污废水深度除氟处理系统及处理方法与流程

本发明涉及水处理，尤其涉及一种污废水深度除氟处理系统及处理方法。

背景技术：

1、游离态氟离子是光伏废水等工业废水中的常见杂质，于其它溶解态金属盐离子构成氟化物类污染物；水体中的过量氟化物会对人体造成不良影响、诱发氟骨症等疾病，因此需对外排污废水中的氟化物含量进行严格限制；国家《污水综合排放标准》（gb8978-1996）一类标准中规定氟化物浓度应小于10mg/l，而随着经济社会发展，若干省市、地区开始对外排污水中的氟化物含量做出更加严格的限制，例如，有些地区目前已将对光伏废水中氟化物浓度的规定更改为“应小于1mg/l”，因此，深度除氟技术亟需得到合理应用。

2、目前，常规初步除氟技术为氯化钙/氢氧化钙混凝沉淀法，深度除氟时通常使用载锆树脂或载铝树脂进行氟离子交换；由于氟离子交换树脂的交换容量有限，因此为保证合适的再生频率，其进水氟化物含量最好不超过4ppm，而初步除氟出水的氟化物含量通常难以达到上述要求。因此，往往需要在氟离子交换树脂前端增加预处理工艺，目前的常规做法是投加pac等絮凝剂；然而，经过初步除氟和常规预处理后的进水存在硬度较高（＞700ppm）、可能造成氟离子交换树脂堵塞等问题，且氟离子交换树脂的再生废液经处理后产生的大量固废（以氟化钙污泥为主）也一直是深度除氟工艺在应用过程中的严重弊端；上述问题均需要在保证氟化物去除率的前提下进行充分改善。

3、基于此，需要一种简单、易于控制且效果佳的污废水深度除氟处理系统及处理方法。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供了一种污废水深度除氟处理系统及处理方法，以期待解决上述技术问题中的至少部分之一。

2、作为一个方面，本发明提供了一种污废水深度除氟处理系统，处理系统包括依次设置的一级加药箱、二级加药箱、氟化钙结晶器、氟离子交换柱、三级加药箱、四级缓冲加药箱，其中：氟化钙结晶器的内部填充石英砂，氟化钙结晶器的底部布水板分别连接一级进水管的末端和回流管的末端，其中，一级进水管上设置一级进水泵和一级进水阀，回流管上设置回流泵，氟化钙结晶器的顶部溢流口连接二级进水管的首端，二级进水管上设置二级进水阀，氟化钙结晶器的顶部溢流口下方连接回流管的首端；氟离子交换柱的内部填充载锆树脂，氟离子交换柱的顶部连接二级进水管的末端，氟离子交换柱的顶部还连接再生废液输送管的首端，氟离子交换柱的底部连接出水管的首端，出水管上设置出水阀；一级加药箱通过一级加药管连接回流管，一级加药管上设置一级加药泵和一级加药阀，一级加药箱内盛放第一预设质量浓度a mg/l的氟化钠溶液；二级加药箱通过二级加药管连接二级进水管，二级加药管上设置二级加药泵和二级加药阀，二级加药管的末端位于二级进水阀的前端，二级加药箱内盛放第二预设质量浓度b mg/l的盐酸溶液；三级加药箱通过三级加药管连接出水管，三级加药管上设置三级加药泵和三级加药阀，三级加药管的末端位于出水阀的前端，三级加药箱内盛放第三预设质量浓度c mg/l的氢氧化钠溶液；再生废液输送管的末端连接四级缓冲加药箱，四级缓冲加药箱通过四级加药管连接回流管，四级加药管上设置四级加药泵和四级加药阀，四级缓冲加药箱的内部设置搅拌机。

3、在本发明的一些实施例中，其中，一级进水管上设置一级氟离子电极和一级钙离子电极，其中，一级氟离子电极和一级钙离子电极位于一级进水阀的前端；二级进水管上设置二级氟离子电极和二级ph计，其中，二级氟离子电极位于二级进水阀的前端，二级ph计位于二级加药管的末端和二级进水阀之间；出水管上设置三级氟离子电极和三级ph计，三级氟离子电极和三级ph计位于出水阀的后端；四级缓冲加药箱的底部侧壁上设置四级氟离子电极，四级缓冲加药箱的底部出药口上设置再生废液流量计。

4、在本发明的一些实施例中，其中，第一预设质量浓度a＞0且＜39000；和/或，第二预设质量浓度b＞0且＜380000；和/或，第三预设质量浓度c＞0且＜520000。

