申请日20200410
公开(公告)日20200619
IPC分类号C02F9/04; C02F101/14; C02F101/12
摘要
本发明公开了一种含氟磷废水的处理系统及处理工艺，属于工业废水处理技术领域。本发明的含氟磷废水的处理系统包括：预处理单元、一级处理单元、二级处理单元、排放池和污泥减量化单元。本发明专利提供的处理系统和处理工艺可实现含氟、磷废水的超净排放，废水经过深度除氟、磷处理后，至少能够将废水中氟含量降低至1.0mg/L以下、总磷含量降至2.0mg/L以下，对于某些特殊地区，还能够进一步将总磷含量降至0.5mg/L以下。本发明适用于煤化工、太阳能和半导体等众多化工、电子等领域所涉及的氟磷废水的净化，处理工艺简单，且可根据项目排放标准的实际情况增减相应反应单元，各反应池布设紧凑，节约用地，且运行、维护成本低。
权利要求书
1.一种含氟磷废水的处理系统，其特征在于，包括：预处理单元、一级处理单元、二级处理单元、排放池和污泥减量化单元;
所述预处理单元包括：依次连通的均衡池和第一pH调节池;
所述一级处理单元包括：与所述第一pH调节池的出口连通的一级除氟反应池以及与所述一级除氟反应池的出口连通的第一絮凝沉淀池，所述第一絮凝沉淀池出口分别与所述一级除氟反应池、二级处理单元和污泥减量化单元连通;
所述二级处理单元包括：与所述第一絮凝沉淀池的出口连通的二级除氟反应池以及与所述二级除氟反应池的出口连通的第二絮凝沉淀池，所述第二絮凝沉淀池的出口分别与所述二级除氟反应池、排放池和污泥减量化单元连通。
2.根据权利要求1所述的含氟磷废水的处理系统，其特征在于，所述第一絮凝沉淀池的出口包括：分别与所述一级除氟反应池和所述污泥减量化单元连通的第一排泥口以及与所述二级除氟反应池连通的第一排水口;所述第二絮凝沉淀池的出口包括：分别与所述二级除氟反应池和所述污泥减量化单元连通的第二排泥口以及与所述排放池连通的第二排水口。
3.根据权利要求1或2所述的含氟磷废水的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括三级处理单元，所述三级处理单元包括：与所述第二絮凝沉淀池的第二排水口连通的第二pH调节池以及与所述第二pH调节池的出口连通的第三絮凝沉淀池，所述第三絮凝沉淀池的出口分别与所述排放池和所述污泥减量化单元连通。
4.根据权利要求3所述的含氟磷废水的处理系统，其特征在于，所述第三絮凝沉淀池的出口包括：与所述排放池连通的第三排水口以及与所述污泥减量化单元连通的第三排泥口。
5.一种含氟磷废水的处理工艺，其特征在于，采用权利要求1～4任一项所述的处理系统进行处理，其包括以下步骤：
(1)将待处理的含氟磷废水通入预处理单元中，将废水在均衡池中均质均量后进入第一pH调节池中调节废水pH为6～9;
(2)将经过预处理单元处理后的废水引入至所述一级处理单元中，在所述一级除氟反应池中处理后进入所述第一絮凝沉淀池，在所述一级除氟反应池中加入钙盐，所述钙盐的钙离子与废水中氟离子的摩尔比为(8～12)：1，并且在第一絮凝沉淀池中加入投加量为50～100mg/L的PAC和2～5mg/L的PAM组成的混合絮凝剂，将所述第一絮凝沉淀池处理后的沉淀污泥控制回流比为30～50v%并回流至所述一级除氟反应池，其余沉淀得到污泥通入至所述污泥减量化单元;
(3)将经过所述一级处理单元处理后的处理水引入至所述二级处理单元中，在所述二级除氟反应池中处理后进入第二絮凝沉淀池，在所述二级除氟反应池中加入含有铝盐的强化除氟剂，所述强化除氟剂中铝离子与废水中氟离子的摩尔比为(20～30)：1，并且在第二絮凝沉淀池中加入投加量为50～100mg/L的PAC和2～5mg/L的PAM组成的混合絮凝剂，将所述第二絮凝沉淀池处理后的沉淀污泥控制回流比为30～50v%并回流至所述二级除氟反应池，其余沉淀得到污泥通入至所述污泥减量化单元，得到处理水通入至所述排放池中排放。
