專利名稱：含氟廢水處理方法及其處理劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含氟廢水處理方法及其處理劑，特別是涉及一種能有效除去含氟廢水中的氟離子的含氟廢水處理方法及其處理劑。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)社會(huì)的蓬勃發(fā)展，各種工業(yè)廢氣、廢水等環(huán)保問題也相應(yīng)而生，以工業(yè)廢水對(duì)于環(huán)境所造成的影響為例，由于工業(yè)廢水中含有許多不同成份的有毒物質(zhì)，這些有毒物質(zhì)若隨廢水直接排入河川中或滲入地下，從而造成河川及地下水的污染，進(jìn)而危及人們的飲用水安全，因此，近幾年來(lái)，由于政府環(huán)保部門的積極宣傳引導(dǎo)和嚴(yán)厲禁止，有些廠商在廢水排放前必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹U水處理。例如，鋼鐵業(yè)或集成電路制造業(yè)所產(chǎn)生的大量的含氟廢水，其中含氟濃度甚至高達(dá)2000ppm，明顯超出法定排放標(biāo)準(zhǔn)15ppm，這些廠家的含氟廢水必須經(jīng)過適當(dāng)處理才能排放。目前，傳統(tǒng)的化學(xué)混凝沉淀法是為最常用的氟離子除去技術(shù)，即在含氟廢水中加入如CaO、Ca(OH)2、CaCl2等含鈣化合物，使其與廢水中的氟離子反應(yīng)生成氟化鈣(CaF2)污泥餅，從而達(dá)到除去廢水中的氟離子的目的。
然而，利用傳統(tǒng)化學(xué)混凝沉淀法除去含氟廢水中的氟離子的技術(shù)仍存在有許多缺點(diǎn)，現(xiàn)分別說明如下1、由于常用的含鈣化合物為粉狀，例如CaO及Ca(OH)2等，在添加到廢水的過程中，容易引起粉塵揚(yáng)起，不只有害操作人員的健康，且容易造成加料過程的不便利性。
2、在常溫狀況下，含鈣化合物通常是難溶于水的，因此，一般需同時(shí)配合加熱程序，以提高含鈣化合物在水中的溶解度。然而，這卻導(dǎo)致處理成本的增加，所以本領(lǐng)域人員通常會(huì)省去加熱處理，而代之以增加含鈣化合物的加料量，因而容易造成加料過量的問題，且使得處理后的污泥不具利用價(jià)值。
3、所產(chǎn)生的大量的氟化鈣污泥餅，約只含20～40％的氟化鈣，其它都是水分及氫氧化鈣。因此，氟化鈣純度低和含水率高是導(dǎo)致氟化鈣污泥餅沒有回收再利用價(jià)值的主要原因，而只能委托廢棄物清運(yùn)公司代為清運(yùn)處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種對(duì)含氟廢水中的氟離子及含氟化合物的除去效率甚佳，并產(chǎn)生具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的冰晶石沉淀物的含氟廢水處理方法以及一種能有效地與含氟廢水中的氟離子及含氟化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成冰晶石沉淀的處理劑。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的含氟廢水處理方法依次包括如下步驟廢水儲(chǔ)備并置放步驟、懸浮與沉淀步驟、酸堿值調(diào)整步驟、陽(yáng)離子除去步驟、氟離子及含氟化合物沉淀步驟、過濾步驟以及排水步驟。所述廢水儲(chǔ)備并置放步驟是預(yù)先將含氟廢水匯集至廢水收集槽中儲(chǔ)放并靜置。所述懸浮與沉淀步驟是使所述廢水收集槽中的含氟廢水靜置一段時(shí)間，較重的懸浮固體物會(huì)沉淀，而較輕的懸浮固體物則會(huì)漂浮在水面上，因而產(chǎn)生澄清的含氟廢水。