申请日1996.04.13
公开(公告)日1997.02.12
IPC分类号C02F1/58
摘要
本发明提供了一种处理含氟离子废水的方法，用氢氧化铝作为氟离子吸附剂，该氢氧化铝是通过中和水溶性铝化合物形成的。该方法包括：在保持中性的氟离子吸附池中连续加入铝含量变化的含铝物质，使该物质与废水相接触，测量上述池中液体的浊度作为上述池中氢氧化铝浓度的指示数，改变上述物质和/或废水的加入量，由此使在上述池中氢氧化铝的浓度保持在最佳值。
権利要求書
1、一种处理含氟离子废水的方法，用氢氧化铝作为氟离子吸附剂， 该氢氧化铝是通过中和水溶性铝化合物形成的。该方法的改进包括：在 保持中性的氟离子吸附池中连续加入铝含量变化的含铝物质，使该物质 与废水相接触;
测量上述池中液体的浊度作为上述池中氢氧化铝浓度的指示数;
根据如此测量的浊度改变上述物质和/或废水的加入量;
由此使在上述池中氢氧化铝的浓度保持在最佳值。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于废水中氟离子的含量以 重量计在20-30ppm的范围内。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于在pH值为6.0-7.0时 对水溶性铝化合物进行中和。
4、一种处理以已知流速流动的含氟离子废水的方法，用氢氧化铝 作为氟离子吸附剂，该氢氧化铝是通过中和水溶性铝化合物形成的。该 方法的改进包括：在保持中性的氟离子吸附池中连续加入铝含量变化的 含铝物质，使该物质与废水相接触;
通过使用一浊度计测量废水的浊度，确定上述池中对应于氢氧化铝 的浊度，根据测得的浊度值、废水的流速和池中废水的停留时间，计算 上述池中相应废水的固有浊度，然后从上述池中整个液体的浊度中减去 计算得到的浊度，上述池中整个液体的浊度是用另一浊度计测得的;
根据对应于氢氧化铝的浊度改变上述物质和/或废水的加入量;
由此使在上述池中氢氧化铝的浓度保持在最佳值。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于在pH值为6.0-7.0时 对水溶性铝化合物进行中和。
6、一种处理含氟离子废水的系统，上述系统适用于通过将氟离子 吸附在氢氧化铝上而从废水中除去氟离子，该氢氧化侣是通过中和水溶 性铝化合物形成的，该系统的改进包括：
一个使废水与氢氧化铝接触的氟离子吸附池，上述池是由光屏蔽材 料制成的，并装配有测量上述池中液体浊度的浊度计。
7、如权利要求5所述的系统，其特征在于上述池中装配有控制或 测量加入到上述池中废水流速的部件，和测量废水浊度的另一浊度计。
说明书
处理含氟离子废水的方法和系统
本发明涉及一种含氟离子废水的处理方法。更具体地说，本发明涉 及一种通过使氟离子吸附在氢氧化铝上而处理含氟离子废水的方法，上 述氢氧化铝是通过中和水溶性铝化合物制成的。
氟化合物是非常有用的物质，因此它被大量用于各种各样的工业领 域，包括化学工业、半导体加工工业等等，它们对人体和环境都是有害 的。根据日本水污染防治法规，需要将来自各种工业出水中所含氟化合 物的氟离子的浓度调节到不大于15ppm。日本的许多地方政府执行了更 加严格、超高的标准，如：将出水中氟离子的浓度限定为10ppm或更低， 甚至小于或等于5ppm。在这些地方法规中，最严格的规定标准是低到 小于或等于0.8ppm。因此强烈需要研究一种更能完全除去氟离子的方 法。
在一些国家也执行了或预计将引进严格的控制。
通常，一般的作法是通过在废水中加入钙盐形成微溶的氟化钙，然 后除去生成的氟化钙，从而从废水中除去氟离子。然而，废水中所含的 杂质会干扰生成氟化钙的反应，氟化钙本身在水中也是部分溶解的，上 述方法至多只能将氟离子的浓度降低到大约20-30ppm。因此需要附 加高级处理才能满足上述环境标准。
作为一种处理低浓度(如：大约20-30ppm)含氟离子废水，将 氟离子浓度处理到满足或低于上述环境标准的标准，至今为止，一般的 作法是采用混凝-沉淀法，也就是说，使用通过在废水中溶解铝盐并在 现场进行中和生成的凝胶状的氢氧化铝，使废水中的氟离子吸附在凝胶 状的氢氧化铝上。下文将该方法称为“一般的混凝沉淀法”。