6.根据权利要求5所述的含氟磷废水的处理工艺，其特征在于，所述强化除氟剂包括：钙盐、硅酸钠、铝盐和磷酸盐，并且钙离子、硅酸根离子、铝离子和磷酸根离子的摩尔比为(7～10)：(10～15)：(18～25)：1。
7.根据权利要求5所述的含氟磷废水的处理工艺，其特征在于，所述处理工艺还包括：(4)将经过所述二级处理单元处理后的废水引入至三级处理单元中，在第二pH调节池中调节水质pH为8～9，然后进入第三絮凝沉淀池中处理，在所述第三絮凝沉淀池中加入投加量为60～80mg/L的PAC和3～4mg/L的PAM组成的混合絮凝剂，得到的处理水通入至所述排放池，得到的污泥通入污泥减量化单元。
说明书
一种含氟磷废水的处理系统及处理工艺
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种含氟磷废水的处理系统及处理工艺。
背景技术
氟、磷废水作为常见的工业废水，涉及煤化工、太阳能和半导体等众多化工、电子等领域，其排放造成的环境污染日益严重。在缺少集中工业废水处理能力的地区，一般污水处理厂作为工业废水的最终受纳对象缺乏对含氟、磷废水的深度处理技术。针对重点地区重点行业，尤其是具备工业废水处理能力的园区和企业，其污染物排放受到更为严格的管控，执行标准较常规标准也更为严格。如《电子行业污染物排放标准(二次征求意见稿)》中则限定氟化物直排10.0mg/L，间接排放20.0mg/L;限定总磷直排1.0mg/L，间接排放6.0mg/L。而在《无机化学工业污染排放标准》(GB31574-2015)中更是限定氟化物不得超过6.0mg/L，总磷不得超过2.0mg/L。在环保标准日益趋严的条件下，开发适用于含氟、磷废水的深度处理工艺具有重要的现实意义。
目前，国内外处理含氟磷工业废水的方法主要有化学沉淀法、絮凝沉降法、吸附法、反渗透法等。但采用沉淀法仅能够实现高浓度废水的处理，处理后的废水难以达标排放，且污泥产生量大。此外，絮凝沉降法、吸附法、反渗透法等方法存在处理成本高、处理废水量小，且经处理后的废水中氟化物难以实现稳定超低排放。因此，需开发一种能够适应煤化工、太阳能、电子等行业中排放的含氟、磷废水浓度高、产量大的特点及日益趋严的排放标准的超净处理工艺。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种含氟磷废水的处理工艺，能够适用于大水量、高浓度含氟磷废水的深度处理，可有效降低废水中的氟化物和总磷浓度，且运行成本低、投资成本低。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种含氟磷废水的处理系统，包括：预处理单元、一级处理单元、二级处理单元、排放池和污泥减量化单元;预处理单元包括：依次连通的均衡池和第一pH调节池;一级处理单元包括：与第一pH调节池的出口连通的一级除氟反应池以及与一级除氟反应池的出口连通的第一絮凝沉淀池，第一絮凝沉淀池出口分别与一级除氟反应池、二级处理单元和污泥减量化单元连通;二级处理单元包括：与第一絮凝沉淀池的出口连通的二级除氟反应池以及与二级除氟反应池的出口连通的第二絮凝沉淀池，第二絮凝沉淀池的出口分别与二级除氟反应池、排放池和污泥减量化单元连通。
本发明通过预处理单元对强酸性的含氟磷废水(pH<3)进行水质水量均衡处理，消除水质水量波动，保证后续系统稳定运行，通过第一pH调节池调节pH为后续处理奠定良好基础。本发明通过两级梯级处理单元降低废水中氟离子和总磷浓度。一级处理单元对废水中的负离子和磷酸盐进行去除，形成含钙沉淀物，而后在第一絮凝沉淀池中絮凝沉淀，所得沉淀物诱导结晶回流至一级除氟反应池促进CaF2异相成核，降低反应启动钙浓度，减少钙盐投加，促进CaF2的砂状化，提高沉淀效果，降低出水悬浮物，经一级除氟单元处理后的废水中F-含量降低至8.0～9.0mg/L，总磷降低至6.0mg/L以下，形成低浓度含氟、磷废水。