申请日2018.10.09
公开(公告)日2019.01.22
IPC分类号C02F9/04; C01B25/45; C02F101/14; C02F101/16
摘要
本发明提供了一种同时脱除含氟高氨氮工业废水中氟离子和氨的循环处理新方法，除氟药剂同时为沉淀除氨提供磷源，减少加药种类，出水残余磷浓度低。可使用火电厂镁法脱硫废水或盐湖提钾后老卤水为镁源，代替常规镁盐药剂，以废治废，将其他工业废水循环利用于脱氨工艺中，实现可持续发展的循环经济处理技术。同时，提供了含氟高氨氮工业废水循环处理的系统，微波辐射代替传统加热过程，升温速率快，加热均匀，大幅缩短鸟粪石的热解时间，分解获得的氨气浓度高，经过酸回收后，可获得较高浓度的氨盐溶液。本发明整套含氟高氨氮工业废水循环处理系统的投资和运行成本低，处理后出水氟离子和氨氮浓度稳定性，氟离子去除率可达到98%，氨氮去除率可达97%以上。
权利要求书
1.一种含氟高氨氮工业废水循环处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将含氟高氨氮废水引入调节池，加入纯碱调节废水pH至8～10;
(2)将调节池中废水引入机械加速澄清池，通过Ca盐装置和Mg盐装置加入二水磷酸氢钙(CaHPO4•2H2O)和镁盐，药剂投加摩尔比为Ca2+:F-:Mg2+:NH4+=(5～5.5):1:(2～2.5):2，机械搅拌加速反应30～90 min，反应结束后，经过分离的清水向上升，经集水槽流出;
(3)下沉的固液混合物通过泵转移至箱式微波反应器，按摩尔比NH4+:OH-=1:1加入纯碱搅拌均匀后开启微波反应器，功率设置为0.4～0.5 kW，微波辐射10～20 min，混合物干燥分解产生的氨气通过微波反应器上端的导气管通入氨气回收装置。
2.如权利要求1所述的一种含氟高氨氮工业废水循环处理方法，其特征在于，步骤(2)中的镁盐为火电厂镁法脱硫废水或盐湖提钾后老卤水中的一种(含镁不低于15%)。
3.一种含氟高氨氮工业废水循环处理系统，其特征在于：原水调节池(101)、Ca盐装置(102)、Mg盐装置(103)、废水存储罐子(104)、机械加速澄清池(105)、清水池(106)、纯碱装置(107)、箱式微波反应器(108)、氨气回收装置(109)串联。
说明书
一种含氟高氨氮工业废水循环处理的方法及工艺系统
技术领域
本发明涉及工业废水处理环保技术领域，具体涉及一种含氟高氨氮工业废水循环处理方法及工艺系统，同时絮凝沉淀氟离子及鸟粪石，经微波热解后循环利用，实现含氟高氨氮工业废水的资源化循环处理。
背景技术
目前我国经济高速发展，同时伴随着能源的巨大消耗，环境问题也日益严重。为了使当前的环境局面得以改善，国家对“三废”的管理也越来越严。水环境中氟污染的主要来源是工业生产排放的含氟“三废”，涉及行业主要有铝电解、钢铁、水泥、砖瓦、陶瓷、磷肥、玻璃、半导体、制药等。虽然氟是人体必需的微量元素之一，然而，过量摄入会导致氟中毒，表现为不同的病理改变，如骨硬化、骨质疏松、骨软化和继发性甲状旁腺机能亢进性骨病变等。另一方面，随着我国化学制造业、金属冶炼加工业、石油加工业以及纺织业等行业规模得到迅速发展，氨氮废水的排放量也日益增加。氨氮是水体污染的常见污染物，氨氮的存在会大量消耗水中的氧气，造成水体富营养化，导致藻类植物大量繁殖，鱼类因缺氧而大量死亡，从而影响人居环境和水产业的发展。
