一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的方法和系统，属于水处理技术领域，在含氟废水流经一级反应池和一级沉淀池时，调控系统精确控制硫酸盐的投加量，硫酸盐在管道混合器中充分混合，进入一级反应池后，水中钙离子、氟离子和硫酸根离子一起发生反应，使硫酸根掺杂在氟化钙颗粒之中，氟化钙快速团聚并下沉，使得沉淀池的面积减少原有的一半。为达到深度除氟的目的，在二级除氟系统中投加磷酸盐和钙盐与氟离子生成更难溶的沉淀物，使出水氟离子浓度降低1mg/L以下。本发明专利技术不仅工艺流程简单，自动性高，而且由于硫酸盐的投加促进了沉淀，使沉淀池的面积减小，节省成本，同时由于磷酸盐的投加生成更难溶的沉淀物得以高效除氟。得以高效除氟。得以高效除氟。

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的方法和系统


[0001]本专利技术属于水处理
，尤其涉及一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的方法和系统。

技术介绍

[0002]氟是一种化学性质活泼的卤族元素，是人体必不可少的微量元素。人体从外界摄入过多或不足都会影响身体健康；长期饮用含氟浓度低于1mg/L的水易患龋齿，长期饮用高氟水则易患氟斑牙和氟骨症，甚至会损害人体的神经和生殖系统。氟的过多吸收会产生毒害作用，影响光合作用产物的跨膜主动运输。因此氟离子不仅影响人的身体健康，而且会影响植物的生长发育。
[0003]含氟废水一般来自氟化工、钢铁冶炼、煤矿开采、电池制造、半导体等行业。工业废水一般为高浓度含氟废水。现在具备应用规模的除氟技术以化学沉淀法、混凝沉淀法和吸附法为主。常用化学沉淀+混凝沉淀或化学沉淀+吸附的方法进行处理。但这些传统方法难以将氟离子浓度降到1mg/L以下。
[0004]氟化钙颗粒细微，微溶于溶液中，不易沉降，所以钙盐沉淀法难以到达出水标准；混凝沉淀法不适宜处理高浓度含氟废水，常与钙盐沉淀法联合使用，由于氟化钙颗粒细小，在混凝剂投加的过程中，会产生大量污泥造成处理成本的增加，同时由于沉淀慢造成沉淀池占地面积大。而吸附法中使用的除氟剂通常为粉末，虽然氟离子和除氟剂接触增多，却在实际工程中存在易流失，难沉降的问题。
[0005]专利公开号CN 209428309 U公开一种强化沉淀的废水化学络合除氟处理系统，该方法连通调蓄水区、除氟反应器、絮凝区、沉淀区，通过高密度助沉载体投加系统进行强化沉淀。但在固相处理区中设置剪切机对含氟絮体和高密度助沉载体进行剪切破坏分离后，不仅增加了工艺流程，而且造成了能源的消耗。
[0006]专利公开号CN 216687573 U公开一种含氟废水中氟离子处理设备。通过改进除氟剂和在线检测装置增加除氟效果，此专利设计多级沉淀池，增加了用地面积，但出水氟离子浓度只降到了20mg/L，没有降到1mg/L以下，从而无法达标排放。
[0007]专利公开号CN 114890582 A公开一种污水高效除氟系统和方法。通过采用分段装置分段除氟，使污水氟离子降至1mg/L以下。但此方法是三段除氟，加长了工艺流程，并且设置絮凝池增加了占地面积，同时也增加了沉淀池的面积，使得造价费用高。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的方法和系统，含氟废水在一级处理时投加钙盐和硫酸盐，废水中氟离子含量降低至10～20mg/L；在二级处理时投加钙盐和磷酸盐，使出水氟离子浓度降至1mg/L以下。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的方法，分步投加硫酸盐和磷酸盐进入除氟系统，具体是在处理含氟废水过程中，在一级处理时投
加钙盐和硫酸盐，在二级处理时投加钙盐和磷酸盐。
[0010]进一步的，在所述硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的方法中，钙盐中钙离子与氟离子的摩尔比为(0.7～1):1，硫酸盐中的硫酸根离子与氟离子摩尔比为SO
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＝(1～30):1000；钙盐中钙离子、磷酸盐中磷酸根离子与氟离子的摩尔比为(10～20):(3～10):1。
[0011]进一步的，在所述硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的方法中，所述硫酸盐为硫酸钠或硫酸钾；所述钙盐为石灰或氯化钙；所述磷酸盐为磷酸二氢钠。
[0012]一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的系统，采用上述方法，所述系统包括硫酸盐加药箱、钙盐加药箱、一级反应池、一级沉淀池、二级反应池、磷酸盐加药箱、二级沉淀池出水池和调控系统；
[0013]所述一级反应池与所述一级沉淀池通过管道连接，所述一级沉淀池与所述二级反应池通过管道与连接，所述二级反应池通过管道与所述二级沉淀池连接，所述二级沉淀池与所述出水池通过管道连接；
[0014]所述一级反应池通过第一计量泵与所述硫酸盐加药箱连接，所述一级反应池通过所述第二计量泵与所述钙盐加药箱连接，所述二级反应池通过第三计量泵与所述磷酸盐加药箱连接，所述二级反应池通过所述第二计量泵与所述钙盐加药箱连接；
[0015]所述调控系统通过所述第二计量泵与所述钙盐加药箱连接，所述调控系统通过所述第一计量泵与所述硫酸盐加药箱连接，所述调控系统通过所述第三计量泵与所述磷酸盐加药箱连接，所述调控系统还与所述一级反应池、所述一级沉淀池、所述二级反应池、所述二级沉淀池和所述出水池连接。
[0016]在本专利技术的系统及方法中，在含氟废水流经一级反应池时，根据在线检测装置(氟离子检测装置)确定反应池的氟离子浓度，并经过计算机控制系统反馈到投加装置，使硫酸盐按一定比例投加到管道混合器中充分混合成均匀的硫酸根离子；由自动检测装置和调控系统确保在反应池中硫酸根离子与氟离子摩尔比为SO