所述酸堿值調(diào)整步驟，將已除去懸浮固體物的澄清的含氟廢水移至調(diào)整槽中，并加入含鈉化合物或含鋁化合物與含鈉化合物的混合物，使得所述含氟廢水的酸堿值被控制在6～10之間。所述陽(yáng)離子除去步驟是在所述含氟廢水的酸堿值被調(diào)整至6～10之間時(shí)，所述含氟廢水中的Cu+、Cu2+、Co+、Co2+、Co3+、Cr3+、、Cr6+、Fe2+、Fe3+、Ni+、Ni2+、Ni3+、Ca2+、Mg2+、Si4+等陽(yáng)離子會(huì)反應(yīng)生成金屬氫氧化物沉淀，再將沉淀過濾除去。所述氟離子及含氟化合物沉淀步驟是通過將能除去氟離子及其化合物的處理劑加入已除去陽(yáng)離子的含氟廢水中，所述處理劑主要由含鋁化合物、含鈉化合物以及含氯化合物組成，從而使含氟廢水中的氟離子及含氟化合物與所述處理劑反應(yīng)生成冰晶石沉淀物。在所述過濾步驟中，對(duì)上述產(chǎn)生冰晶石沉淀的廢水進(jìn)行過濾，以除去冰晶石沉淀物，就可完成含氟廢水中的氟離子及含氟化合物的有效移除。在所述排水步驟中排放經(jīng)由前述這些步驟處理后的廢水。
本發(fā)明的含氟廢水處理劑包含含鋁化合物、含鈉化合物以及可調(diào)節(jié)酸堿值的含氯化合物，當(dāng)加入到含氟廢水中時(shí)，所述處理劑將水溶液中鈉離子與鋁離子的摩爾數(shù)比值控制在1～10之間，以與含氟廢水中的氟離子充分反應(yīng)生成冰晶石及其它類似沉淀物。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明圖1是流程示意圖，說明本發(fā)明含氟廢水處理方法的優(yōu)選實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1所示是本發(fā)明含氟廢水處理方法的優(yōu)選實(shí)施例，其主要依次包括廢水儲(chǔ)備并置放步驟11、懸浮與沉淀步驟12、酸堿值調(diào)整步驟13、陽(yáng)離子除去步驟14、氟離子及含氟化合物沉淀步驟15、過濾步驟16以及排水步驟17。
首先，在所述廢水儲(chǔ)備并置放步驟11中，預(yù)先將含氟廢水匯集至廢水收集槽中儲(chǔ)備并置放。
然后，在所述懸浮與沉淀步驟12中，使所述含氟廢水靜置一段時(shí)間，所述含氟廢水中的較重的懸浮固體物會(huì)沉淀于廢水收集槽的槽底，而較輕的懸浮固體物則會(huì)漂浮在水面上。此時(shí)，會(huì)在中間層產(chǎn)生澄清的含氟廢水。
接著，在所述酸堿值調(diào)整步驟13中，將上述步驟中已除去懸浮固體物而成澄清狀態(tài)的含氟廢水抽取至調(diào)整槽中，并添加適當(dāng)?shù)暮c(Na+)化合物或含鋁(Al3+)化合物與含鈉(Na+)化合物的混合物至所述含氟廢水中，從而將所述含氟廢水的酸堿值(pH)控制在6～10之間。所述含鈉(Na+)化合物選自NaOH、NaCl、Na2CO3、NaHCO3以及它們的組合。含鋁化合物選自NaAl(OH)4、Al2(SO4)3、Al(OH)3、Al2O3、NaAlO2、AlCl3、Na2Al2O4、Na2O·Al2O3以及它們的組合。
而在所述陽(yáng)離子除去步驟14中，在上述步驟中適當(dāng)調(diào)整所述含氟廢水的酸堿值后，此時(shí)，所述含氟廢水中的二價(jià)銅離子(Cu2+)、一價(jià)銅離子(Cu+)、一價(jià)鈷離子(Co+)、二價(jià)鈷離子(Co2+)、三價(jià)鈷離子(Co3+)、三價(jià)鉻離子(Cr3+)、六價(jià)鉻離子(Cr6+)、二價(jià)鐵離子(Fe2+)、三價(jià)鐵離子(Fe3+)、一價(jià)鎳離子(Ni+)、二價(jià)鎳離子(Ni2+)、三價(jià)鎳離子(Ni3+)、二價(jià)鈣離子(Ca2+)、二價(jià)鎂離子(Mg2+)，及四價(jià)硅離子(Si4+)等陽(yáng)離子在此堿性環(huán)境下會(huì)與水溶液反應(yīng)生成金屬氫氧化物而產(chǎn)生沉淀。再通過適當(dāng)?shù)倪^濾程序，而將所產(chǎn)生的金屬氫氧化物濾除，就可完成所述含氟廢水中的陽(yáng)離子移除，就可避免這些陽(yáng)離子對(duì)于后續(xù)處理步驟產(chǎn)生干擾作用，并有利于處理后廢水的回收再利用。
