本技術(shù)屬于污水處理，尤其涉及一種玻璃雕刻廢水除氟脫氨系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、在玻璃雕刻工藝中，氟化氫銨組成的蝕刻液被用來對玻璃制品表面進行局部腐蝕，以形成各種花紋和圖案。這一過程會產(chǎn)生高濃度的酸性含氟含氨氮廢水，其中氟離子濃度可達1500~2000?mg/l，氨氮濃度約為300~600?mg/l，ph值為2~3。飲用水中過高的氟含量會對人體健康造成損害，而過高的氨氮則會引發(fā)水體富營養(yǎng)化的問題，因此，這種廢水需要經(jīng)過除氟和脫氨處理。

2、對于高濃度的酸性含氟廢水，首先需要通過添加堿來調(diào)節(jié)ph值。隨后，再采用物理或化學方法進行處理，例如鋁鹽吸附法、膜處理法以及鈣鹽沉淀法。鋁鹽吸附法僅適用于氟離子濃度低于10?mg/l的廢水；膜處理法雖然有效，但其膜組件容易結(jié)垢并產(chǎn)生難以處理的濃縮液，因此最常用的是鈣鹽沉淀法。

3、鈣鹽沉淀法通過向廢水中添加石灰或氯化鈣，使氟離子與鈣離子結(jié)合形成氟化鈣沉淀，從而去除氟離子。然而，這種方法產(chǎn)生的氟化鈣沉淀顆粒十分細小，沉淀速度緩慢，且氟化鈣微溶于水，往往需要進行多級沉淀才能達到滿意的去除效果。沉淀過程耗時長、效率低，并且產(chǎn)生的污泥含水量高達99%，處理起來較為困難。此外，鈣鹽沉淀法需要在堿性條件下進行，沉淀后的廢水需要用無機酸進行ph值回調(diào)。這一過程往往會累積大量的無機鹽，對后續(xù)處理工藝中對鹽分濃度有限制的過程產(chǎn)生不利影響。

4、去除廢水中的氨氮可以采用多種方法，包括吹脫法、氣提法、折點加氯法以及生物法等。

5、吹脫法或氣提法是在堿性條件下利用空氣或水蒸氣將水中的游離氨轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氨，使其與水分離。吹脫過程產(chǎn)生的氨氣需要用稀酸吸收，由此產(chǎn)生的吸收液難以處理或回收，而且吹脫或氣提法能耗較高，更適合處理氨氮濃度高于2000?mg/l的廢水。

6、折點加氯法是通過通入氯氣或次氯酸鈉與含氨廢水反應(yīng)，將氨氮氧化為氮氣的化學脫氮方法。這種方法的缺點是消耗大量的氯，成本較高，且處理后的廢水中含有大量余氯，可能會與有機物反應(yīng)生成有毒的鹵代烷，因此需要額外的脫氯處理步驟。

7、傳統(tǒng)的硝化反硝化生物脫氮法是指微生物在有氧條件下將廢水中的氨氮逐步氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，然后在缺氧條件下將硝酸鹽逐步還原為亞硝酸鹽和氮氣的過程，即氨氮→亞硝酸鹽氮→硝酸鹽氮→亞硝酸鹽氮→氮氣。該方法脫氮流程較長，碳源需要量大（要求c/n>4）、運行成本較高。由于玻璃雕刻廢水中可作為微生物營養(yǎng)的有機物（碳源）很少，且在ph調(diào)節(jié)和除氟過程中會產(chǎn)生大量的鹽份及水垢，影響生物處理法正常運行，因此，傳統(tǒng)的硝化反硝化生物脫氮法在玻璃雕刻廢水處理中的運用受到較大的限制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本技術(shù)的目的在于提供一種玻璃雕刻廢水除氟脫氨系統(tǒng)和方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中氟離子及氨氮去除效果較差、運行費用較高的問題。本技術(shù)在采用鈣鹽沉淀法除氟的過程中，使用高鈣粉煤灰部分替代了傳統(tǒng)使用的熟石灰或氯化鈣，以板框過濾技術(shù)取代了沉淀分離，并且采用了草酸來替代無機酸進行ph值回調(diào)。在脫氨處理方面，則采用了生物法替代物理化學方法，并且使用了短程硝化反硝化生物脫氮法（即氨氮→亞硝酸鹽氮→氮氣）來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硝化反硝化生物脫氮法。通過這些改進措施，本技術(shù)旨在實現(xiàn)以廢治廢的目標，同時減少藥劑的投加量、降低鹽分含量、減少污泥產(chǎn)生量、提高處理效率以及降低運行成本。

2、本技術(shù)的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種玻璃雕刻廢水除氟脫氨方法，包括如下步驟：

