一种去除水中不同浓度氟离子的水处理系统的制作方法

1.本发明属于水处理领域，涉及循环造粒流化床，具体涉及一种去除水中不同浓度氟离子的水处理系统。


背景技术：

2.水是生命之源，与我们的生活息息相关。氟离子广泛存在于自然界，正常量的摄入对于人体有益，但氟离子过多过少，都会对人体产生极大的危害。如今，由于天然环境的作用以及人为因素的排放，天然水体中氟含量超标已在我国很多地区变为亟待解决的问题。并且由于我国半导体等行业的发展，导致高浓度含氟废水排放量较多，寻找合适的方式处理高浓度含氟水也成为了一个不可忽视的问题。针对以上问题，由于所需处理的氟离子含量相差较大，国内目前解决的方式大多数是分别处理，即分别针对高氟废水和含氟水源水做两套系统，各自处理，并不能通过一套设备应用于不同环境，导致产品使用环境较少、处理流程相对复杂。
3.现有技术多是采用化学沉淀法，即向含氟水中投加沉淀剂，从而使氟离子转化为氟化物沉淀，然后再将沉淀与原水分离从而达到去除氟离子的目的。由于该方法运行维护简单，成本较低，因此成为了去除水中氟离子的常用方法之一。但是化学沉淀法处理效氟效果较差，一般需要后接深度处理，并且该方法常会产生大量氟化物沉淀，回收利用困难，容易造成二次污染。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种去除水中不同浓度氟离子的水处理系统，解决现有技术中化学沉淀法处理效氟效果较差的技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
6.一种去除水中不同浓度氟离子的水处理系统，包括化学结晶循环造粒流化床和高效固液分离的循环造粒流化床，所述的化学结晶循环造粒流化床的顶部的出水口上连接有第一出水管，所述的化学结晶循环造粒流化床的顶部的出水口上还通过中间出水管与所述的高效固液分离的循环造粒流化床的底部的进水口相连通，所述的高效固液分离的循环造粒流化床的顶部出水口连接有第二出水管；
7.还包括含氟原水箱，含氟原水箱通过带有离心泵的进水管与化学结晶循环造粒流化床的底部的进水口相连通；
8.所述的化学结晶循环造粒流化床的中部还连通有氢氧化钠加药罐和/或磷酸二氢钠加药罐，和/或化学结晶循环造粒流化床的底部还连通有氯化钙加药罐；
9.所述的高效固液分离的循环造粒流化床的底部的进水口上还连通有pac加药罐和/或pam加药罐。
10.本发明还具有如下技术特征：
11.所述的氢氧化钠加药罐、磷酸二氢钠加药罐、氯化钙加药罐、pac加药罐和pam加药
罐上分别配有加药隔膜泵。
12.所述的离心泵上游的进水管上设置有进水氟离子浓度在线检测计和在线流量计。
13.所述的中间出水管上还安装有出水氟离子浓度在线检测计和在线浊度仪。
14.本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
15.(ⅰ)本发明的系统可用于处理不同浓度的含氟水，解决了高浓度含氟废水和含氟水源水需分别处理的问题，使得处理流程被大大简化，应用场合被大幅提高，并且由于可以处理不同浓度的含氟水，可以让系统有更好的应对水质变化的能力，处理效果也因此提高。
16.(ⅱ)本发明的系统中设有化学结晶循环造粒流化床，并且其为除氟的主体工艺，由于该流化床设置内筒，存在内循环，可以极大的提高进水上升负荷，提高处理水量，并且处理效果也相较传统流化床有大幅提升。系统中所使用的流化床，制造安装简单，相较于设置澄清区及外循环的流化床，安装运行便捷性都被提升，省时省力。
17.(ⅲ)本发明的系统一体化程度高，相较于传统除氟方式，无需设计沉淀池等相关构筑物，占地面积小，运行条件干净整洁，并且由于结晶造粒技术以及高效固液分离的循环造粒流化床的存在，系统运行不会产生氟化物沉淀副产物，无产生二次污染的可能。
18.(ⅳ)本发明的系统能够为后续的自动化去除水中的氟离子提供基础，便于实现自动化，后续增加自控系统便可以控制水泵及药泵启停，并实现进水流量、出水浊度的实时监测，操作简易，甚至可做到无人值守，极大的减少了人力与物力的消耗，使整个系统的操作流程都更加简洁。
附图说明
19.图1是去除水中不同浓度氟离子的水处理系统的整体结构示意图。
