一种去除氟离子的复配药剂及其使用方法与流程

1.本发明属于含氟废水处理技术领域，尤其涉及一种去除氟离子的复配药剂及其使用方法。


背景技术：

2.氟是人体必需的微量元素之一，微量氟有促进儿童生长发育和防龋齿的作用，成人每日氟化物的摄入量一般为1.0
‑
1.5 mg/l，过量摄入则会危害健康。我国《生活饮用水卫生标准》规定氟的最大允许浓度为1.0 mg/l，据报道我国有数千万人的饮用氟超标水，许多地区氟斑牙等地方性氟中毒症状非常普遍。
3.各地区各行业对于氟化物的管控政策犹如雨后春笋般层出不穷，在《污水综合排放标准》（gb8978
‑
1996）中，氟化物≤10 mg /l即可；江苏省新出台的《化工水污染物排放限值》（db32/939
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2020）中要求氟化物≤6 mg /l；山东省出台的《流域水污染物综合排放标准》（db37/3416.3
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2018）中要求氟化物≤2 mg /l；我国《生活饮用水卫生标准》（gb 5049
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2006）规定集中供水出厂水氟化物浓度≤1.0 mg /l；《地表水环境质量标准》（ gb 3838－2002） 中明确
ⅰ‑ⅲ
类氟化物≤1.0 mg /l，
ⅳ‑ⅴ
类氟化物≤1.5 mg /l；河南，山西，内蒙古，广东，四川等地对集中污水处理厂陆陆续续提出新要求，氟化物提标的趋势如星火燎原般不可阻挡。
4.目前含氟水的处理方法主要有吸附法、电凝聚法、反渗透法、离子交换法、化学沉淀法和混凝沉降法等；这些处理方法各有其优势和不足，一般来说离子交换法费用较高，且对废水水质要求严格，再生操作复杂。电凝聚法及反渗透法装置复杂，设备昂贵，耗电量大，操作水平要求高，因而都极少采用。化学沉淀法处理含氟废水，工艺简单，投资省，是目前最为广泛应用的处理含氟废水的一种方法。
5.传统的钙盐沉淀法主要是向废水中投加氧化钙(cao)、氢氧化钙(ca(oh)2)、氯化钙(cacl2)等钙盐，使其与废水中的氟离子反应生成caf2沉淀。然而，单一使用cao或者ca(oh)2来处理含氟废水，生成的caf2沉淀会包裹在ca(oh)2颗粒表面，使得钙盐利用效率较低，而且沉淀过程十分缓慢，仅能将氟离子的浓度降低到10mg/l左右，达不到国家的排放标准。
6.因此，研究开发出一种去除氟离子的复配药剂是亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种投药简单、除氟率高、处理成本低、使用范围广的去除氟离子的复配药剂及其使用方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：。
8.由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明方案的去除氟离子的复配药剂，采用一步混凝沉淀法，能够使进水氟离子在＜50 mg/l的情况下经处理后达到出水氟离子＜1 mg/l 以下的标准；在相同进水和出水
浓度情况下，使用该新型除氟剂产生的污泥量比使用钙盐法产生的污泥量要少 30％以上，具有投药简单、除氟率高、处理成本低、使用范围广等优点。
具体实施方式
9.下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
10.本发明的设计思路如下：本发明的去除氟离子的复配药剂，以铝系药剂为主，氟离子与单体铝以及聚合形态的铝形成稳定的配合物，并通过混凝沉降得以去除，加入一定量的铁盐和钙盐和铝盐存在一定的协同效应，有助于絮凝沉降，引入四硼酸钠，通过硼与氟之间的强相互作用利用硼络合物高效吸附水体中残余氟离子；同时还加入高分子瓜尔胶，提高了整体的沉降速度，缩短了沉降时间，提高了除氟效率。
11.本发明一实施例所述的一种去除氟离子的复配药剂，由以下质量分数的成分组成：聚合氯化铝50%
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60％、聚合硫酸铝20%
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30％、聚合硫酸铁5%
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10％、硫酸铝5%
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10％，四硼酸钠1％
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3％，氯化钙1%
‑
3％、瓜尔胶0.5
‑
1％。
12.具体的，所述聚合氯化铝为市售工业级，形态为固态，有效物质含量以al2o3重量含量为28
‑
30%，以fe重量含量为2％。所述聚合硫酸铝为市售工业级，形态为固态，有效物质含量以al2o3重量含量为28
‑
30%。
13.所述聚合硫酸铁成分为市售工业级，形态为固态，有效物质含量以fe重量含量为大于20％。
14.所述四硼酸钠成分为市售工业级，形态为固态，有效物质含量以b2o3重量含量大于68%。
15.所述硫酸铝成分为市售工业级，形态为固态，有效物质含量以al2o3重量含量大于15%。
16.所述氯化钙成分为市售工业级，形态为固态，有效物质含量以氯化钙重量含量为30％
‑
80％。