然而，该方法产生了大量的作为污泥的吸附有氟离子的凝胶状的氢 氧化铝，其处置又成了问题。要想将1立方米的废水中氟离子的浓度从 20ppm降低到5ppm，通常需要以氢氧化铝计多达大约10kg或更多的凝 胶状氢氧化铝。实际上，凝胶状氢氧化铝含有大量吸附在其中的水，即 使将水的含量减小到70%，其所含水量仍多达33kg。
日本专利特开262170/1994号公开了一种方法，该方法不用处置吸 附有氟离子的凝胶状氢氧化铝的污泥，而是通过从凝胶状氢氧化铝上解 吸氟离子然后回收凝胶状氢氧化铝，使其重复用作氟离子吸附剂。
在这种方法中，与上述常规的混凝沉淀法相比，处理含氟离子废水 生成的污泥量相当少。
图5显示的是这种处理方法的流程示意图。在氟离子吸附池18中， 在中性条件下向氟离子浓度大约为20-30ppm的废水中加入凝胶状氢 氧化铝，使氟离子吸附在凝胶状的氢氧化铝上，然后在沉淀池19中，对 生成的吸附有氟离子的凝胶状氢氧化铝进行固-液分离。结果，上层清 液21中的氟离子浓度降低到足以允许排放到环境中。
吸附有氟离子的凝胶状氢氧化铝的泥浆不用作为污泥进行处置，而 是抽到解吸池22中，然后加入钙盐，使钙离子和吸附在凝胶状氢氧化铝 上的氟离子生成氟化钙。用这种方式，可使氟离子从凝胶状氢氧化铝上 解吸下来。
在溶解池23中，需要加入强碱物质以溶解凝胶状氢氧化铝，得到铝 酸盐溶液24。随后对氟化钙25进行固-液分离，在氢氧化铝再生池26 中对铝酸盐溶液进行中和。从而再生凝胶状氢氧化铝。这样所回收的凝 胶状氢氧化铝能重复用于氟离子废水的吸附处理中。
因此，不用将其上吸附有氟离子的凝胶状氢氧化铝排放到系统外 面。上述处理生成的污泥只含有固体成分氟化钙。
根据该方法，当10立方米废水的氟离子浓度从20ppm降到到5ppm 时，生成的氟化钙污泥的净重少到0.3kg。降低氟化钙的水含量比降低 凝胶状氢氧化铝的水含量要容易得多，假设污泥的水含量为50%，则实 际被处置的污泥量只有大约0.6kg。因此与一般的混凝沉淀法相比可切 实可行地降低污泥量。
为了处理大量生成的含氟离子的废水，期望连续进行处理。一种包 括对其上吸附有氟离子的凝胶状氢氧化铝进行再生以重复使用的方法， 在分批处理时也不会有任何问题。然而，当试图将它用作连续方法时， 就产生了一个问题，本文随后将要描述，加到氟离子吸附池中的氢氧化 铝的量是变化的，且氟离子吸附处理后出水中的氟离子浓度也是明显变 化的。
在一般的混凝沉淀法中，通过简单地加入化学当量比的化学试剂， 可以使吸附处理后出水中的氟离子浓度保持恒定。根据这种方法，通过 使氟离子从其上吸附有氟离子的凝胶状氢氧化铝上解吸下来，可以对凝 胶状氢氧化铝进行再生以重复使用，然而，在图5中上述稀浆从沉淀池 19排到解吸池22中，凝胶状氢氧化铝稀浆的含水量随其上吸附的氟离 子的变化导致了在下游各个处理池中铝浓度的改变。
其结果，以固定的流速在氟离子吸附池18中加入再生后的凝胶状氢 氧化铝27会改变池18中的氢氧化铝的浓度，从而使随后得到的氟离子 吸附处理后出水中的氟离子浓度不稳定。
通过根据装置的运行情况，将出水中氟离子浓度的目标值定到低于 环境标准，并总是在氟离子吸附池18中加入过量的凝胶状氢氧化铝27， 可以使氟离子吸附处理后氟离子的浓度低于环境标准。然而，从化学试 剂或类似物的费用的角度上看，设定如此低的目标值使装置未能有效地 运行。
通过简单地分析氟离子吸附池18或氢氧化铝再生池26中的铝浓 度，根据分析数据要么增加要么减少加入的凝胶状氢氧化铝27的量，可 以使氟离子吸附池18中的氢氧化铝的浓度保持恒定。然而，需要对铝浓 度进简单和迅速的分析，提供铝浓度的分析数据以加入凝胶状的氢氧 化铝27。但是无论依靠至今已知的那一种分析技术实施这种分析都是相 当困难的。
从克服上述问题的观点上看，本发明的主要目的是提供一种有效的 方法和/或系统，通过足够精确和容易地连续测量氟离子吸附池中氢氧化 铝的浓度，并根据测量的浓度控制凝胶状氢氧化铝的加入量，使得在氟 离子吸附池中氢氧化铝的浓度保持恒定，从而处理含氟离子的废水。
根据本发明的第一方面，提供了一种处理含氟离子废水的方法，用 氢氧化铝作为氟离子吸附剂，该氢氧化铝是通过中和水溶性铝化合物形 成的。该方法包括：在保持中性的氟离子吸附池中连续加入铝含量变化 的含铝物质，使该物质与废水相接触;
测量上述池中液体的浊度作为上述池中氢氧化铝浓度的指示数;
根据如此测量的浊度改变上述物质和/或废水的加入量;
由此使在上述池中氢氧化铝的浓度保持在最佳值。