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電解鋁廠含氟廢水處理工藝

發布時間:2019-10-8 11:08:35  中國污水處理工程網

  申請日2019.06.28

  公開(公告)日2019.09.27

  IPC分類號C02F9/04; C02F101/14; C02F103/16

  摘要

  本發明屬于電解鋁廠生產廢水處理技術領域,具體涉及一種用于電解鋁廠含氟廢水處理的工藝,采用“預處理+除氟過濾”的組合工藝,預處理采用混合、絮凝、沉淀、砂濾工藝,除氟過濾介質采用活性氧化鋁,可將含氟廢水處理達標,滿足環保要求。

  權利要求書

  1.一種用于電解鋁廠含氟廢水處理的工藝,其特征在于:針對電解鋁廠生產廢水,采用“預處理+除氟過濾”的組合工藝,將廢水含氟量處理到5mg/L以下,滿足環保要求,具體步驟如下:

  (1)預處理:包括混合、絮凝、沉淀、砂濾四個單元;電解鋁廠含氟生產廢水經過提升進入混合單元,混合單元的混合時間為10~30s;混合后,廢水進入絮凝單元,,投加助凝劑并采用機械攪拌或水力攪拌,擾動水體產生速度梯度或渦旋,促使顆粒相互碰撞聚結;經混合、絮凝后,水中懸浮物已形成粒徑較大的絮凝體,在沉淀單元內經過沉淀,懸浮物顆粒利用重力從水中分離出來;最后進入砂濾單元,采用石英砂粒狀濾料截留水中懸浮顆粒,從而進一步降低水的濁度;

  (2)除氟過濾:除氟過濾介質采用活性氧化鋁,步驟(1)砂濾出水進入活性氧化鋁過濾罐,采用活性氧化鋁對水中的氟進行置換過濾,達標后排放。

  2.根據權利要求1所述的用于電解鋁廠含氟廢水處理的工藝,其特征在于:步驟(1)中所述混合、絮凝中使用的混凝劑、助凝劑分別為聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺,投加量視原水懸浮物濃度而定;聚合氯化鋁的投加量為100~300mg/L,聚丙烯酰胺的投加量為5~10mg/L。

  3.根據權利要求1所述的用于電解鋁廠含氟廢水處理的工藝,其特征在于:步驟(1)中所述沉淀采用斜管沉淀,液面負荷視原水具體水質參數而定,取值為5~10m3/m2·h。

  4.根據權利要求1所述的用于電解鋁廠含氟廢水處理的工藝,其特征在于:步驟(1)中所述砂濾采用石英砂過濾,濾速視原水具體水質參數而定,取值為8~10m/h。

  5.根據權利要求1所述的用于電解鋁廠含氟廢水處理的工藝,其特征在于:步驟(2)除氟過濾采用活性氧化鋁過濾,濾速視原水具體水質參數而定,取值為1.0~2.0m/h;活性氧化鋁吸附劑失效后,用硫酸鋁溶液作為再生劑對活性氧化鋁進行再生,恢復活性氧化鋁的吸附能力,再生液配置濃度為1~2%。

  說明書

  一種用于電解鋁廠含氟廢水處理的工藝

  技術領域

  本發明屬于電解鋁廠生產廢水處理技術領域,具體涉及一種用于電解鋁廠含氟廢水處理的工藝。

  背景技術

  本發明公開了一種用于電解鋁廠含氟廢水處理的新裝置。氟是電解鋁企業比較普遍的特征污染物。電解鋁生產采用熔鹽電解法,生產所需的原材料為氧化鋁和氟化鹽。在電解的過程中,部分氟化物會隨電解煙氣揮發出去,并在電解廠區散落。一部分散落的氟化物會進入廠區循環水系統,并最終進入廢水處理站,一部分散落的氟化物會被雨水沖刷進入廠區初期雨水收集池,最終同樣進入廢水處理站。所以,電解鋁廠的廢水中往往有一定的氟含量。

  如果有人工作、生活在氟的污染區,攝入氟過量,就會在人體中富集,造成對人體健康的嚴重危害。動物通過空氣、水和飼料攝入氟,動物體內攝入過量的氟,就會影響其生長和發育。植物吸收過量的氟,嚴重時造成植物枯死,影響農作物生長,甚至減產或顆粒無收。

  電解鋁廠的廢水中往往含有一定量的氟,約為20-10mg/L,根據《鋁工業污染物排放標準》GB 25465-2010可知,新建企業污水排放氟化物(以F計)最大允許值為5mg/L。

