～30s;混合后，废水进入絮凝单元，，投加助凝剂并采用机械搅拌或水力搅拌，扰动水体产生速度梯度或涡旋，促使颗粒相互碰撞聚结;经混合、絮凝后，水中悬浮物已形成粒径较大的絮凝体，在沉淀单元内经过沉淀，悬浮物颗粒利用重力从水中分离出来;最后进入砂滤单元，采用石英砂粒状滤料截留水中悬浮颗粒，从而进一步降低水的浊度;
(2)除氟过滤：除氟过滤介质采用活性氧化铝，步骤(1)砂滤出水进入活性氧化铝过滤罐，采用活性氧化铝对水中的氟进行置换过滤，达标后排放。
步骤(1)中所述混合、絮凝中使用的混凝剂、助凝剂分别为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺,投加量视原水悬浮物浓度而定;聚合氯化铝的投加量为100～300mg/L，聚丙烯酰胺的投加量为5～10mg/L。
步骤(1)中所述沉淀采用斜管沉淀，液面负荷视原水具体水质参数而定，取值为5～10m3/m2·h。
步骤(1)中所述砂滤采用石英砂过滤，滤速视原水具体水质参数而定，取值为8～10m/h。
步骤(2)除氟过滤采用活性氧化铝过滤，滤速视原水具体水质参数而定，取值为1.0～2.0m/h;活性氧化铝吸附剂失效后，用硫酸铝溶液作为再生剂对活性氧化铝进行再生，恢复活性氧化铝的吸附能力，再生液配置浓度为1～2%。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
本发明主要针对氟化物的去除，采用“预处理+除氟过滤”的组合工艺，将废水含氟量处理到5mg/L以下，满足环保要求。
预处理阶段包括混合、絮凝、沉淀、砂滤四个单元，进一步降低水的浊度。除氟过滤阶段采用活性氧化铝对水中的氟进行置换过滤，活性氧化铝是白色颗粒状多孔吸附剂，有较大的比表面积，是除氟比较经济有效的方法。活性氧化铝是两性物质，等电点约在9.5，当水的pH值小于9.5时可吸附阴离子，大于9.5时可去除阳离子。因此，在酸性溶液中活性氧化铝为阴离子交换剂，对氟有极大的选择性。活性氧化铝使用前可用硫酸铝溶液活化再生，使转化成为硫酸盐型，反应如下：
(Al2O3)n·2H2O+SO42-→(Al2O3)n·H2SO4+2OH-
除氟时的反应为：
(Al2O3)n·H2SO4+2F-→(Al2O3)n·2HF+SO42-
活性氧化铝失去除氟能力后，可用1%-2%的硫酸铝溶液再生：
(Al2O3)n·2HF+SO42-→(Al2O3)n·H2SO4+2F-
每克活性氧化铝所能吸附氟的重量，一般为1.2～4.5mg,它取决于原水的氟浓度、pH值、活性氧化铝的颗粒大小等。活性氧化铝滤料为白色或微红色小球状颗粒，单层滤料填充高度1800mm。滤料不均匀系数K80≤2。承托层为卵石分层布置，高度400mm。
本发明除氟效果好，本工艺流程出水可满足相关排放标准，符合环保要求。此外，废水处理流程相对简单，可操作性强，且通过再生处理活性氧化铝可反复使用。