20.图中各个标号的含义为：1-化学结晶循环造粒流化床，2-高效固液分离的循环造粒流化床，3-第一出水管，4-中间出水管，5-第二出水管，6-含氟原水箱，7-离心泵，8-进水管，9-氢氧化钠加药罐，10-磷酸二氢钠加药罐，11-氯化钙加药罐，12-pac加药罐，13-pam加药罐，14-加药隔膜泵，15-进水氟离子浓度在线检测计，16-在线流量计，17-出水氟离子浓度在线检测计，18-在线浊度仪。
21.以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
22.需要说明的是，本发明中的所有部件、装置和设备，如无特殊说明，全部均采用现有技术中已知的部件、装置和设备。
23.以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
24.实施例：
25.本实施例给出一种去除水中不同浓度氟离子的水处理系统，如图1所示包括化学结晶循环造粒流化床1和高效固液分离的循环造粒流化床2，化学结晶循环造粒流化床1的顶部的出水口上连接有第一出水管3，化学结晶循环造粒流化床1的顶部的出水口上还通过中间出水管4与高效固液分离的循环造粒流化床2的底部的进水口相连通，高效固液分离的循环造粒流化床2的顶部出水口连接有第二出水管5；
26.还包括含氟原水箱6，含氟原水箱6通过带有离心泵7的进水管8与化学结晶循环造粒流化床1的底部的进水口相连通；
27.化学结晶循环造粒流化床1的中部还连通有氢氧化钠加药罐9和/或磷酸二氢钠加药罐10，和/或化学结晶循环造粒流化床2的底部还连通有氯化钙加药罐11；
28.高效固液分离的循环造粒流化床2的底部的进水口上还连通有pac(聚合氯化铝)加药罐12和/或pam(聚丙烯酰胺)加药罐13。
29.本实施例中，出水管道为第一出水管3和第二出水管5两条，当化学结晶循环造粒流化床1出水达到标准后出水直接通过第一出水管3进入下一构筑物而无需进入高效固液分离的循环造粒流化床2。
30.进一步的，氢氧化钠加药罐9、磷酸二氢钠加药罐10、氯化钙加药罐11、pac加药罐12和pam加药罐13上分别配有加药隔膜泵14。加药罐的罐顶加盖密封，下部设出水口连接加药隔膜泵14。加药隔膜泵14后加药管道应设y型过滤器。
31.进一步的，离心泵7上游的进水管8上设置有进水氟离子浓度在线检测计15和在线流量计16。中间出水管4上还安装有出水氟离子浓度在线检测计17和在线浊度仪18。本实施例中，按照在线浊度仪18的监测结果决定是否需要后续高效固液分离的循环造粒流化床2进行处理。
32.进水氟离子浓度在线检测计15、在线流量计16、出水氟离子浓度在线检测计17和在线浊度仪18均可以在后续的工艺中与自控柜相连，通过自控柜控制各个加药隔膜泵14进行加药，实现自动化控制。自控柜应距离系统有一定距离并设置防水措施。自控柜还可凭借流量计与浊度仪实时监控两项参数变化并显示在自控柜上，对于氟离子浓度等参数必须取样测量的，需在系统上留有取样口。
33.本实施例中，进水管8可以根据进水流量大小调节材质，在所需进水流量小的现场可使用pvc管材，在所需进水流量大的现场可使用铸铁管材。进水管8使用pvc管材时管段间连接方式为活接，使用铸铁管材时管段间连接方式为法兰连接。进水管8上应预留取样口。
34.本实施例中，化学结晶循环造粒流化床1采用已知的化学结晶循环造粒流化床。进一步的，化学结晶循环造粒流化床1组成包括底座，底座上连接有进药单元，进药单元上安装床体，床体内有内筒，床体上均匀分布有取样口，取样口也可做加药使用，床体顶部出水，设有出水口及出水管道。
35.底座、进药单元和床体之间的连接方式为法兰连接，其中底座与进药单元均需为碳钢材质，床体可根据现场流量要求在碳钢材质与有机玻璃之间选择，若床体为碳钢材质，则需要在床体上设置视窗。
36.进药单元为碳钢制环状物体，四周设置加药头直连化学结晶循环造粒流化床，加药头顶部开小孔进药，防止晶种倒流。
37.本实施例中，高效固液分离的循环造粒流化床2采用已知的高效固液分离的循环造粒流化床。进一步的，高效固液分离的循环造粒流化床2的组成包括基架，基架上固定安装有罐体，罐体内部安装有内筒，内筒中设置有搅拌装置，与在内筒外的电机相连，为搅拌装置提供动力。罐体和内筒之间的连接方式是通过肋板连接。
