申请日2016.01.28
公开(公告)日2016.05.04
IPC分类号C02F1/52; C02F1/58
摘要
一种含氟废水处理系统及方法，该系统包括：加药装置，用于向一段去氟离子装置内加入药剂，一段去氟离子装置用于利用药剂对输入的含氟废水进行一段去氟离子处理后将含氟废水排出;测量装置，用于实时地测量一段去氟离子处理后的含氟废水的氟离子浓度，以获得一段测量值;控制装置，用于根据一段测量值调节加药装置向一段去氟离子装置内加入药剂的药剂量，使经一段去氟离子处理后的含氟废水中的氟离子浓度达到目标值。药剂量是根据含氟废水中的氟离子浓度来实时自动调节的，实现了药剂量的自动化控制，不仅节省了人力，使用更为方便，而且药剂量的调节不存在滞后。另外，能在排放不超标和控制废水处理成本之间取得良好的平衡。
权利要求书
1.一种含氟废水处理系统，其特征在于，包括：
一段去氟离子装置;
加药装置，用于向所述一段去氟离子装置内加入药剂，所述一段去氟离子装置用于利用所述药剂对排入的含氟废水进行一段去氟离子处理后将含氟废水排出;
测量装置，用于实时地测量所述一段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度，以获得一段测量值;
控制装置，用于根据所述一段测量值调节所述加药装置向所述一段去氟离子装置内加入所述药剂的药剂量，直至使经所述一段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度达到目标值，所述目标值不大于排放标准。
2.如权利要求1所述的含氟废水处理系统，其特征在于，所述一段去氟离子处理为化学混凝处理;
所述一段去氟离子装置包括：一段反应槽以及与所述一段反应槽连通的一段沉降槽，所述一段沉降槽在含氟废水的排放路径上位于一段反应槽的下游;
所述加药装置用于向所述一段反应槽内加入所述药剂，所述药剂包括钙盐，所述钙盐能与所述含氟废水中的氟离子发生反应以生成氟化钙沉淀物;
所述一段沉降槽用于将所述氟化钙沉淀物凝集并沉降下来以进行泥水分离，然后将所述含氟废水排出，所述一段测量值为所述一段沉降槽的排水口处含氟废水的氟离子浓度。
3.如权利要求2所述的含氟废水处理系统，其特征在于，所述测量装置包括：设置在所述一段沉降槽的排水口处的一段测量单元，所述一段测量单元用于获得所述一段测量值。
4.如权利要求3所述的含氟废水处理系统，其特征在于，所述一段测量单元为氟离子电极。
5.如权利要求4所述的含氟废水处理系统，其特征在于，所述一段测量单元自带清洗装置，所述清洗装置用于自动去除所述一段测量单元表面的结垢。
6.如权利要求1所述的含氟废水处理系统，其特征在于，所述控制装置包括PID控制器、分段控制器中的至少一个;
所述分段控制器包括：存储单元，用于存储氟离子浓度与药剂量之间的对应关系;
获取单元，用于根据所述对应关系确定出所述一段测量值所对应的药剂量，以获取目标药剂量;
控制单元，用于控制所述加药装置按照所述目标药剂量加入所述药剂。
7.如权利要求1至6任一项所述的含氟废水处理系统，其特征在于，还包括：与所述一段去氟离子装置连通的二段去氟离子装置，所述二段去氟离子装置用于：利用所述药剂对经所述一段去氟离子处理后的含氟废水进行二段去氟离子处理后将含氟废水排出;
所述加药装置还用于向所述二段去氟离子装置内加入所述药剂;
所述测量装置还用于：实时地测量所述二段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度，以获得二段测量值;
所述控制装置还用于：将所述二段测量值与所述目标值进行比较，并在所述二段测量值大于所述目标值时，控制所述加药装置同时向所述一、二段去氟离子装置内加入所述药剂。
8.如权利要求7所述的含氟废水处理系统，其特征在于，所述二段去氟离子处理为化学混凝处理;
所述二段去氟离子装置包括：二段反应槽以及与所述二段反应槽连通的二段沉降槽，所述二段沉降槽在含氟废水的排放路径上位于二段反应槽的下游;
所述加药装置还用于向所述二段反应槽内加入所述药剂，所述药剂包括钙盐，所述钙盐能与所述含氟废水中的氟离子发生反应以生成氟化钙沉淀物;
所述二段沉降槽用于将所述氟化钙沉淀物凝集并沉降下来以进行泥水分离，然后将所述含氟废水排出，所述二段测量值为所述二段沉降槽的排水口处含氟废水的氟离子浓度。
9.如权利要求8所述的含氟废水处理系统，其特征在于，所述测量装置包括：设置在所述二段沉降槽的排水口处的二段测量单元，所述二段测量单元用于获得所述二段测量值。