隨后，在所述氟離子及含氟化合物沉淀步驟15中，再在已除去會(huì)造成干擾的陽(yáng)離子的含氟廢水中加入一種由含鋁(Al3+)化合物、含鈉(Na+)化合物以及含氯化合物組成的處理劑，使含氟廢水中的氟離子及其它含氟化合物與所述處理劑產(chǎn)生化學(xué)混凝作用，而產(chǎn)生冰晶石(Na3AlF6)及其它類似沉淀物。其中，所述含鈉化合物選自NaOH、NaCl、Na2CO3、NaHCO3以及它們的組合。所述含鋁化合物選自AlCl3、NaAlO2、Al2(SO4)3、Al(OH)3、NaAl(OH)4、Na2Al2O4、Na2O·Al2O3、Al2O3以及它們的組合。而所述含氯化合物選自HCl、PAC以及它們的組合。借助所述含鋁化合物與所述含鈉化合物來(lái)提供形成冰晶石(Na3AlF6)結(jié)晶的鈉離子與鋁離子來(lái)源。而通過所述含氯化合物控制所述含氟廢水的酸堿值來(lái)產(chǎn)生有利于冰晶石結(jié)晶作用的環(huán)境。
另外，調(diào)配所述處理劑中各類化合物的比例以控制水溶液中所述含鈉化合物的鈉離子與所述含鋁化合物的鋁離子的摩爾數(shù)比值范圍在1～10之間，并配合所述含氟廢水中的氟離子濃度使得如下反應(yīng)得以進(jìn)行其中，摩爾數(shù)比值X＝Na+/Al3+，1≤X≤10；而Y為氟離子的摩爾數(shù)。例如，當(dāng)在所述含氟廢水中具有足夠與氟離子及其它含氟化合物反應(yīng)的鈉離子與鋁離子時(shí)，在適當(dāng)酸堿值環(huán)境下，所述處理劑能與含氟廢水中的氟離子及其它含氟化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，確保產(chǎn)生冰晶石以及其它類似沉淀物。例如，當(dāng)摩爾數(shù)比值X為1時(shí)，則產(chǎn)生第一種類似沉淀物NaAlF4；當(dāng)摩爾數(shù)比值X為2時(shí)，則產(chǎn)生第二種類似沉淀物Na2AlF5；當(dāng)摩爾數(shù)比值X為3時(shí)，則產(chǎn)生冰晶石沉淀；當(dāng)摩爾數(shù)比值X為4時(shí)，則產(chǎn)生第三種類似沉淀物Na4AlF7等。由此能夠?qū)⒑鷱U水中的氟離子與其它含氟化合物有效地除去。
在所述過濾步驟16中，將上述步驟中已有效除去氟離子且形成有冰晶石結(jié)晶及其它類似沉淀物的廢水，通過適當(dāng)?shù)倪^濾程序，將該沉淀物與廢水予以分離，就可得到水質(zhì)良好而且能直接排放或回收再利用的處理后的廢水以及具有經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值的冰晶石。而目前冰晶石的應(yīng)用主要可當(dāng)作鋁電解精煉及煉鋼的助熔劑、陶瓷、殺蟲劑、絕緣材料、光亮劑、耐磨劑等用途。
最后，在所述排水步驟17中，排放經(jīng)由前述這些步驟處理后的廢水。