17.其中，引入了高分子瓜尔胶，瓜尔胶溶解后在溶液中是一种链式结构，富含羟基官能团，瓜尔胶不同位置的羟基官能团能够连接氢氧化铝以及氢氧化铁，同时也可以吸附溶液中的其余胶粒，这样促使同一个高分子长链上吸附了很多个胶粒，形成一种类似于网状的结构，使絮体不断增大，从而整体沉降，提高了整体的沉降速度，缩短了沉降时间，提高了除氟效率所述瓜尔胶成分为市售工业级，形态为固态，水分小于13%。
18.本发明还提供了一种去除氟离子的复配药剂的使用方法,包括如下步骤：将待处理废水的ph值调节至6
‑
9之间；将复配药剂和水混合后形成除氟剂/水混合液，取除氟剂/水混合液后加入待处理废水中；再次调整待处理废水的ph至6
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7，搅拌反应5
‑
10 min，加入聚丙烯酰胺水溶液絮凝沉降10 min
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20min后，过滤沉淀;测得废水中氟离子的浓度，达到排放要求后排出。
19.本发明将结合以下实施例对本发明所述的去除氟离子的复配药剂及其使用方法进行进一步的描述：
实施例1取某酸洗企业的含氟废水500 ml，其中氟离子含量为5.2 mg/l。
20.采用本发明所述去除氟离子的复配药剂进行废水中氟离子的去除：复配药剂中基础药剂配比为聚合氯化铝55％，聚合硫酸铝25％、聚合硫酸铁8％、硫酸铝7％，四硼酸钠2％，氯化钙2％、瓜尔胶1％。
21.首先将待处理废水的ph值调节至6
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9之间，将除氟剂和水混合后形成浓度为30wt.％的除氟剂/水混合液，取约0.5 ml的除氟剂/水混合液后加入待处理废水中，再次调整ph至6
‑
7，搅拌反应5
‑
10 min，加入1.5ml 浓度为0.1 wt.％的聚丙烯酰胺水溶液絮凝沉降10 min后，过滤沉淀，测得上清液中氟离子的浓度为0.6 mg/l，则上清液可达标排。
22.实施例2取某煤化工企业的含氟废水500 ml，其中氟离子含量为13.2 mg/l。
23.采用本发明所述去除氟离子的复配药剂进行废水中氟离子的去除：复配药剂中基础药剂配比为聚合氯化铝60％，聚合硫酸铝20％、聚合硫酸铁10％、硫酸铝6％，四硼酸钠1.5％，氯化钙2％、瓜尔胶0.5％。
24.首先将待处理废水的ph值调节至6
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9之间，将除氟剂和水混合后形成浓度为30 wt.％的除氟剂/水混合液，取约1 ml的除氟剂/水混合液后加入待处理废水中，再次调整ph至6
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7，搅拌反应5
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10 min，加入2 ml 浓度为0.1 wt.％的聚丙烯酰胺水溶液絮凝沉降10 min后，过滤沉淀，测得上清液中氟离子的浓度为0.85 mg/l，则上清液可达标排。
25.实施例3取某光伏企业经过石灰处理后的含氟废水 500ml，其中氟离子含量 8.3mg/l。采用本发明所述去除氟离子的复配药剂进行废水中氟离子的去除：复配药剂中基础药剂配比为聚合氯化铝55％，聚合硫酸铝25％、聚合硫酸铁10％、硫酸铝5％，四硼酸钠2％，氯化钙2％、瓜尔胶1％。
26.首先将待处理废水的ph值调节至6
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9之间，将除氟剂和水混合后形成浓度为30 wt.％的除氟剂/水混合液，取约1 ml的除氟剂/水混合液后加入待处理废水中，再次调整ph至6
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7，搅拌反应5
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10 min，加入2 ml 浓度为0.1 wt.％的聚丙烯酰胺水溶液絮凝沉降10 min后，过滤沉淀，测得上清液中氟离子的浓度为0.67 mg/l，则上清液可达标排。
27.实施例4取某半导体企业经过石灰处理后的含氟废水 500ml，其中氟离子含量 11.3mg/l。
28.采用本发明所述去除氟离子的复配药剂进行废水中氟离子的去除：复配药剂中基础药剂配比为聚合氯化铝55％，聚合硫酸铝25％、聚合硫酸铁6％、硫酸铝9％，四硼酸钠1％，氯化钙3％、瓜尔胶1％。
29.首先将待处理废水的ph值调节至6
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9之间，将除氟剂和水混合后形成浓度为30 wt.％的除氟剂/水混合液，取约1 ml的除氟剂/水混合液后加入待处理废水中，再次调整ph至6
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7，搅拌反应5
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10 min，加入2 ml 浓度为0.1 wt.％的聚丙烯酰胺水溶液絮凝沉降10 min后，过滤沉淀，测得上清液中氟离子的浓度为0.45 mg/l，则上清液可达标排。
30.本发明的一种去除氟离子的复配药剂，采用一步混凝沉淀法，能够使进水氟离子在＜50 mg/l的情况下经处理后达到出水氟离子＜1 mg/l 以下的标准；在相同进水和出水浓度情况下，使用该新型除氟剂产生的污泥量比使用钙盐法产生的污泥量要少 30％以上，
具有投药简单、除氟率高、处理成本低、使用范围广等优点。
31.以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。