10.如权利要求9所述的含氟废水处理系统，其特征在于，所述二段测量单元为氟离子电极。
11.如权利要求10所述的含氟废水处理系统，其特征在于，所述二段测量单元自带清洗装置，所述清洗装置用于自动去除所述二段测量单元表面的结垢。
12.一种含氟废水处理方法，其特征在于，包括：
在含氟废水的排放路径的第一位置上向所述含氟废水内加入药剂，以利用所述药剂对含氟废水进行一段去氟离子处理后将含氟废水排出;
实时地测量所述一段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度，以获得一段测量值;
根据所述一段测量值调节加入所述药剂的药剂量，直至使经所述一段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度达到目标值，所述目标值不大于排放标准。
13.如权利要求12所述的含氟废水处理方法，其特征在于，所述一段去氟离子处理为化学混凝处理，所述药剂包括钙盐;
所述化学混凝处理包括：使所述钙盐与所述含氟废水中的氟离子发生反应以生成氟化钙沉淀物;将所述氟化钙沉淀物凝集并沉降下来以进行泥水分离，然后将所述含氟废水排出，所述一段测量值为所述泥水分离后排出的含氟废水的氟离子浓度。
14.如权利要求12所述的含氟废水处理方法，其特征在于，利用氟离子电极测量所述一段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度。
15.如权利要求12所述的含氟废水处理方法，其特征在于，按照PID控制方法或分段控制方法来根据所述一段测量值调节加入所述药剂的药剂量;
所述分段控制方法包括：设定氟离子浓度与药剂量之间的对应关系;根据所述对应关系确定出所述一段测量值所对应的药剂量，以获取目标药剂量; 按照所述目标药剂量加入所述药剂。
16.如权利要求12至15任一项所述的含氟废水处理方法，其特征在于，还包括：
对所述一段去氟离子处理后的含氟废水进行二段去氟离子处理;
将经所述二段去氟离子处理后的含氟废水排出;
实时地测量所述二段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度，以获得二段测量值;
将所述二段测量值与所述目标值进行比较，并在所述二段测量值大于所述目标值时，在所述第一位置向所述含氟废水内加入所述药剂的同时，在含氟废水的排放路径的第二位置上向含氟废水内加入所述药剂，所述第二位置在含氟废水的排放路径上位于第一位置的下游。
17.如权利要求16所述的含氟废水处理方法，其特征在于，所述二段去氟离子处理为化学混凝处理，所述药剂包括钙盐;
所述化学混凝处理包括：使所述钙盐与所述含氟废水中的氟离子发生反应以生成氟化钙沉淀物;将所述氟化钙凝集并沉降下来以进行泥水分离，然后将所述含氟废水排出，所述二段测量值为所述泥水分离后排出的含氟废水的氟离子浓度。
18.如权利要求16所述的含氟废水处理方法，其特征在于，利用氟离子电极测量所述二段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度。
说明书
含氟废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种含氟废水处理系统及方法。
背景技术
在工业活动中，例如玻璃的制作、电镀制作、铝和钢的炼制以及半导体元件的制作等，普遍使用大量的氟化物类化学品，因而衍生出含氟废水的处理问题。为了避免含氟废水中的氟离子污染环境并且使得流放的工业废水能够符合排放标准，业界无不用心钻研相关的处理程序，期使排放废水对环境的不良影响降至最低。
现在一种含氟废水处理方法包括：向原水槽内导入工业活动所产生的含氟废水，利用一分析仪测量原水槽内含氟废水的氟离子浓度。原水槽内的含氟废水通过传输泵传输到去氟离子装置，利用加药泵向去氟离子装置内加入药剂CaCl2(氯化钙)，该药剂能与含氟废水中的氟离子发生反应，形成CaF2(氟化钙)沉淀，达到降低含氟废水的氟离子浓度的目的。加药泵的开度直接决定了药剂量，而加药泵的开度是根据分析仪的测量结果来手动设定并调节。
其中，上述分析仪为实验室氟离子浓度分析仪，其能够测量含有较高氟离子浓度的含氟废水，并利用分析仪内采样蠕动泵抽取一部分原水槽内的含氟废水，并送入分析仪的反应腔内，向反应腔内加入试剂以测量含氟废水采样中的氟离子浓度。
然而，上述现有含氟废水处理方法存在下述不足：