在二级处理单元对低浓度废水中的氟离子和磷酸盐进行去除，在二级除氟反应池中与氟离子和磷酸盐反应，形成螯合物，由此降低废水中氟离子和总磷含量，同时在第二絮凝沉淀池中使水中细小颗粒絮凝脱稳变大，所得絮凝物经沉淀后诱导结晶回流至二级除氟反应池中促进游离态氟离子在螯合物表面结晶，形成结晶，提高沉淀效果，降低出水悬浮物。通过二级处理单元，得到处理水氟含量降至1.0mg/L以下，优于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，处理水中总磷含量降低至2.0mg/L以下，满足《无机化学工业污染排放标准》(GB31574-2015)，可以进入排放池中直接排放。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述第一絮凝沉淀池的出口包括：分别与所述一级除氟反应池和所述污泥减量化单元连通的第一排泥口以及与所述二级除氟反应池连通的第一排水口;所述第二絮凝沉淀池的出口包括：分别与所述二级除氟反应池和所述污泥减量化单元连通的第二排泥口以及与所述排放池连通的第二排水出口。
废水在一级处理单元单元中，通过一级除氟反应池形成含钙沉淀物，再经过第一絮凝沉淀池沉淀后，上清液通过第一排水口进入二级处理单元中进一步处理，污泥通过第一排泥口引出，分流后分别进入污泥减量化单元和返回一级除氟反应池中诱导结晶回流。在一级除氟反应池中回流晶种促进CaF2异相成核，提高沉淀效率，减少钙投加量。沉淀后的上层清液通过第一排水口进入至下一处理单元：二级处理单元进行进一步处理。经过第一絮凝沉淀池排出的处理水，氟离子含量降低至8.0～9.0mg/L，总磷降低至6.0mg/L以下，形成低浓度含氟、磷废水。
废水进入二级处理单元后，在二级除氟反应池中形成螯合物，再经过第二絮凝沉淀池沉淀后，污泥通过第二排泥口引出，分流后分别进入污泥减量化单元和返回二级除氟反应池。在二级除氟反应池中回流晶种促进游离态的氟离子在螯合物表面结晶而深度脱除;沉淀后的上层清液通过第二排水口进入下一处理单元排放池或三级处理单元。经过第二絮凝沉淀池排出的处理水，氟离子含量降低至1.0mg/L以下，总磷降低至2.0mg/L以下。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述处理系统还包括三级处理单元，三级处理单元包括：与第二絮凝沉淀池的第二排水口连通的第二pH调节池以及与第二pH调节池的出口连通的第三絮凝沉淀池，第三絮凝沉淀池的出口分别与排放池和污泥减量化单元连通。
本发明的三级处理单元是针对总磷含量小于0.5mg/L的特殊地区，其能够进一步去除处理水中总磷含量。本发明通过第二pH调节池调节水质pH，适当提高水质碱度，以促进后续在第三絮凝沉淀池中的絮凝、沉淀。通过第三絮凝沉淀池沉淀后，出水总磷含量为0.3～0.4mg/L，满足某些特殊地区对磷含量的要求。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述第三絮凝沉淀池的出口包括：与排放池连通的第三排水口以及与污泥减量化单元连通的第三排泥口。
一种含氟磷废水的处理工艺，采用上述处理系统进行处理，其包括以下步骤：
(1)将待处理的含氟磷废水通入预处理单元中，将废水在均衡池中均质均量后进入第一pH调节池中调节废水pH为6～9;
(2)将经过预处理单元处理后的废水引入至一级处理单元中，在一级除氟反应池中处理后进入第一絮凝沉淀池，在一级除氟反应池中加入钙盐，所述钙盐的钙离子与废水中氟离子的摩尔比为(8～12)：1，并且在第一絮凝沉淀池中加入投加量为50～100mg/L的PAC和2～5mg/L的PAM组成的混合絮凝剂，将第一絮凝沉淀池处理后的沉淀污泥控制诱导结晶回流比为30～50v%并回流至一级除氟反应池，并且将其余沉淀得到污泥通入至污泥减量化单元;
