申请日2014.11.11
公开(公告)日2015.02.18
IPC分类号C02F9/04
摘要
本实用新型是一种序批式处理铝型材生产中含氟、镍酸性废水的装置，它具有废水收集池，在废水收集池后依次串联有一级反应槽、一次微滤机、二级反应槽和二次微滤机;所述一级反应槽上方设有饱和石灰乳清液贮槽，二级反应槽上方设有氯化钙溶液贮槽和盐酸溶液贮槽，所述废水收集池和各溶液贮槽下方均装有出液管，出液管上均装有电磁阀和流量计，其中废水收集池和氯化钙溶液贮槽的出液管上的电磁阀分别与液位在线监控装置连接;饱和石灰乳清液贮槽和盐酸溶液贮槽的出液管上的电磁阀分别与pH在线监控装置连接;本实用新型结构简单，处理污水时间短、成本低、运行简单，处理效果稳定，泥渣回收利用方便，可实现废水处理全程自动化控制，经济效益高。
权利要求书
1.一种序批式处理铝型材生产中含氟、镍酸性废水的装置，具有废水收集池，其特征在于：在所述废水收集池后依次串联有一级反应槽、一次微滤机、二级反应槽和二次微滤机，所述废水收集池位于一级反应槽上方，一级反应槽和二级反应槽的出水管分别与一次微滤机和二次微滤机的进水管相连接，一次微滤机和二次微滤机的出渣管分别伸至一次微滤贮泥槽和二次微滤贮泥槽上方;所述一级反应槽和二级反应槽均装有搅拌装置，一级反应槽上方设有饱和石灰乳清液贮槽，二级反应槽上方设有氯化钙溶液贮槽和盐酸溶液贮槽，所述废水收集池、饱和石灰乳清液贮槽、氯化钙溶液贮槽、盐酸溶液贮槽下方均装有出液管，出液管上均装有电磁阀和流量计，其中废水收集池和氯化钙溶液贮槽的出液管上的电磁阀分别与一个液位在线监控装置控制连接，液位在线监控装置的测量头伸入反应槽内;饱和石灰乳清液贮槽和盐酸溶液贮槽的出液管上的电磁阀分别与一个pH在线监控装置控制连接，pH在线监控装置的测量头伸入反应槽中。
2.根据权利要求1所述的一种序批式处理铝型材生产中含氟、镍酸性废水的装置，其特征在于：还增设有一个控制系统，所述控制系统分别与一级反应槽、二级反应槽的液位在线监控装置及pH在线监控装置控制连接。
说明书
一种序批式处理铝型材生产中含氟、镍酸性废水的装置
技术领域
本实用新型涉及环境工程废水处理领域，具体涉及一种序批式处理铝型材生产中含氟、镍酸性废水的装置，对含氟、镍等重金属离子的废水处理有借鉴价值。
背景技术
我国是铝型材生产大国，铝型材表面处理包括稀H2SO4脱脂、NH4HF2酸蚀、NaOH碱蚀、稀H2SO4中和、NiSO4和SnSO4着色、NiF2封孔等多道工序，每道工序均包括反应和清洗两部分，由此产生大量清洗废水，此清洗废水水质如下：pH值为3.0～4.0，F-浓度为100～300mg·L-1，Ni2+浓度为2.0～3.0mg·L-1，Sn2+浓度为1.0～1.5mg·L-1，NH4+浓度为2.0～3.0 mg·L-1, SO42-浓度为0.9～1.1 mg·L-1, Al3+浓度为1.5～2.5mg·L-1，根据GB8978-1996《污水综合排放标准》中的规定，该废水属于氟化物和总镍浓度值超标的酸性废水，此废水中的pH值、氟化物属于第二类污染物，处理后F-浓度应≤10mg·L-1，pH应在6～9范围内，镍为第一类污染物，其最高允许排放浓度总镍应≤1.0mg·L-1。
铝型材生产废水中氟、镍的去除一般采用Ca(OH)2、CaCO3、CaO作为沉淀剂，但一次沉淀和二次沉淀处理都不能使出水氟离子浓度降至10mg·L-1以下的排放要求，因而沉淀处理后的废水一般采用与絮凝或吸附联合的二段除氟工艺。据文献报道，现有对非铝型材产业中含重金属的含氟废水处理工艺及铝型材生产中含氟、含镍废水处理工艺如下：