本發(fā)明的含氟廢水處理劑包含含鋁化合物、含鈉化合物以及可調(diào)節(jié)酸堿值的含氯化合物，所述含鋁化合物選自AlCl3、Al2(SO4)3、Al(OH)3、Al2O3、NaAlO2、NaAl(OH)4、Na2Al2O4、Na2O·Al2O3以及它們的組合，而所述含鈉化合物選自NaOH、NaCl、Na2CO3、NaHCO3以及它們的組合，而所述含氯化合物選自HCl、PAC以及它們的組合。通過所述含鋁化合物、所述含鈉化合物及含氯化合物提供形成冰晶石(Na3AlF6)結(jié)晶的鈉離子與鋁離子來(lái)源。而通過所述含氯化合物控制所述含氟廢水的酸堿值形成有利于冰晶石結(jié)晶作用進(jìn)行的環(huán)境。
調(diào)配所述處理劑中各類化合物的比例以控制水溶液中所述含鈉化合物的鈉離子與所述含鋁化合物的鋁離子的摩爾數(shù)比值范圍在1～10之間，并配合所述含氟廢水中的氟離子濃度使得如下反應(yīng)得以進(jìn)行其中，摩爾數(shù)比值X＝Na+/Al3+，1≤X≤10。而Y為氟離子的摩爾數(shù)。
例如，當(dāng)在所述含氟廢水中具有足夠與氟離子及其它含氟化合物反應(yīng)的鈉離子與鋁離子時(shí)，再通過適當(dāng)?shù)財(cái)嚢枰约霸谶m當(dāng)酸堿值環(huán)境下，使所述處理劑能與含氟廢水中的氟離子及其它含氟化合物發(fā)生化學(xué)混凝作用，產(chǎn)生冰晶石以及其它類似沉淀物。例如，當(dāng)摩爾數(shù)比值X為1時(shí)，則產(chǎn)生第一種類似沉淀物NaAlF4；當(dāng)摩爾數(shù)比值X為2時(shí)，則產(chǎn)生第二種類似沉淀物Na2AlF5；當(dāng)摩爾數(shù)比值X為3時(shí)，則產(chǎn)生冰晶石沉淀；當(dāng)摩爾數(shù)比值X為4時(shí)，則產(chǎn)生第三種類似沉淀物Na4AlF7等。由此能夠?qū)⒑鷱U水中的氟離子與其它含氟化合物有效地除去。
綜上所述，本發(fā)明的含氟廢水處理方法及其處理劑，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整所述含氟廢水的酸堿值，使所述含氟廢水中的陽(yáng)離子形成金屬氫氧化物沉淀并予以濾除。再通過加入一種由含鋁化合物、含鈉化合物以及含氯化合物組成的處理劑，使其與所述含氟廢水中的氟離子及含氟化合物發(fā)生反應(yīng)形成冰晶石沉淀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢水中氟離子及其它含氟化合物較好的除去效率，從而得到水質(zhì)良好且酸堿值適當(dāng)?shù)奶幚砗蟮膹U水以及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的冰晶石，并提高了可回收利用性等環(huán)保功效，所以確實(shí)能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種含氟廢水處理方法，其包括廢水儲(chǔ)備并置放步驟、懸浮與沉淀步驟、酸堿值調(diào)整步驟、陽(yáng)離子除去步驟、氟離子及含氟化合物沉淀步驟、過濾步驟以及排水步驟，其特征在于所述廢水儲(chǔ)備并置放步驟是預(yù)先將含氟廢水匯集至廢水收集槽中儲(chǔ)備并置放；所述懸浮與沉淀步驟是使含氟廢水靜置一段時(shí)間并產(chǎn)生澄清的含氟廢水；所述酸堿值調(diào)整步驟是將澄清的含氟廢水移至調(diào)整槽中，并加入含鋁化合物與含鈉化合物的混合物，控制含氟廢水的酸堿值在6～10之間；所述陽(yáng)離子除去步驟是在含氟廢水的酸堿值被調(diào)整至6～10之間時(shí)，含氟廢水中的Cu+、Cu2+、Co+、Co2+、Co3+、Cr3+、Cr6+、Fe2+、Fe3+、Ni+、Ni2+、Ni3+、Ca2+、Mg2+、Si4+等陽(yáng)離子會(huì)反應(yīng)生成金屬氫氧化物沉淀并被過濾除去；所述氟離子及含氟化合物沉淀步驟是通過將能除去氟離子及含氟化合物的處理劑加入已除去陽(yáng)離子的含氟廢水中，所述處理劑主要由含鋁化合物、含鈉化合物以及含氯化合物組成，以控制水溶液中鈉離子與鋁離子的摩爾數(shù)比值介于1～10之間，而使含氟廢水中的氟離子及含氟化合物與所述處理劑充分反應(yīng)生成冰晶石及其它類似沉淀物；所述過濾步驟是對(duì)上述形成有冰晶石和其它類似沉淀物的廢水進(jìn)行過濾，以除去冰晶石與其它類似物，從而完成含氟廢水中的氟離子及含氟化合物的有效移除，在最后的排水步驟中排放經(jīng)由前述步驟處理后所產(chǎn)生的廢水。