(3)将经过一级处理单元处理后的处理水引入至二级处理单元中，在二级除氟反应池中处理后进入第二絮凝沉淀池，在二级除氟反应池中加入含有铝盐的强化除氟剂，强化除氟剂中铝离子与废水中氟离子的摩尔比为(20～30)：1，并且在第二絮凝沉淀池中加入投加量为50～100mg/L的PAC和2～5mg/L的PAM组成的混合絮凝剂，将第二絮凝沉淀池处理后的沉淀污泥控制诱导结晶回流比为30～50v%并回流至二级除氟反应池中，并且将其余沉淀得到污泥通入至污泥减量化单元，得到处理水通入至排放池中排放。
本发明的处理工艺基于本发明的处理系统进行。在预处理单元中，在进行水质均匀化处理后，通过第一pH调节池中调节废水pH为6～9，使后续处理单元内反应处于最优pH值段，充分保障含氟磷废水的处理效果及各单元投加药剂的最佳效率。在一级处理单元的一级除氟反应池中加入钙盐，形成含钙沉淀物CaF2，并且在第一絮凝沉淀池中以特定配比下的PAC和PAM组成混合絮凝剂进行沉淀，而且由于适量PAM的加入能够帮助不容易在水中沉淀的细小颗粒絮凝脱稳变大，同时所得絮凝物回流至一级除氟反应池中，能够诱导一级除氟反应池游离态氟离子异相成核，降低反应启动钙浓度，减少钙盐投加，促进CaF2的砂状化，提高沉淀效果，降低出水悬浮物。在二级处理单元的二级除氟反应池中加入本发明的强化除氟剂，其包括钙盐、硅酸钠、铝盐和少量磷酸盐，在多种离子的耦合作用下进一步深度除氟，并且与氟离子反应形成螯合物。同样通过诱导结晶回流，促进游离态的氟离子在螯合物表面结晶而深度脱除。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述强化除氟剂包括：钙盐、硅酸钠、铝盐和磷酸盐，并且钙离子、硅酸根离子、铝离子和磷酸根离子的摩尔比为(7～10)：(10～15)：(18～25)：1。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述处理工艺还包括：(4)将经过二级处理单元处理后的废水引入至三级处理单元中，在第二pH调节池中调节水质pH为8～9，然后进入第三絮凝沉淀池中处理，在第三絮凝沉淀池中加入投加量为60～80mg/L的PAC和3～4mg/L的PAM组成的混合絮凝剂，得到的处理水通入至排放池，得到的污泥通入污泥减量化单元。
本发明三级处理单元中，将水的pH值控制在8～9的碱性条件下，提高混合絮凝剂的絮凝效果，由于在本步骤中以深度除磷为目的，在碱性环境增强的条件下PAC和PAM的絮凝效果增加，因而降低PAC和PAM的加量，避免原料浪费。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过预处理单元均衡水质水量并调节pH值至最适宜于絮凝沉淀处理的范围，为后续深度处理奠定良好基础，在一级处理单元的第一絮凝沉淀反应池和二级处理单元中的第二徐凝沉淀反应池中诱导结晶回流至对应的除氟反应池，为后续处理单元提供深度处理可能，减小了处理过程中的污泥产生量，减少运行成本。
本发明在一级处理单元中进行一级除氟时采用钙盐作为药剂，将氟离子沉淀，得到含钙沉淀物，以污泥形式排出;在二级处理单元中进行二级除氟采用强化除氟剂作为药剂，强化除氟剂含有一定比例的钙盐、硅酸钠、铝盐和少量的磷酸盐，其摩尔比为((7～10)：(10～15)：(18～25)：1)。在多种离子的耦合作用下能够起到深度除氟的效果。在一级处理单元和二级处理单元中，两种除氟方式都在PAC和PAM的作用下，经过絮凝、沉淀、晶种回流后，更大的晶种能够使氟离子在其表面形成结晶化合物，以此达到深度净化的效果。
本发明专利提供的处理系统和处理工艺可实现含氟、磷废水的超净排放，废水经过深度除氟、磷处理后，至少能够将废水中氟含量降低至1.0mg/L以下、总磷含量降至2.0mg/L以下，对于某些特殊地区，还能够进一步将总磷含量降至0.3～0.4mg/L。
本发明适用于煤化工、太阳能和半导体等众多化工、电子等领域所涉及的氟磷废水的净化，处理工艺简单，且可根据项目排放标准的实际情况增减相应反应单元，各反应池布设紧凑，节约用地，且运行、维护成本低。（发明人唐彤;向迎洪;杨汉军;黄文凤;唐俊;雷成;张亚明;章慧;赵君科;孙冬;黄莉）