1、非铝型材产业含氟和重金属废水处理的工艺有：①赵炜(污染防治技术，1996，9(1)，P53～54)采用镁、钙、铝为主成分的活性高分子化合物MCA净水剂混凝吸附处理;②张学洪(中国给水排水，2006，22(8)，P35～37)和③朱义年(稀有金属，2005，29(3)，P325～327)采用石灰乳沉淀和PAM絮凝联合处理;④周芬(环境工程学报，2012，6(2)，P445～450)采用调PH值，CaCl2沉淀和PAC、PAM絮凝联合处理。
2、铝型材含氟废水处理工艺有：①唐维学(工业水处理，2000，20(10)，P19～20)采用Ca(OH)2做沉淀剂，与PAC、FW络合助剂作絮凝剂联用处理;②张志杰(非金属矿，2008，31(5)，P59～61)采用氯化钙改性沸石吸附处理;③张志杰(工业水处理，2010，30(2)，P76～78)采用加硫酸铝、电石渣和PAM混凝沉淀处理。上述废水的处理工艺中均未考虑废水中镍的去除。
3、铝型材含镍废水处理工艺有：魏筱星(有色金属化工，2006，33(2)，P75～77)采用调PH后，加絮凝剂混凝沉淀处理。上述处理工艺中未考虑氟的去除。
4、铝型材含氟、镍废水处理工艺有：①刘宏(工业水处理，2008，28(6)，P79～81)、②戚浩文(中国给水排水，2000，16(11)，P42～43)、③陈晓玲(云南环境科学，2003，Z1，P143～144)、④刘雪(水处理技术，2013，39(1)，P132～135)、⑤蒋珊(贵州化工，2012，37(2)，P36～38)、⑥李萍(工业水处理，2012，32(11)，62～64)、⑦蒋珊(贵州化工，2012，37(2)，P36～38)，上述处理工艺中均是采用调PH值，加聚丙烯酰胺(PAM)或聚合聚化铝(PAC)作为絮凝剂进行混凝，再沉淀过滤或气浮处理。
上述含氟、镍废水的处理方法均存在以下几个问题：
1.絮凝剂的使用使污泥量增加，絮凝剂投加量过多或过少及絮凝剂的种类都会对絮凝效果产生很大影响，铝型材工业废水水质波动较大，导致处理效果极不稳定，经常需要进行二次处理。
2.吸附法操作简单、除氟效果好、处理时间短，但除氟效果受吸附剂的吸附量、含氟废水的pH值及水中杂质的影响较大，吸附剂回收利用价值不高，存在含氟、镍吸附剂处理难度大的问题。
3.含氟污泥作为重要的原料在化工、冶金过程中被广泛需求，它在化学工业上常采用在酸液中加热挥发来制造氢氟酸，再以它为原料来制造有机、无机氟化合物。在废水处理过程中絮凝剂的使用使污泥量增加，沉淀污泥成分也更为复杂，尤其是有机絮凝剂(如：PAM)与氢氟酸同时挥发，影响污泥中氟的回用处理。含氟污泥常被作为废渣而废弃，污泥得不到妥善处置，造成二次污染。
4.含镍污泥属于危险固废，使用絮凝剂后，污泥量增加，污泥中镍含量下降，使含镍污泥回收利用价值降低，污泥回收处理难度大。
发明内容
本实用新型的目的就是针对目前含氟、镍废水普遍采用外加絮凝剂或吸附剂来进行处理，导致含氟、镍污泥量成倍增加，并且污泥中有效成分降低，回收困难，造成二次污染的问题，提供一种序批式处理铝型材生产中含氟、镍酸性废水的装置。
本实用新型的一种序批式处理铝型材生产中含氟、镍酸性废水的装置，具有废水收集池，在所述废水收集池后依次串联有一级反应槽、一次微滤机、二级反应槽和二次微滤机，所述废水收集池位于一级反应槽上方，一级反应槽和二级反应槽的出水管分别与一次微滤机和二次微滤机的进水管相连接，一次微滤机和二次微滤机的出渣管分别伸至一次微滤贮泥槽和二次微滤贮泥槽上方;所述一级反应槽和二级反应槽均装有搅拌装置，一级反应槽上方设有饱和石灰乳清液贮槽，二级反应槽上方设有氯化钙溶液贮槽和盐酸溶液贮槽，所述废水收集池、饱和石灰乳清液贮槽、氯化钙溶液贮槽、盐酸溶液贮槽下方均装有出液管，出液管上均装有电磁阀和流量计，其中废水收集池和氯化钙溶液贮槽的出液管上的电磁阀分别与一个液位在线监控装置控制连接，液位在线监控装置的测量头伸入反应槽内;饱和石灰乳清液贮槽和盐酸溶液贮槽的出液管上的电磁阀分别与一个pH在线监控装置控制连接，pH在线监控装置的测量头伸入反应槽中。