4、（1）將玻璃雕刻廢水與堿性含鈣化合物溶液攪拌混合進行加堿固氟反應(yīng)，產(chǎn)生一級混合液；

5、（2）將一級混合液與粉煤灰懸混液攪拌混合進行加堿固氟反應(yīng)，產(chǎn)生二級混合液；

6、（3）將二級混合液與絮凝劑攪拌混合進行絮凝反應(yīng)，產(chǎn)生三級混合液；

7、（4）對三級混合液進行過濾分離處理，產(chǎn)生過濾濾液和過濾泥餅；

8、（5）向過濾濾液中加入草酸溶液進行中和反應(yīng)，再依次加入混凝劑和絮凝劑分別進行混凝反應(yīng)、絮凝反應(yīng)，產(chǎn)生四級混合液；

9、（6）對四級混合液進行沉淀分離，產(chǎn)生物化上清液和物化污泥；

10、（7）對物化上清液進行短程硝化反硝化生化反應(yīng)，產(chǎn)生除氟脫氨的生化上清液和生化污泥；

11、（8）采用調(diào)理劑對物化污泥和生化污泥進行調(diào)理后，再進入脫水設(shè)備處理，產(chǎn)生脫水濾液和干化泥餅，脫水濾液回流至步驟（2）所述加堿固氟反應(yīng)體系。

12、優(yōu)選的，步驟（1）中，堿性含鈣化合物溶液的濃度為8~10%。

13、優(yōu)選的，所述堿性含鈣化合物為氫氧化鈣或氫氧化鈣和氯化鈣的混合物。

14、優(yōu)選的，步驟（1）中，堿性含鈣化合物溶液的加入量使得反應(yīng)體系的ph為7~8。

15、優(yōu)選的，步驟（1）中，攪拌混合采用機械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為60~70rpm。

16、優(yōu)選的，步驟（1）中，玻璃雕刻廢水與堿性含鈣化合物溶液反應(yīng)的時間為0.3~0.5h。

17、優(yōu)選的，步驟（2）中，粉煤灰懸混液中的粉煤灰為高鈣粉煤灰，即cao含量高于10%的粉煤灰。

18、優(yōu)選的，步驟（2）中，粉煤灰懸混液的濃度為15~20%。

19、優(yōu)選的，步驟（2）中，粉煤灰懸混液的加入量使得反應(yīng)體系的ph為9~10。優(yōu)選的，步驟（2）中，攪拌混合采用機械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為60~70rpm。

20、優(yōu)選的，步驟（2）中，一級混合液與粉煤灰懸混液反應(yīng)的時間為0.3~0.5h。

21、優(yōu)選的，步驟（3）中，絮凝劑為陰離子型聚丙烯酰胺和海藻酸鈉中的至少一種。

22、優(yōu)選的，步驟（3）所述絮凝劑采用陰離子型聚丙烯酰胺時，使用前配制成0.05~0.1%的絮凝劑溶液。

23、優(yōu)選的，步驟（3）所述絮凝劑采用海藻酸鈉時，使用前配制成0.1~0.3%的絮凝劑溶液。

24、優(yōu)選的，步驟（3）中，攪拌混合采用機械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為10~15rpm。

25、優(yōu)選的，步驟（3）中，二級混合液與絮凝劑溶液反應(yīng)的時間為0.3~0.5h。

26、優(yōu)選的，步驟（4）中，采用板框過濾機對三級混合液進行過濾分離，產(chǎn)生過濾濾液和過濾泥餅，所述板框過濾機的工作壓力設(shè)置為0.6~1.0mpa。

27、優(yōu)選的，步驟（5）中，草酸溶液的濃度為8~10%。

28、優(yōu)選的，步驟（5）中，草酸溶液的加入量使得中和反應(yīng)體系的ph為7~8。

29、優(yōu)選的，步驟（5）中，中和反應(yīng)采用機械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為55~65rpm，反應(yīng)時間為0.1~0.3h。

30、優(yōu)選的，步驟（5）中，混凝反應(yīng)采用機械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為15~20rpm，反應(yīng)時間為0.3~0.5h。

31、優(yōu)選的，步驟（5）中，絮凝反應(yīng)采用機械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為10~15rpm，反應(yīng)時間為0.3~0.5h。

32、優(yōu)選的，步驟（5）中，混凝劑為聚合鋁、硫酸鋁、聚合鐵、硫酸亞鹽和三氯化鐵中的至少一種。

33、優(yōu)選的，步驟（5）中，絮凝劑為陰離子型聚丙烯酰胺和海藻酸鈉中的至少一種。

34、優(yōu)選的，步驟（5）所述混凝劑和絮凝劑使用前分別配制成溶液，混凝劑配制成8~10%的混凝劑溶液；絮凝劑采用陰離子型聚丙烯酰胺時配制成0.05~0.1%的絮凝劑溶液，絮凝劑采用海藻酸鈉時配制成0.1~0.3%的絮凝劑溶液。