加药泵的开度调节时间存在较长的滞后，具体分析如下：分析仪的测量时间周期较长，出一个测量结果的时间一般为半个小时，即，分析仪只能实现间断性测量无法连续实时测量，另一方面，加药泵的开度调节为手动调节，工作人员看到测量结果之后，若测量结果超过目标值才去现场对加药泵的开度进行调节，以确保排出的含氟废水的氟离子浓度可控。
而加药泵开度调节的滞后会造成含氟废水处理无法在排放不超标和控制废水处理成本之间取得良好的平衡，具体分析如下：加药泵的开度调节时间存在较长的滞后，而在这滞后期间，由于源源不断地导入原水槽内的工业活动所产生的含氟废水中氟离子浓度实时变化(例如骤增或骤减)，而加药泵始终保持恒定的开度，这会带来下述矛盾：若为了确保排放不超标，可以尽可能地增大加药泵的开度，而这无疑会导致大量的药剂浪费，增加了废水处理成本;而若为了控制废水处理成本，可以相对保守地设置加药泵的开度，但这会潜在废水排放超标的风险。
2、加药泵的开度调节为手动调节，不仅造成加药泵的开度调节不方便、不能实现自动化控制、浪费人力，还造成加药泵的开度调节时间滞后。
3、分析仪的投入成本高，具体分析如下：首先，由于分析仪检测的是原水槽内废水中的氟离子浓度，而原水槽内废水因未经处理故氟离子浓度较高，其对分析仪的性能要求较高，故需采用上述实验室氟离子浓度分析仪，而上述实验室氟离子浓度分析仪的购买成本高。其次，上述实验室氟离子浓度分析仪的测量样品中含有易沉淀物质，这些易沉淀物质很容易在分析仪的管路结垢，进而堵塞采样蠕动泵，造成上述分析仪的维修频率高。而上述分析仪需要专业人员来维护，造成维修成本较高。
发明内容
本发明要解决的其中一个问题是：现有含氟废水处理方法中加药泵的开度调节为手动调节，不仅造成加药泵的开度调节不方便、不能实现自动化控制、浪费人力，还造成加药泵的开度调节时间滞后，无法在排放不超标和控制废水处理成本之间取得良好的平衡。
本发明要解决的另一问题是：现有含氟废水处理方法中所采用的分析仪测量时间长，投入成本高。
为解决上述问题，本发明提供了一种含氟废水处理系统，包括：一段去氟离子装置;加药装置，用于向所述一段去氟离子装置内加入药剂，所述一段去氟离子装置用于利用所述药剂对排入的含氟废水进行一段去氟离子处理后将含氟废水排出;测量装置，用于实时地测量所述一段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度，以获得一段测量值;控制装置，用于根据所述一段测量值调节所述加药装置向所述一段去氟离子装置内加入所述药剂的药剂量，直至使经所述一段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度达到目标值，所述目标值不大于排放标准。
可选地，所述一段去氟离子处理为化学混凝处理;
所述一段去氟离子装置包括：一段反应槽以及与所述一段反应槽连通的一段沉降槽，所述一段沉降槽在含氟废水的排放路径上位于一段反应槽的下游;
所述加药装置用于向所述一段反应槽内加入所述药剂，所述药剂包括钙盐，所述钙盐能与所述含氟废水中的氟离子发生反应以生成氟化钙沉淀物;
所述一段沉降槽用于将所述氟化钙沉淀物凝集并沉降下来以进行泥水分离，然后将所述含氟废水排出，所述一段测量值为所述一段沉降槽的排水口处含氟废水的氟离子浓度。
可选地，所述测量装置包括：设置在所述一段沉降槽的排水口处的一段测量单元，所述一段测量单元用于获得所述一段测量值。
可选地，所述一段测量单元为氟离子电极。
可选地，所述一段测量单元自带清洗装置，所述清洗装置用于自动去除所述一段测量单元表面的结垢。
可选地，所述控制装置包括PID控制器、分段控制器中的至少一个;
所述分段控制器包括：存储单元，用于存储氟离子浓度与药剂量之间的对应关系;
获取单元，用于根据所述对应关系确定出所述一段测量值所对应的药剂量，以获取目标药剂量;
控制单元，用于控制所述加药装置按照所述目标药剂量加入所述药剂。
可选地，还包括：与所述一段去氟离子装置连通的二段去氟离子装置，所述二段去氟离子装置用于：利用所述药剂对经所述一段去氟离子处理后的含氟废水进行二段去氟离子处理后将含氟废水排出;
所述加药装置还用于向所述二段去氟离子装置内加入所述药剂;
所述测量装置还用于：实时地测量所述二段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度，以获得二段测量值;
所述控制装置还用于：将所述二段测量值与所述目标值进行比较，并在所述二段测量值大于所述目标值时，控制所述加药装置同时向所述一、二段去氟离子装置内加入所述药剂。
可选地，所述二段去氟离子处理为化学混凝处理;
所述二段去氟离子装置包括：二段反应槽以及与所述二段反应槽连通的二段沉降槽，所述二段沉降槽在含氟废水的排放路径上位于二段反应槽的下游;