优选地，本实用新型中还增设有一个控制系统，所述控制系统分别与一级反应槽、二级反应槽的液位在线监控装置及pH在线监控装置控制连接。这样设计可以达到运行情况全程在线检测，将一级反应槽、二级反应槽中废水的体积和pH值进行在线检测，输入运行工艺程序系统，转换为相应的电磁阀门开关的控制信号，使所有阀门的开关均在控制系统的控制下运行，废水处理过程即可实现全程自动化控制。
本实用新型的工作过程是：将废水收集池中的废水放入一级反应槽中，开启一级反应槽的搅拌装置、液位在线监控装置和pH在线监控装置，利用pH在线监控装置向一级反应槽中加入饱和石灰乳清液，直至pH在线监控装置的读数稳定显示至9.7-10.3，停止加药，继续搅拌15-20分钟，反应完成后，将废水输入一次微滤机中进行固液分离，制得的滤渣排入一次微滤贮泥槽中，滤液输入二级反应槽中，开启二级反应槽的搅拌装置、液位在线监控装置和pH在线监控装置，利用pH在线监控装置向二级反应槽中加入稀盐酸溶液，直至pH在线监控装置的读数稳定显示至7.0-7.5，搅拌15-20分钟后，再向二级反应槽中加入适量氯化钙溶液，继续搅拌15-20min，反应完成后，将废水输入二次微滤机中进行固液分离，制得的滤渣排入二次微滤贮泥槽中，滤液即可符合GB8978-1996所规定的排放要求，即可用作生产用水，又可直接排放。
本实用新型的工作原理是：在一级反应槽中加入饱和石灰乳清液，镍离子在一级反应槽中生成氢氧化镍沉淀，氟离子生成氟化钙沉淀，铝离子在碱性条件下水解生成各种带正电荷的羟络离子，与废水中的氟离子、硫酸根离子等相互吸引形成带正电荷的多核聚集体和胶体，夹带氟化钙颗粒、氢氧化镍颗粒共同形成絮体，同时，滤液中的氟离子浓度达到平衡值，此废水经一次微滤机过滤后，滤液中镍离子浓度达标，将滤液输入二级反应槽，向二级反应槽中加入盐酸溶液回调滤液pH，提高絮体的正价态，促使胶粒之间通过压缩双电层而凝聚，再加氯化钙溶液可使钙离子与氟离子进一步反应生成氟化钙颗粒，通过网捕作用而夹裹在絮体内，通过二次微滤机过滤而去除，通过上述反应后，滤液中的氟离子、镍离子全部达标。
本实用新型与现有技术相比，具有以下特点：
(1)处理过程中石灰乳和盐酸的投加量采用pH在线在线监控装置控制，废水、氯化钙加入量采用液位在线监控装置控制，药剂投加量控制简单、准确、易操作，增设总控制系统后可实现废水处理过程全程自动化，处理效果稳定。
(2)一次微滤去除水中絮体后，用加酸回调pH、加钙盐方法促使滤液中剩余物质产生CaF2二次沉淀和二次絮凝，在最大程度上减少了药剂的使用量。
(3)污泥处理过程中沉淀物粒度小，不加絮凝剂时，沉淀过程需2小时以上，且较混浊。采用微滤进行固液分离，一批次处理全部时间仅需1小时左右，处理时间短，泥渣分离充分，处理后废水清亮，比沉淀方法运行效果更稳定，处理后可直接回用。
(4)处理过程中无絮凝剂、吸附剂等影响污泥回收利用的物质加入，产泥量低，有利于污泥中氟、镍的回收处理。
(5)处理过程中含Ni2+、Al3+等有价金属离子沉淀物单独收集，提高含重金属污泥的回收价值。
(6)污泥全部可直接作为化工原料回收综合利用，避免的氟、镍的二次污染，能产生很好的经济效益和社会效益。
(7)装置简单，处理设施建设成本低。
(8)处理所用药剂均为常见低值药品，投加量少，药剂成本约为加PAM絮凝沉淀处理工艺的50%。
本实用新型结构简单，处理时间短，成本低，运行简单，处理效果稳定，泥渣回收利用方便，可实现废水处理全程自动化控制，具有良好的经济效益和社会效益。