公布日：2022.08.09
申請日：2022.05.07
分類號：C02F9/04(2006.01)I;C01F11/22(2006.01)I;C01B33/14(2006.01)I;C02F101/14(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種含氟廢水資源化處理工藝方法，先加入氫氧化鈉或者氫氧化鉀將廢水的pH值調(diào)整到7‑9之間，然后添加鹽酸或者硝酸將廢水的pH值控制在4‑6之間，廢水中析出多孔絮狀硅膠分離后，向清水中添加含鈣沉淀劑，產(chǎn)生氟化鈣晶體，并對去除氟化鈣晶體的清水進(jìn)行混凝反應(yīng)，將混凝反應(yīng)產(chǎn)生的絮凝物沉淀去除獲得可以排放三級處理水，本發(fā)明不僅實現(xiàn)了硅以多孔硅膠材料從廢水中預(yù)分離，且搭配結(jié)晶流化床裝置，實現(xiàn)了高純氟化鈣晶體的回收，廢水最終還通過深度再處理充分保證了三級處理水符合排放標(biāo)準(zhǔn)，有利于環(huán)保。
權(quán)利要求書
1.一種含氟廢水資源化處理工藝方法，其特征在于：具體步驟如下：步驟一：向廢水中加入氫氧化鈉或者氫氧化鉀，將廢水的pH值調(diào)整到7-9之間；步驟二：添加鹽酸或者硝酸將廢水的pH值控制在4-6之間，使廢水中析出多孔絮狀硅膠；步驟三：向步驟二中析出多孔絮狀硅膠后形成的清液作為一級處理水，向一級處理水中添加含鈣沉淀劑，一級處理水中的氟離子與含鈣沉淀劑在單體表面發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氟化鈣晶體；步驟四：步驟三中去除氟化鈣晶體的清水作為二級處理水，對二級處理水進(jìn)行混凝反應(yīng)，并將混凝反應(yīng)產(chǎn)生的絮凝物沉淀去除得到達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)的三級處理水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氟廢水資源化處理工藝方法，其特征在于：所述步驟一中廢水在一級快混槽內(nèi)投加氫氧化鈉或者氫氧化鉀后快速攪拌、溶解，廢水在一級快混槽的水力停留時間為0.5-1.0h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氟廢水資源化處理工藝方法，其特征在于：所述步驟二中廢水在一級膠凝槽內(nèi)添加鹽酸或者硝酸時進(jìn)行慢速攪拌，廢水在一級膠凝槽的停留時間大于2h，使多孔絮狀硅膠完全析出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的含氟廢水資源化處理工藝方法，其特征在于：所述步驟二中析出的多孔絮狀硅膠經(jīng)過沉淀和壓濾后獲得多孔硅膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氟廢水資源化處理工藝方法，其特征在于：所述步驟三中一級處理水流入流體化床結(jié)晶裝置內(nèi)，使擔(dān)體流化后，添加含鈣沉淀劑反應(yīng)后產(chǎn)生氟化鈣晶體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含氟廢水資源化處理工藝方法，其特征在于：所述流體化床結(jié)晶裝置的擔(dān)體為0.2-0.8mm的石英砂、磚粉或者氟化鈣顆粒物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的含氟廢水資源化處理工藝方法，其特征在于：所述步驟三中的含鈣沉淀劑為氫氧化鈣和氯化鈣中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氟廢水資源化處理工藝方法，其特征在于：所述步驟四中的二級處理水流入混凝反應(yīng)槽，向混凝反應(yīng)槽投加氯化鈣、生石灰或者氫氧化鈣，氯化鈣、生石灰或氫氧化鈣與二級處理水反應(yīng)產(chǎn)生氟化鈣污泥，氟化鈣污泥在沉淀池中進(jìn)行沉淀回收。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氟廢水資源化處理工藝方法，其特征在于：所述步驟三中按鈣氟摩爾比為0.2-1.0的比例控制含鈣沉淀劑的投加量。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種含氟廢水資源化處理工藝方法，該含氟廢水資源化處理工藝方法不僅實現(xiàn)了硅以多孔硅膠材料從廢水中預(yù)分離，且實現(xiàn)了高純氟化鈣晶體的回收。
本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種含氟廢水資源化處理工藝方法，具體步驟如下：
步驟一：向廢水中加入氫氧化鈉或者氫氧化鉀，將廢水的pH值調(diào)整到7-9之間；
步驟二：添加鹽酸或者硝酸將廢水的pH值控制在4-6之間，使廢水中析出多孔絮狀硅膠，產(chǎn)生多孔絮狀硅膠的原理是：通過向一級快混槽中添加氫氧化鈉或者氫氧化鉀，可使廢水中的氟硅酸根轉(zhuǎn)化為硅酸根；向一級膠凝槽添加鹽酸或者硝酸，可使廢水中的硅酸鈉轉(zhuǎn)化為硅酸，硅酸分子在一級膠凝槽中經(jīng)過緩慢攪拌不斷締合為多聚硅酸的絮狀物，即多孔硅膠，該步驟實現(xiàn)了含氟廢水中硅的預(yù)分離；
