一种深度处理中低浓度氟水样的混凝协同吸附过滤方法

本发明属于水处理工艺，尤其是涉及一种深度处理中低浓度氟水样的混凝协同吸附过滤方法。

背景技术：

1、氟是地壳中广泛分布的常见元素，一般是在矿物中以氟化物的形式存在，比如常见的有氟磷灰石、冰晶石、萤石等。水中氟化物主要来源于自然环境下矿物的风化作用和人为因素，后者主要涉及工业和焚烧等带来的氟污染。目前世界上有120多个国家或地区的饮用水标准里面对氟浓度规定了限值，世界卫生组织（wto）也在饮用水标准里面规定了氟化物限值，即1.5 mg/l，而我国的生活饮用水标准（2006版）也规定了氟化物的限值（1mg/l），该限值高于wto标准。我国位于世界高氟带上，范围广阔，尤其是我国北方的很多地带都是地方性氟中毒的高发地区。氟中毒有很多表现，比如出现皮肤损伤、变色，心血管疾病，氟斑牙或致残性氟骨症等，对人体健康造成了较大的负面影响。截至2013年底，全国氟斑牙和氟骨症病人高达2094万。

2、常见的除氟工艺有化学沉淀、混凝沉淀、吸附、膜分离、电凝聚等方法。其中膜分离法一般采用纳滤法或反渗透法，虽然该方法具有出水质量好、易于控制、运行管理简单等优势，但是也具有膜污染、浓缩液处理和能耗较高等弱势，很难大规模应用。电凝聚法具有设备简单、无二次污染、效果较好等优点，但是具有电极损耗大、产水量小等问题，很难实现工业化。

3、目前混凝沉淀法和吸附法仍是除氟的主要工艺方法。吸附法操作方便、成本低、效果好、基本无二次污染、吸附材料广泛，混凝沉淀过程操作方便、设备简单、效果良好、成本低、产水量大、便于间歇运行。但是吸附法存在再生成本高，而单纯的混凝沉淀法去除中低浓度氟的效果不是很令人满意，很难将氟浓度降到1 mg/l以下。因此，如果将吸附法孕于混凝沉淀方法之中，将二者有机结合，是削减中低浓度氟的有效方法。

4、目前涉及到混凝沉淀法除氟的专利申请内容举例如下。

5、铝盐混凝微滤联合除氟方法（cn200510013656.8），该本发明提出采用铝盐混凝微滤联合方法来去除饮用水中的氟化物，采用铝盐混凝剂和碱溶液加入混凝反应器中，以曝气或搅拌等方式提供一定的紊动，使铝盐水解、混凝，然后进入膜分离器继续与原水中的氟化物反应并形成絮凝体，经中空纤维膜分离而达到除氟的目的。

6、一种除氟和砷的复合混凝沉淀剂（cn201610342941.2），该发明所述的除氟和砷的复合混凝沉淀剂由聚丙烯酰胺、壳聚糖、铁盐组成，该发明方法成本低，无残留，可以显著减少最终产品中的氟和砷的含量。

7、一种含氟废水的除氟絮凝反应方法（cn201610492278.4），该发明采用三级沉淀反应池对含氟废水进行沉淀反应，在每一级沉淀反应中都对废水的ph进行调节，并向废水中添加沉淀剂，在三级沉淀反应后向废水中加入沉淀剂和絮凝剂进行絮凝处理，最后对絮凝反应后的废水进行沉淀，排出上清液。

8、一种含氟水体的沉淀吸附深度除氟工艺（cn202011353076.4），该发明采用树脂对进行过一定预处理的含氟水体进行吸附处理，能够有效的避免沉淀法除氟或者化学法除氟所带来大问题，具有安全高效、操作简便、便于规划应用等特点，工艺流程简单，处理成本低，具有很好的经济效益。