  利用本發明的工藝流程,可以有效去除廢水中的氟化物,使生產廢水達標排放,滿足環保要求。

  一般情況,廢水含氟濃度高時可采用鈣鹽沉淀法,即石灰沉淀法。石灰沉淀法是處理高濃度含氟廢水的經典工藝,利用鈣離子和氟離子生成CaF2沉淀而去除氟離子。石灰價格便宜且處理方法簡單,但存在處理效果較差,出水氟離子濃度難以達標,石灰有效利用率低等問題。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沉淀包裹在石灰顆粒外表面,使石灰不能進一步溶解,在溶液中難以提供足量的鈣離子。氟化鈣在25℃的溶度積常數Ksp=3.98×10-11,按化學計量數Ca/F摩爾比為2:1時,氟離子平衡濃度為8.17mg/L。但在實際廢水中,存在其他的陰離子,如Cl-、NO3-、SO42-等,會增加氟化鈣在水中的溶解度。因此,根據同離子效應,若要獲得較低的氟離子濃度(<8.18mg/L),需要投加過量的鈣鹽沉淀劑。但在實際廢水處理過程中,即使投加過量的石灰,由于其他影響因素的存在,出水氟離子濃度只能降低到15~20mg/L左右。

  發明內容

  電解鋁廠生產廢水一般SS(固體懸浮物suspend solid)為100~500mg/L,氟含量約為20-10mg/L,為了解決上述技術問題,解決石灰沉淀法除氟工藝無法達到排放標準5mg/L的弊端,本發明提供了一種用于電解鋁廠含氟廢水處理的工藝,主要針對氟化物的去除,采用“預處理+除氟過濾”的組合工藝,將廢水含氟量處理到5mg/L以下,滿足環保要求。

  具體技術方案如下:

  一種用于電解鋁廠含氟廢水處理的工藝,針對電解鋁廠生產廢水,采用“預處理+除氟過濾”的組合工藝,將廢水含氟量處理到5mg/L以下,滿足環保要求,具體步驟如下:

  (1)預處理:包括混合、絮凝、沉淀、砂濾四個單元;電解鋁廠含氟生產廢水經過提升進入混合單元,混合單元的混合時間為10~30s;混合后,廢水進入絮凝單元,,投加助凝劑并采用機械攪拌或水力攪拌,擾動水體產生速度梯度或渦旋,促使顆粒相互碰撞聚結;經混合、絮凝后,水中懸浮物已形成粒徑較大的絮凝體,在沉淀單元內經過沉淀,懸浮物顆粒利用重力從水中分離出來;最后進入砂濾單元,采用石英砂粒狀濾料截留水中懸浮顆粒,從而進一步降低水的濁度;

  (2)除氟過濾:除氟過濾介質采用活性氧化鋁,步驟(1)砂濾出水進入活性氧化鋁過濾罐,采用活性氧化鋁對水中的氟進行置換過濾,達標后排放。

  步驟(1)中所述混合、絮凝中使用的混凝劑、助凝劑分別為聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺,投加量視原水懸浮物濃度而定;聚合氯化鋁的投加量為100~300mg/L,聚丙烯酰胺的投加量為5~10mg/L。

  步驟(1)中所述沉淀采用斜管沉淀,液面負荷視原水具體水質參數而定,取值為5~10m3/m2·h。

  步驟(1)中所述砂濾采用石英砂過濾,濾速視原水具體水質參數而定,取值為8~10m/h。

  步驟(2)除氟過濾采用活性氧化鋁過濾,濾速視原水具體水質參數而定,取值為1.0~2.0m/h;活性氧化鋁吸附劑失效后,用硫酸鋁溶液作為再生劑對活性氧化鋁進行再生,恢復活性氧化鋁的吸附能力,再生液配置濃度為1~2%。

  與現有技術相比,本發明具有如下有益技術效果:

  本發明主要針對氟化物的去除,采用“預處理+除氟過濾”的組合工藝,將廢水含氟量處理到5mg/L以下,滿足環保要求。

  預處理階段包括混合、絮凝、沉淀、砂濾四個單元,進一步降低水的濁度。除氟過濾階段采用活性氧化鋁對水中的氟進行置換過濾,活性氧化鋁是白色顆粒狀多孔吸附劑,有較大的比表面積,是除氟比較經濟有效的方法。活性氧化鋁是兩性物質,等電點約在9.5,當水的pH值小于9.5時可吸附陰離子,大于9.5時可去除陽離子。因此,在酸性溶液中活性氧化鋁為陰離子交換劑,對氟有極大的選擇性。活性氧化鋁使用前可用硫酸鋁溶液活化再生,使轉化成為硫酸鹽型,反應如下:

  (Al2O3)n·2H2O+SO42-→(Al2O3)n·H2SO4+2OH-

  除氟時的反應為:

  (Al2O3)n·H2SO4+2F-→(Al2O3)n·2HF+SO42-

  活性氧化鋁失去除氟能力后,可用1%-2%的硫酸鋁溶液再生:

  (Al2O3)n·2HF+SO42-→(Al2O3)n·H2SO4+2F-

  每克活性氧化鋁所能吸附氟的重量,一般為1.2~4.5mg,它取決于原水的氟濃度、pH值、活性氧化鋁的顆粒大小等。活性氧化鋁濾料為白色或微紅色小球狀顆粒,單層濾料填充高度1800mm。濾料不均勻系數K80≤2。承托層為卵石分層布置,高度400mm。

  本發明除氟效果好,本工藝流程出水可滿足相關排放標準,符合環保要求。此外,廢水處理流程相對簡單,可操作性強,且通過再生處理活性氧化鋁可反復使用。

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