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＝1～30:1000；同时投加可溶性钙盐(氯化钙或氢氧化钙)通过管道混合器进入一级反应池，一级反应池内的搅拌速度为200r/min，搅拌时间为30min。此时溶液中的硫酸根离子、钙离子与氟离子一起发生反应，并生成有硫酸根离子掺杂的氟化钙沉淀；进入一级沉淀池后，细小的氟化钙颗粒由于硫酸根的掺杂可快速团聚变大快速沉降，之后沉淀物从排泥孔排除，废水中氟得以去除。二级除氟系统其原理是利用钙盐和磷酸盐，使其与氟生成更难溶的氟磷酸钙沉淀物。一级处理后的废水进入二级反应池，钙盐和磷酸盐经管道混合器投加到二级反应池内，投加量比例可按钙盐：磷酸盐：氟的摩尔比为(10～20):(3～10):1进行投加，pH的范围控制在6～8.5，随后，废水进入二级沉淀池，出水即可达标。
[0017]本专利技术提出的方法在一级反应池中投加硫酸盐，通过自动检测系统可以精确地调控反应池内的氟离子和硫酸根的比例，促进生成细小氟化钙颗粒快速团聚沉降。沉降时间缩短30％～50％，沉淀池面积可减少一半，减少出水的浊度。若后续采用混凝沉淀可以减轻混凝药剂投入，避免大量混凝污泥，节省污泥处理成本；若采用吸附法则可以减少吸附剂的投加；若后续进行膜处理还可以缓减膜污染。自动控制系统可以节省人力成本，提高自动化和数字化。该方法具有适用范围广、经济效益好等优点。
[0018]本专利技术在一级除氟系统(包括一级反应池和一级沉淀池)中投加硫酸盐的目的旨在克服现有技术的缺点。通过投加硫酸盐改善氟化钙污泥性质，促进沉淀，减少氟化钙悬浮
物。钙离子与氟离子反应生成氟化钙，硫酸盐溶解后的硫酸根吸附在细小的氟化钙颗粒表面，减少氟化钙表面ζ电位和颗粒间的排斥力，促进团聚。增大固体颗粒的粒径加速沉降，颗粒悬浮物减少。也使得污泥结构更为紧凑，在相同污泥质量的前提下，污泥体积更小。同时可以控制出水氟离子浓度在10～20mg/L。
[0019]本专利技术由于在二级除氟系统时生成更难溶的氟磷酸钙，因此出水氟离子浓度可以降低至1mg/L以下，且不需要像吸附法那样需要吸附剂的再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的方法，其特征在于，分步投加硫酸盐和磷酸盐进入除氟系统，具体是在处理含氟废水过程中，在一级处理时投加钙盐和硫酸盐，在二级处理时投加钙盐和磷酸盐。2.根据权利要求1所述一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的方法，其特征在于，钙盐中钙离子与氟离子的摩尔比为(0.7～1):1，硫酸盐中的硫酸根离子与氟离子摩尔比为SO
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＝(1～30):1000；钙盐中钙离子、磷酸盐中磷酸根离子与氟离子的摩尔比为(10～20):(3～10):1。3.根据权利要求1所述一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的方法，其特征在于，所述硫酸盐为硫酸钠或硫酸钾；所述钙盐为石灰或氯化钙；所述磷酸盐为磷酸二氢钠。4.一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的系统，其特征在于，采用权利要求1
‑
3任一项所述的方法，所述系统包括硫酸盐加药箱(1)、钙盐加药箱(3)、一级反应池(5)、一级沉淀池(14)、二级反应池(17)、磷酸盐加药箱(18)、二级沉淀池(19)、出水池(21)和调控系统(20)；所述一级反应池(5)与所述一级沉淀池(14)通过管道连接，所述一级沉淀池(14)与所述二级反应池(17)通过管道与连接，所述二级反应池(17)通过管道与所述二级沉淀池(19)连接，所述二级沉淀池(19)与所述出水池(21)通过管道连接；所述一级反应池(5)通过第一计量泵(2
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1)与所述硫酸盐加药箱(1)连接，所述一级反应池(5)通过所述第二计量泵(2
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2)与所述钙盐加药箱(3)连接，所述二级反应池(17)通过第三计量泵(2
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3)与所述磷酸盐加药箱(18)连接，所述二级反应池(17)通过所述第二计量泵(2
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2)与所述钙盐加药箱(3)连接；所述调控系统(20)通过所述第二计量泵(2
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2)与所述钙盐加药箱(3)连接，所述调控系统(20)通过所述第一计量泵(2
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1)与所述硫酸盐加药箱(1)连接，所述调控系统(20)通过所述第三计量泵(2
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3)与所述磷酸盐加药箱(18)连接，所述调控系统(20)还与所述一级反应池(5)、所述一级沉淀池(14)、所述二级反应池(17)、所述二级沉淀池(19)和所述出水池(21)连接。5.根据权利要求4所述一种硫酸盐和磷酸盐联合使用高效除氟的系统，其特征在于，所述一级反应池(5)的一侧底部从下向上依次设置有第一进水口(6
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1)、第一PAM加药口(8
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1)和第一pH加药口(9
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1)，另一侧设置有第一出水口(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：田家宇，张宇，高珊珊，胡承志，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：