步驟三：向步驟二中析出多孔絮狀硅膠后形成的清液作為一級處理水，向一級處理水中添加含鈣沉淀劑，一級處理水中的氟離子與含鈣沉淀劑在單體表面發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氟化鈣晶體，產(chǎn)生氟化鈣晶體的原理是：廢水進(jìn)入結(jié)晶流化床裝置之前進(jìn)行了硅的預(yù)處理形成一級處理水，一級處理水在結(jié)晶流化床中只發(fā)生了氟化鈣的結(jié)晶反應(yīng)，生成的氟化鈣晶體中不含有硅，另外氟化鈣晶體含水率低，氟的資源化可實現(xiàn)性強(qiáng)；
步驟四：步驟三中去除氟化鈣晶體的清水作為二級處理水，對二級處理水進(jìn)行混凝反應(yīng)，并將混凝反應(yīng)產(chǎn)生的絮凝物沉淀去除得到達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)的三級處理水，二級處理水中還含有少量的氟，向二級處理水中添加混凝劑進(jìn)行混凝反應(yīng)后，廢水中產(chǎn)生混凝沉淀物，將氟形成沉淀物濾除，經(jīng)過混凝和沉淀深度處理后產(chǎn)生三級處理水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟一中廢水在一級快混槽內(nèi)投加氫氧化鈉或者氫氧化鉀后快速攪拌、溶解，廢水在一級快混槽的水力停留時間為0.5-1.0h。通過攪拌后使加氫氧化鈉或者氫氧化鉀在廢水中充分溶解，保證廢水中加氫氧化鈉或者氫氧化鉀充分反應(yīng)。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟二中廢水在一級膠凝槽內(nèi)添加鹽酸或者硝酸時進(jìn)行慢速攪拌，廢水在一級膠凝槽的停留時間大于2h，使多孔絮狀硅膠完全析出。通過慢速攪拌廢水，使廢水中產(chǎn)生鹽酸或者硝酸與廢水中的硅酸鈉充分反應(yīng)產(chǎn)生多孔絮狀硅膠，通過廢水在一級膠凝槽內(nèi)充分停留，使廢水中的硅酸鈉充分反應(yīng)，并使多孔絮狀硅膠充分沉淀，避免流入下一工序中。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟二中析出的多孔絮狀硅膠經(jīng)過沉淀和壓濾后獲得多孔硅膠。將多孔絮狀硅膠經(jīng)過壓濾、烘干后生成多孔硅膠，使得預(yù)分離的硅形成了多孔硅膠，而多孔硅膠是一種多功能材料，進(jìn)而實現(xiàn)了廢水中硅的資源化處理。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟三中一級處理水流入流體化床結(jié)晶裝置內(nèi)，使擔(dān)體流化后，添加含鈣沉淀劑反應(yīng)后產(chǎn)生氟化鈣晶體。依托流體化床結(jié)晶裝置實現(xiàn)氟結(jié)晶反應(yīng)，形成氟化鈣晶體，其含水率低，可以資源化再利用。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述流體化床結(jié)晶裝置的擔(dān)體為0.2-0.8mm的石英砂、磚粉或者氟化鈣顆粒物。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟三中的含鈣沉淀劑為氫氧化鈣和氯化鈣中的至少一種。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟四中的二級處理水流入混凝反應(yīng)槽，向混凝反應(yīng)槽投加氯化鈣、生石灰或者氫氧化鈣，氯化鈣、生石灰或氫氧化鈣與二級處理水反應(yīng)產(chǎn)生氟化鈣污泥，氟化鈣污泥在沉淀池中進(jìn)行沉淀回收。通過投加氯化鈣、生石灰或氫氧化鈣作為混凝劑，使得二級處理水中殘留的氟與氯化鈣、生石灰或氫氧化鈣反應(yīng)形成氟化鈣，氟化鈣污泥通過沉淀回收，其還可以經(jīng)過壓榨、烘干等后續(xù)處理，實現(xiàn)氟化鈣資源化處理。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟三中按鈣氟摩爾比為0.2-1.0的比例控制含鈣沉淀劑的投加量。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過調(diào)節(jié)廢水體系pH，使廢水中的硅從初始的氟硅酸鈉形態(tài)轉(zhuǎn)化為硅酸鈉形態(tài)，最后加酸緩慢誘導(dǎo)廢水中的硅酸鈉變成多聚硅酸，進(jìn)而生成多孔硅膠，進(jìn)而實現(xiàn)了廢水中硅的預(yù)分離以及資源化處理，經(jīng)過硅預(yù)分離后的廢水進(jìn)入流化床結(jié)晶裝置進(jìn)行反應(yīng)，廢水中只有氟化鈣發(fā)生結(jié)晶，沒有二氧化硅，晶體中氟化鈣含量得以充分提高，實現(xiàn)了氟化鈣的資源化回收利用，本發(fā)明不僅實現(xiàn)了硅以多孔硅膠材料從廢水中預(yù)分離，且搭配結(jié)晶流化床裝置，實現(xiàn)了高純氟化鈣晶體的回收，廢水最終還通過深度再處理充分保證了三級處理水符合排放標(biāo)準(zhǔn)，有利于環(huán)保。
（發(fā)明人：黃朋飛;王磊;王自超;裴浩;湯雨林）