含氟氨氮废水如，钽、铌等稀有高熔点有色金属冶炼中或含氟矿井疏干水是一类较难处置的复杂工业废水，通常使用单独的处理工艺。单纯的含氟废水的治理方法主要有化学沉淀法、吸附法，而冷冻法、离子交换树脂除氟法、活性炭除氟法、超滤除氟法、电渗析因为成本高、效率低、技术经济性较差，所以较少推广。对氨氮废水的处理，吹脱法、离子交换法、生化法、化学氧化法、吸附法和化学沉淀法等有很多报道,尤其是磷酸镁氨沉淀(鸟粪石)除氨的方法，是实际中效果好可行性高的技术。但对于含氟氨氮废水的综合处理技术应用仍然欠缺，去除工艺的药剂投加成本较高且连续性差。
发明内容
本发明的内容是提供一种可同时去除氟离子及除氨的联合工艺，以废治废，资源化利用火电厂镁法脱硫废水或盐湖提钾老卤水脱氨;同时配合微波热解过程，实现处理工艺的循环应用。为解决含氟高氨氮工业废水同时处理的技术问题，本发明采用一种含氟高氨氮工业废水循环处理工艺系统，此系统包括原水调节池、Ca盐装置、Mg盐装置、机械加速澄清池、纯碱装置、箱式微波反应器、氨气回收装置;为保证此工艺系统的长期稳定运行，还包括相关配套的清洗系统、加药储存系统、抽吸泵、电气系统及仪表控制系统，其特征在于:
原水调节池(101)、Ca盐装置(102)、Mg盐装置(103)、废水存储罐子(104)、机械加速澄清池(105)、清水池(106)、纯碱装置(107)、箱式微波反应器(108)、氨气回收装置(109)串联，利用同一药剂实现沉淀除氟并为除氨提供磷源，可通过投加镁盐或引入火电厂镁法脱硫废水/盐湖提钾工艺后的老卤水提供镁源，产生磷酸氨镁(鸟粪石)沉淀。
本发明的技术方案是：
(1)首先将含氟高氨氮废水引入调节池(101)，加入纯碱调节废水pH至8～10，之后将调节池中废水引入机械加速澄清池(105)，通过Ca盐装置(102)和Mg盐装置(103)加入二水磷酸氢钙(CaHPO4•2H2O)和镁盐，或者引入火电厂镁法脱硫废水或盐湖提钾后老卤水(104)与废水充分混合后加入二水磷酸氢钙，药剂投加摩尔比为Ca2+:F-:Mg2+:NH4+=(5～5.5):1:(2～2.5):2，机械搅拌加速反应30～90 min，反应式如下：
10CaHPO4•2H2O + 2F- → Ca10(PO4)6F2↓+ 4HPO42- + 6H+ + 20H2O (反应1)
Mg2+ + NH4+ + HPO42- + 6H2O → MgNH4PO4•6H2O + 6H+ (反应2)
经过分离的清水向上升，经集水槽流出，下沉的固液混合物通过泵转移至箱式微波反应器(108)。
(2)固液混合物置于流化微波反应器后，按摩尔比NH4+:OH-=1:1加入纯碱(107)搅拌混合后开启微波反应器，功率设置为0.4～0.5 KW，微波辐射10～20 min，混合物干燥分解产生的氨气通过微波反应器上端的导气管通入酸溶液中回收(109)。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)提供了一种同时脱除氟离子和氨的新方法，除氟药剂同时为沉淀除氨提供磷源，减少加药种类，出水残余磷浓度低。
(2)本发明以火电厂镁法脱硫废水或盐湖提钾后老卤水为镁源，代替常规镁盐药剂，以废治废，将其他工业废水循环利用于脱氨工艺中，实现可持续发展的循环经济处理技术。
(3)本发明提供了含氟高氨氮工业废水循环处理的系统，微波辐射代替传统加热过程，升温速率快，加热均匀，大幅缩短鸟粪石的热解时间，分解获得的氨气浓度高，经过酸回收后，可获得较高浓度的氨盐溶液。
(4)整套含氟高氨氮工业废水循环处理系统的投资和运行成本低，处理后出水氟离子和氨氮浓度稳定性，氟离子去除率可达到98%，氨氮去除率可达到95%以上。