9、一种物化混凝除氟沉淀一体化废水处理装置（cn201921937808.7），该发明包括依次连接的均质区、混凝反应区、除氟反应区和沉淀分离区，所述均质区为敞口池，均质区包括污水入口，污水入口设于均质区远离混凝反应区的一侧顶部，废水从污水入口进入均质区，然后从均质区依次漫流至混凝反应区、除氟反应区和沉淀分离区。

10、一种用于低浓度含氟废水高效除氟的一体化设备（cn202123199633.4），该发明包括通过连接管相互连通的前置处理部分和后置处理部分，前置处理部分包括依次连通的混凝反应池、加载反应池和絮凝反应池，后置处理部分包括沉淀池，絮凝反应池通过连接管与沉淀池连通，还包括磁粉回收系统和污泥回流系统，磁粉回收系统和污泥回流系统连接在沉淀池的底部与加载反应池之间。

11、原生态氢氧化铝和超滤膜联用除氟装置（cn200720097398.0），该发明中源水管路与酸碱ph调节装置的酸碱罐连通，ph值探头伸入源水管路，酸碱ph调节装置输出管路与铝盐罐连接，之后，再与混凝沉淀罐的入口连接，混凝沉淀罐混凝部分顶部安装搅拌器，常常沉淀部分上方安装斜管，混凝沉淀罐的输出端与超滤膜组件连接，由超滤膜组件输出产水，超滤膜过滤装置与混凝沉淀装置连接浓水回流管路。

12、上述基本都是采用工艺联用或参数调节等方法去除氟，未见能够深度处理中低浓度氟水样的混凝协同吸附过滤方法。目前国内外文献数据库中，也未见深度处理中低浓度氟水样的混凝协同吸附过滤方法的相关报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种能深度处理中低浓度氟水样的混凝协同吸附过滤方法。该方法采用的材料为无机聚合铝混凝剂，该过程发挥了聚合铝混凝絮体吸附氟的功能，降低了吸附剂的使用，又降低了后续的污泥产量，进而降低了污泥的处理成本。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是以无机聚合铝混凝剂为主体物质的混凝协同吸附过滤方法处理中低浓度氟的水处理工艺。具体工艺过程如下：

3、a、无机聚合铝混凝剂与水的快速混合系统

4、根据原水的进水量和水质，采用加药泵将无机聚合铝混凝剂投加到快速搅拌混合系统，进行混凝剂与原水的快速混合，搅拌速度控制为200转/分钟～250转/分钟，有效混合时间控制为2分钟～4分钟；

5、b、慢速絮凝协同吸附系统

6、快速混合系统出水进入到慢速絮凝协同吸附系统，搅拌速度控制为60转/分钟～150转/分钟，搅拌吸附时间控制为2小时～7小时；

7、c、过滤系统

8、慢速絮凝协同吸附系统出水进入到包括一级过滤池和二级过滤池的两级过滤系统，一级过滤池滤料的有效粒径控制为1.5毫米～3.5毫米，二级过滤池滤料的有效粒径控制为0.5毫米～1.5毫米，出水进入到消毒系统。

9、所述的无机聚合铝混凝剂为市售；

10、所述的无机聚合铝混凝剂与水的快速混合系统为带有机械搅拌装置的混合罐、静态管道混合器；

11、所述的慢速絮凝协同吸附系统为水力絮凝池、机械絮凝池，水力絮凝池包括网格絮凝池、折板絮凝池、旋流絮凝池；

12、所述的一级过滤池包括普通快滤池、v型滤池，二级过滤池包括普通快滤池、无阀滤池、虹吸滤池、v型滤池、压力滤池；

13、所述的滤料为石英砂、无烟煤、活性炭、氧化铝、陶土粒、塑料珠、磁铁矿。

14、本发明的优点是：

15、1、本发明能够将中低氟浓度的原水氟含量降到0.12 mg/l～1 mg/l。

16、2、本发明可以利用供水厂或污水厂的现有设施，具有工艺简单、基建成本低、运营成本低的优势。

17、3、本发明对水质变化大的原水具有很强的适应性，可应用于中低浓度氟的各类地表水、受污染的地下水、以及工业废水或生活污水的处理领域。