2.如權(quán)利要求1所述含氟廢水處理方法，其特征在于所述酸堿值調(diào)整步驟中所使用的含鋁化合物選自AlCl3、NaAlO2、Al2(SO4)3、Al(OH)3、NaAl(OH)4、Na2Al2O4、Na2O·Al2O3、Al2O3以及它們的組合，而所述含鈉化合物選自NaOH、NaCl、Na2CO3、NaHCO3以及它們的組合。
3.如權(quán)利要求1所述含氟廢水處理方法，其特征在于在所述氟離子及含氟化合物沉淀步驟中，所述處理劑中的含鋁化合物選自AlCl3、NaAlO2、Al2(SO4)3、Al(OH)3、NaAl(OH)4、Na2Al2O4、Na2O·Al2O3、Al2O3以及它們的組合，所述含鈉化合物選自NaOH、NaCl、Na2CO3、NaHCO3以及它們的組合，而所述含氯化合物選自HCl、PAC以及它們的組合。
4.如權(quán)利要求1所述含氟廢水處理方法，其特征在于所述氟離子及含氟化合物沉淀步驟中含氟廢水的氟離子去除機(jī)制如下其中，摩爾數(shù)比值X＝Na+/Al3+，1≤X≤10；Y為氟離子的摩爾數(shù)；例如，當(dāng)X＝3，Y＝6時(shí)，。
5.一種含氟廢水處理劑，其包含有含鋁化合物、含鈉化合物以及可調(diào)節(jié)酸堿值的含氯化合物，其特征在于當(dāng)加入含氟廢水中時(shí)，控制水溶液中鈉離子與鋁離子的摩爾數(shù)比值介于1～10之間，以使所述處理劑與含氟廢水中的氟離子充分反應(yīng)生成冰晶石及其它類似沉淀物。
6.如權(quán)利要求5所述的含氟廢水處理劑，其特征在于所述含鋁化合物選自AlCl3、NaAlO2、Al2(SO4)3、Al(OH)3、NaAl(OH)4、Na2Al2O4、Na2O·Al2O3、Al2O3以及它們的組合，所述含鈉化合物選自NaOH、NaCl、Na2CO3、NaHCO3以及它們的組合，所述含氯化合物選自HCl、PAC以及它們的組合。
7.如權(quán)利要求6所述的含氟廢水處理劑，其特征在于含氟廢水的氟離子去除機(jī)制如下其中，摩爾數(shù)比值X＝Na+/Al3+，1≤X≤10；Y為氟離子的摩爾數(shù)；例如，當(dāng)X＝3，Y＝6時(shí)，。
全文摘要
一種含氟廢水處理方法及其處理劑，在已移除懸浮固體物的含氟廢水中，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整所述含氟廢水的酸堿值，使所述含氟廢水中的陽(yáng)離子形成金屬氫氧化物沉淀并予以濾除。再通過加入一種由含鋁化合物、含鈉化合物以及含氯化合物(也就是酸性化合物)所組成的處理劑，所述處理劑與所述含氟廢水中的氟離子反應(yīng)形成具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的冰晶石沉淀，從而有效除去廢水中的氟離子及其它含氟化合物。而處理后的廢水水質(zhì)良好且酸堿值適當(dāng)，可直接排放或回收再利用，能有效降低對(duì)于環(huán)境的不良影響，并能符合環(huán)保要求。
文檔編號(hào)C02F1/66GK1865173SQ200510072860
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者廖明輝 申請(qǐng)人:廖明輝