38.本发明的去除水中不同浓度氟离子的水处理系统在使用时，开启整个系统，整个系统开始运行。由在线流量计16检测进水流量，按照需求通过离心泵7控制进水流量。在水
流由进水管8进入化学结晶循环造粒流化床1后，通过加药隔膜泵14控制加药。
39.如处理高浓度含氟废水时，仅需开启氯化钙加药罐11对应的加药隔膜泵14，并使化学结晶循环造粒流化床1出水经中间出水管4进入高效固液分离的循环造粒流化床2进行深度处理，同时开启pac加药罐12和pam加药罐13对应的加药隔膜泵14。如处理低浓度含氟废水时，需同时开启磷酸二氢钠加药罐10和氯化钙加药罐11对应的加药隔膜泵14，并且化学结晶循环造粒流化床1的出水可直接通过第一出水管3排放，无需进入高效固液分离的循环造粒流化床2进行处理。
40.在水流由进水管8进入化学结晶循环造粒流化床1后，进水通过底座内布水单元进入加药单元，并进一步向上流沿程经过整个化学结晶循环造粒流化床1，最终由化学结晶循环造粒流化床1顶部出水口流出。在化学结晶循环造粒流化床1内部填充有晶种，进入化学结晶循环造粒流化床1的原水与进入流化床的药剂在晶种的诱导下沿程发生反应，晶种在化学结晶循环造粒流化床内部由于上向流进水的原因，呈流化状态，进一步增加了水中氟离子、药剂以及晶种的接触面积，时反应更易进行，反应效果更好。由于化学结晶循环造粒流化床1内设置有内筒，内筒顶部低于流化床顶部，水力条件更好，可以使水流与晶种在流化床内部循环流动，大大提高了化学结晶循环造粒流化床1的上升负荷，使其处理水量更大，进水在晶种的诱导下由于在流化床内循环流动，也使其反应时间更长，有效提高氟离子的去除率。
41.在水流由化学结晶循环造粒流化床1通过中间出水管4流出后，经过设置在中间出水管4上的在先浊度仪18实现对出水浊度的实时监测，也是根据出水浊度控制出水是否需要经过高效固液分离的循环造粒流化床2进行处理。
42.进水氟离子浓度在线检测计15和出水氟离子浓度在线检测计17的配合可以监测出水氟离子浓度是否达标，其也可作为化学结晶循环造粒流化床1出水是否需要进入高效固液分离的循环造粒流化床2进行深度处理的因素之一。
43.水流经过化学结晶循环造粒流化床1以及高效固液分离的循环造粒流化床2，可以使出水氟离子浓度达到规范要求，或根据现场需求改变加药隔膜泵14的转速、水流上升流速来调节出水氟离子浓度。该系统可处理不同浓度含氟水，并能通过隔膜泵调节加药量及种类起到降低浊度及软化的目的。
44.应用例：
45.本应用例给出一种上述实施例中的去除水中不同浓度氟离子的水处理系统的运行案例。设备在西安某地开始运行，由于在之前的运行过程中已进行过高氟水试验，且使用流化床系统去除高氟废水中的氟离子已较为成熟，所以本实例仅针对于含氟水源水的处理进行探究。
46.在本应用例中，系统开始运行时，进水氟离子浓度为2mg/l，进水ph为7.6，进水浊度为0.7ntu。化学结晶循环造粒流化床为中试规模，床体高3.7m，床体直径0.2m，床体内填充有60cm的晶种。开启氯化钙加药泵与磷酸二氢钠加药泵，在化学结晶循环造粒流化床开始运行8h后出水达到稳定。出水达到稳定后，按照f：p：ca摩尔比为1：20：50进行加药，在此过程中，中试规模化学结晶循环造粒流化床内上升流速为15m/h，由于磷酸二氢钠的投加，使得进水ph可降至7以下。
47.在经过半小时运行后，测量化学结晶循环造粒流化床出水指标可发现，与进水指
标相比较，出水氟离子降至0.905mg/l，达到出水要求；出水钙离子浓度为370mg/l(以caco3计)，出水磷离子浓度为30mg/l，出水浊度上升为2ntu，根据浊度仪反馈的浊度数据，开启pac加药泵、pam加药泵，由于出水钙、磷离子浓度偏高，手动开启naoh加药泵，并使化学结晶循环造粒流化床出水进入高效固液分离的循环造粒流化床进行深度处理，诱导其生成碳酸钙与羟基磷酸钙沉淀去除钙与磷，并且降低出水浊度。在经高效固液分离的循环造粒流化床处理后的出水，氟离子浓度、钙离子浓度、磷离子浓度及浊度均达到要求。
48.除本实例外，在其他运行过程中，本发明的系统对于10mg/l以下高氟水源水及高氟废水均有很好的处理效果。