所述加药装置还用于向所述二段反应槽内加入所述药剂，所述药剂包括钙盐，所述钙盐能与所述含氟废水中的氟离子发生反应以生成氟化钙沉淀物;
所述二段沉降槽用于将所述氟化钙沉淀物凝集并沉降下来以进行泥水分离，然后将所述含氟废水排出，所述二段测量值为所述二段沉降槽的排水口处含氟废水的氟离子浓度。
可选地，所述测量装置包括：设置在所述二段沉降槽的排水口处的二段测量单元，所述二段测量单元用于获得所述二段测量值。
可选地，所述二段测量单元为氟离子电极。
可选地，所述二段测量单元自带清洗装置，所述清洗装置用于自动去除所述二段测量单元表面的结垢。
另外，本发明还提供了一种含氟废水处理方法，包括：在含氟废水的排放路径的第一位置上向所述含氟废水内加入药剂，以利用所述药剂对含氟废水进行一段去氟离子处理后将含氟废水排出;实时地测量所述一段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度，以获得一段测量值;根据所述一段测量值调节加入所述药剂的药剂量，直至使经所述一段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度达到目标值，所述目标值不大于排放标准。
可选地，所述一段去氟离子处理为化学混凝处理，所述药剂包括钙盐;
所述化学混凝处理包括：使所述钙盐与所述含氟废水中的氟离子发生反应以生成氟化钙沉淀物;将所述氟化钙沉淀物凝集并沉降下来以进行泥水分离，然后将所述含氟废水排出，所述一段测量值为所述泥水分离后排出的含氟废水的氟离子浓度。
可选地，利用氟离子电极测量所述一段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度。
可选地，按照PID控制方法或分段控制方法来根据所述一段测量值调节加入所述药剂的药剂量;
所述分段控制方法包括：设定氟离子浓度与药剂量之间的对应关系;根据所述对应关系确定出所述一段测量值所对应的药剂量，以获取目标药剂量;按照所述目标药剂量加入所述药剂。
可选地，还包括：
对所述一段去氟离子处理后的含氟废水进行二段去氟离子处理;
将经所述二段去氟离子处理后的含氟废水排出;
实时地测量所述二段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度，以获得二段测量值;
将所述二段测量值与所述目标值进行比较，并在所述二段测量值大于所述目标值时，在所述第一位置向所述含氟废水内加入所述药剂的同时，在含氟废水的排放路径的第二位置上向含氟废水内加入所述药剂，所述第二位置在含氟废水的排放路径上位于第一位置的下游。
可选地，所述二段去氟离子处理为化学混凝处理，所述药剂包括钙盐;
所述化学混凝处理包括：使所述钙盐与所述含氟废水中的氟离子发生反应以生成氟化钙沉淀物;将所述氟化钙凝集并沉降下来以进行泥水分离，然后将所述含氟废水排出，所述二段测量值为所述泥水分离后排出的含氟废水的氟离子浓度。
可选地，利用氟离子电极测量所述二段去氟离子处理后的所述含氟废水的氟离子浓度。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
利用测量装置实时地测量一段去氟离子处理后的含氟废水的氟离子浓度，以获得一段测量值，控制装置用于根据所述一段测量值调节加药装置向一段去氟离子装置内加入所述药剂的药剂量，直至使经所述一段去氟离子处理后的含氟废水中的氟离子浓度达到目标值，所述目标值不大于排放标准。换言之，用来降低含氟废水中氟离子浓度的药剂的量是根据含氟废水中的氟离子浓度来实时自动调节的，实现了药剂量的自动化控制，不仅节省了人力，使用更为方便，而且药剂量的调节不存在滞后。另外，药剂量是根据排出的含氟废水中的氟离子浓度来精确控制的，对含氟废水的氟离子浓度变化具有较高的敏感度，既能达到含氟废水的排放不超标，也能避免所述药剂的浪费以控制含氟废水处理成本，进而能够在排放不超标和控制废水处理成本之间取得良好的平衡。
进一步地，测量装置为氟离子电极。与现有实验室型氟离子分析仪相比，氟离子电极不仅购买成本更低，而且测量时间更短，能够实现连续性测量，因而能够避免因测量时间长所导致的药剂量调节滞后。另外，由于含氟废水经所述一段去氟离子处理后氟离子浓度降低，水质更为清洁，而测量装置测量的是经所述一段去氟离子处理后的含氟废水的氟离子浓度，故与现有技术相比，本方案中测量装置的测量环境更佳，减少了在测量装置表面形成结垢的可能，也减少了测量装置的维修频率和维修成本。