5、作为另一个方面，本发明提供了一种污废水深度除氟的处理方法，处理方法通过上述的污废水深度除氟处理系统进行，处理方法包括如下步骤：

6、s1、将一级进水阀、一级进水泵、回流泵、一级加药阀、一级加药泵、二级进水阀、二级加药阀、二级加药泵和出水阀分别开启，其余泵阀关闭，搅拌机关闭，经过混凝沉淀除氟工艺处理的污废水以第一预设流量q1m3/h，通过一级进水管从氟化钙结晶器的底部布水板流入氟化钙结晶器，氟化钙结晶器内部的石英砂形成流化床并吸附氟化钙晶体，同时流化床上方的部分出水以预设回流比通过回流管回流至氟化钙结晶器的底部布水板；

7、s2、一级氟离子电极测定一级进水的氟化物含量f1mg/l，一级钙离子电极测定一级进水的钙离子含量k mg/l，一级加药箱以第二预设流量q2m3/h，向回流管中投加氟化钠溶液，其中，q2=q1(0.95k-f1)/a；

8、s3、第一预设水力停留时间hrt1h之后，氟化钙结晶器的出水从顶部溢流口流出，通过二级进水管流入氟离子交换柱、与载锆树脂充分接触第二水力停留时间后，通过出水管流出，二级加药箱以第三预设流量q3m3/h，向二级进水管中投加盐酸溶液，其中，q3=160q1/b；

9、s4、第二预设水力停留时间hrt2h之后，三级加药阀和三级加药泵开启，三级加药箱以第四预设流量q4m3/h，向出水管中投加氢氧化钠溶液，其中，q4=175q1/c；

10、s5、二级氟离子电极测定二级进水的氟化物含量为f2mg/l，三级氟离子电极测定总出水的氟化物含量为f3mg/l。

11、在本发明的一些实施例中，其中，当f2≥4.00时，一级加药泵、一级加药阀、二级加药泵、二级加药阀、一级进水泵、一级进水阀、回流泵和二级进水阀关闭，hrt2h之后，三级加药泵和三级加药阀关闭，排空氟化钙结晶器内部的固液混合物并补充填充石英砂后，手动重启步骤s1-s5。

12、在本发明的一些实施例中，其中，当f3≥1.00时，除三级加药泵、三级加药阀和出水阀之外，其余泵阀全部关闭，停留hrt2h之后，关闭出水阀，进行如下步骤：

13、s6、在预设再生时长dt h之内，三级加药箱以第五预设流量q5m3/h，向出水管中投加氢氧化钠溶液，q5=3.6×105×hrt2×q1/(c×dt)，氢氧化钠溶液通过出水管流入氟离子交换柱，使载锆树脂上的氟离子充分脱附后，再通过再生废液输送管流入四级缓冲加药箱；

14、s7、dt之后，三级加药泵由正转切换为反转，搅拌机开启，使四级缓冲加药箱内的再生废液快速混匀，四级氟离子电极测定其氟化物含量为f4mg/l；

15、s8、1/3dt之后，三级加药泵由反转切换为正转，自动重启步骤s1~s5。

16、在本发明的一些实施例中，其中，当f2＜4.00、且f3＜1.00、且再生废液流量计不进行空管报警时，四级加药阀和四级加药泵开启，四级缓冲加药箱以第六预设流量q6m3/h，向回流管中投加再生废液，q6=r×q1×f1/f4；其中，r为无量纲的比例系数，r＞1；当f2＜4.00、且f3＜1.00、且再生废液流量计不进行空管报警时，一级加药箱以第七预设流量q7m3/h，向回流管中投加氟化钠溶液，q7=q1(0.95k-f1)/a-q6；当f2＜4.00、且f3＜1.00、且再生废液流量计进行空管报警时，四级加药泵和四级加药阀关闭，一级加药箱以q2向回流管中投加氟化钠溶液。

17、在本发明的一些实施例中，其中，当二级ph计的示数≥3.00时，以预设幅度提升q3；当二级ph计的示数≤2.00时，以预设幅度降低q3；当二级ph计的示数＜3.00且＞2.00时，q3维持当前值不变。

18、在本发明的一些实施例中，其中，当三级ph计的示数≤6.00时，以预设幅度提升q4；当三级ph计的示数≥9.00时，以预设幅度降低q4；当三级ph计的示数＜9.00且＞6.00时，q4维持当前值不变。

19、在本发明的一些实施例中，第二预设水力停留时间hrt2h的范围为h~h。

20、本发明实施例提供的技术方案具有如下优点：

21、本发明实施例的污废水深度除氟处理系统及方法，使氟离子交换树脂的再生废液全部得到回收利用，将其中本应被转化为固废的氟离子成分作为氟化钙结晶反应的补充反应物，既能够降低氟化钠药剂的药耗，又能够全部节省再生废液处理费用和固废处理费用。

22、本发明设计的处理系统在除氟时同步除硬，在不设置除硬树脂的前提下充分避免除氟树脂堵塞的情况，提升氟离子交换树脂的交换容量并延长其再生周期，同时进一步提升产水水质。

23、本发明实施例的污废水深度除氟处理系统为一体化自动控制，操作简便，可行性较高。