[發明專利]一種硫酸鹽和磷酸鹽聯合使用高效除氟的方法和系統

在審

• 申請號: 202310195995.0
• 申請日: 2023-03-02
• 公開（公告）號: CN116002831A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 田家宇;張宇;高珊珊;胡承志
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F1/56;C02F101/14
• 代理公司: 北京新科華領知識產權代理事務所(普通合伙) 16115
• 代理人: 王麗

本發明公開了一種硫酸鹽和磷酸鹽聯合使用高效除氟的方法和系統，屬于水處理技術領域，在含氟廢水流經一級反應池和一級沉淀池時，調控系統精確控制硫酸鹽的投加量，硫酸鹽在管道混合器中充分混合，進入一級反應池后，水中鈣離子、氟離子和硫酸根離子一起發生反應，使硫酸根摻雜在氟化鈣顆粒之中，氟化鈣快速團聚并下沉，使得沉淀池的面積減少原有的一半。為達到深度除氟的目的，在二級除氟系統中投加磷酸鹽和鈣鹽與氟離子生成更難溶的沉淀物，使出水氟離子濃度降低1mg/L以下。本發明不僅工藝流程簡單，自動性高，而且由于硫酸鹽的投加促進了沉淀，使沉淀池的面積減小，節省成本，同時由于磷酸鹽的投加生成更難溶的沉淀物得以高效除氟。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，尤其涉及一種硫酸鹽和磷酸鹽聯合使用高效除氟的方法和系統。

背景技術

氟是一種化學性質活潑的鹵族元素，是人體必不可少的微量元素。人體從外界攝入過多或不足都會影響身體健康；長期飲用含氟濃度低于1mg/L的水易患齲齒，長期飲用高氟水則易患氟斑牙和氟骨癥，甚至會損害人體的神經和生殖系統。氟的過多吸收會產生毒害作用，影響光合作用產物的跨膜主動運輸。因此氟離子不僅影響人的身體健康，而且會影響植物的生長發育。

含氟廢水一般來自氟化工、鋼鐵冶煉、煤礦開采、電池制造、半導體等行業。工業廢水一般為高濃度含氟廢水。現在具備應用規模的除氟技術以化學沉淀法、混凝沉淀法和吸附法為主。常用化學沉淀+混凝沉淀或化學沉淀+吸附的方法進行處理。但這些傳統方法難以將氟離子濃度降到1mg/L以下。

氟化鈣顆粒細微，微溶于溶液中，不易沉降，所以鈣鹽沉淀法難以到達出水標準；混凝沉淀法不適宜處理高濃度含氟廢水，常與鈣鹽沉淀法聯合使用，由于氟化鈣顆粒細小，在混凝劑投加的過程中，會產生大量污泥造成處理成本的增加，同時由于沉淀慢造成沉淀池占地面積大。而吸附法中使用的除氟劑通常為粉末，雖然氟離子和除氟劑接觸增多，卻在實際工程中存在易流失，難沉降的問題。

專利公開號CN?209428309?U公開一種強化沉淀的廢水化學絡合除氟處理系統，該方法連通調蓄水區、除氟反應器、絮凝區、沉淀區，通過高密度助沉載體投加系統進行強化沉淀。但在固相處理區中設置剪切機對含氟絮體和高密度助沉載體進行剪切破壞分離后，不僅增加了工藝流程，而且造成了能源的消耗。

專利公開號CN?216687573?U公開一種含氟廢水中氟離子處理設備。通過改進除氟劑和在線檢測裝置增加除氟效果，此專利設計多級沉淀池，增加了用地面積，但出水氟離子濃度只降到了20mg/L，沒有降到1mg/L以下，從而無法達標排放。

專利公開號CN?114890582?A公開一種污水高效除氟系統和方法。通過采用分段裝置分段除氟，使污水氟離子降至1mg/L以下。但此方法是三段除氟，加長了工藝流程，并且設置絮凝池增加了占地面積，同時也增加了沉淀池的面積，使得造價費用高。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種硫酸鹽和磷酸鹽聯合使用高效除氟的方法和系統，含氟廢水在一級處理時投加鈣鹽和硫酸鹽，廢水中氟離子含量降低至10～20mg/L；在二級處理時投加鈣鹽和磷酸鹽，使出水氟離子濃度降至1mg/L以下。

為實現上述目的，本發明提供了一種硫酸鹽和磷酸鹽聯合使用高效除氟的方法，分步投加硫酸鹽和磷酸鹽進入除氟系統，具體是在處理含氟廢水過程中，在一級處理時投加鈣鹽和硫酸鹽，在二級處理時投加鈣鹽和磷酸鹽。

進一步的，在所述硫酸鹽和磷酸鹽聯合使用高效除氟的方法中，鈣鹽中鈣離子與氟離子的摩爾比為(0.7～1):1，硫酸鹽中的硫酸根離子與氟離子摩爾比為SO₄^2-:F^-＝(1～30):1000；鈣鹽中鈣離子、磷酸鹽中磷酸根離子與氟離子的摩爾比為(10～20):(3～10):1。

進一步的，在所述硫酸鹽和磷酸鹽聯合使用高效除氟的方法中，所述硫酸鹽為硫酸鈉或硫酸鉀；所述鈣鹽為石灰或氯化鈣；所述磷酸鹽為磷酸二氫鈉。