35、優(yōu)選的，步驟（6）中，采用斜板（管）沉淀池對四級混合液進行分離。

36、優(yōu)選的，步驟（6）中，斜板（管）沉淀池表面負荷為1.0~1.5m3/㎡·h，出水堰負荷≤2.0l/m·s。

37、優(yōu)選的，步驟（8）中，物化污泥的調(diào)理方式是對物化污泥和生化污泥進行機械攪拌混合并投加調(diào)理劑進行化學調(diào)理。

38、優(yōu)選的，步驟（8）中，采用板框壓濾機對調(diào)理后的混合污泥進行泥水分離，產(chǎn)生脫水濾液和干化泥餅，所述板框壓濾機的工作壓力設(shè)置為0.6~1.0mpa。

39、上述玻璃雕刻廢水除氟脫氨方法使用的系統(tǒng)，包括：

40、一級反應(yīng)單元，用于所述玻璃雕刻廢水和堿性含鈣化合物溶液攪拌混合進行加堿固氟反應(yīng)，產(chǎn)生一級混合液；

41、二級反應(yīng)單元，用于所述一級混合液與粉煤灰懸混液攪拌混合進行加堿固氟反應(yīng)，產(chǎn)生二級混合液；

42、三級反應(yīng)單元，用于所述二級混合液與絮凝劑攪拌混合進行絮凝反應(yīng)，產(chǎn)生三級混合液；

43、過濾除氟單元，用于對所述三級混合液進行過濾分離處理，產(chǎn)生過濾濾液和過濾泥餅；

44、中和絮凝單元，用于接收所述過濾濾液并依次進行中和反應(yīng)、混凝反應(yīng)、絮凝反應(yīng)，產(chǎn)生四級混合液；

45、脫鈣沉淀單元，用于沉淀分離所述四級混合液，產(chǎn)生物化上清液和物化污泥；

46、短程硝化反硝化單元，用于對物化上清液進行短程硝化反硝化處理，產(chǎn)生除氟脫氨的生化上清液。

47、污泥脫水單元，用于對所述物化污泥和生化污泥進行調(diào)理和脫水處理，產(chǎn)生脫水濾液和干化污泥。

48、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果包括：

49、（1）高鈣粉煤灰是一種工業(yè)廢棄物，其溶于水后呈堿性，可以減少用于調(diào)節(jié)廢水ph至堿性的熟石灰用量。使用高鈣粉煤灰部分替代熟石灰，其溶液中的鈣離子可以與氟離子反應(yīng)生成氟化鈣沉淀，同時，高鈣粉煤灰中的活性氧化鋁通過吸附作用進一步降低廢水中的氟離子濃度。這種方法減少了熟石灰的用量，實現(xiàn)了廢物治理的目的，并降低了運行費用。

50、（2）氟化鈣絮凝顆粒較為細小，在重力沉淀過程中沉降速度較慢，導致沉淀效率較低且出水帶泥。采用板框過濾技術(shù)，疏松多孔的粉煤灰能形成泥餅的骨架，使得細小的氟化鈣顆粒能夠填充在骨架的空隙之中，既能防止氟化鈣堵塞濾布，又能改善過濾性能，從而大幅提高氟離子的去除效果。

51、（3）重力沉淀時，沉淀污泥的含水率高達99%。本發(fā)明采用板框過濾后，污泥含水率可降至約60%，泥餅的重量和體積顯著減小，從而大幅降低了污泥處置費用。脫水后的泥餅可作為水泥摻合料，實現(xiàn)廢物資源化利用。

52、（4）本發(fā)明采用有機酸草酸代替常用的硫酸、鹽酸等無機酸，調(diào)節(jié)廢水的ph值。同時，可利用草酸與鈣離子反應(yīng)形成溶度積較低的草酸鈣，再利用混凝劑和絮凝劑促進其形成沉淀并分離去除，實現(xiàn)脫鈣除硬，消除水垢給短程硝化反硝化系統(tǒng)帶來的不利影響。此外，還可以利用廢水中殘余的草酸作為短程反硝化過程所需的碳源，提高廢水的可生化性。

53、（5）玻璃雕刻廢水氨氮濃度高，c/n比低，采用短程硝化反硝化生物法進行脫氮特別適用。該方法需氧量少、碳源用量少，可實現(xiàn)節(jié)能降耗。由于該方法反應(yīng)時間較短，因此可以減少反應(yīng)池的容積，從而降低投資費用。

54、（6）采用短程硝化反硝化工藝進行生物脫氮，通過控制反應(yīng)條件，使氨氮氧化過程以亞硝化為主，減少硝化過程中對堿度和溶解氧的需求以及反硝化過程中碳源的投加量，從而大幅降低運行成本。