按照國家污水綜合排放標準,氟離子濃度應小于10mg/L;對于飲用水,氟離子濃度要求在1mg/L以下。目前國內外常用的含氟廢水處理方法大致分為兩類,即沉淀法和吸附法。
化學沉淀法是通過投加鈣鹽等化學藥品,形成氟化物沉淀或氟化物被吸附于所形成的沉淀物中而共同沉淀。該方法簡單、處理方便,費用低,但石灰溶解度低,只能以乳狀液投加,且產生的CaF2沉淀包裹在Ca(OH)2顆粒的表面,使之不能被充分利用,因而用量大。處理后的廢水中氟含量一般只能下降到15mg/L,很難達到國標一級標準。而且存在泥渣沉降緩慢,脫水困難,處理大流量排放物周期長,不適應連續處理連續排放等缺點。
吸附法是指含氟廢水流經接觸床,通過與床中固體介質進行離子交換或化學反應,去除氟化物。這種方法只適用于低濃度的含氟廢水或經其他方法處理后氟化物濃度降至10~20mg/L的廢水。而且接觸床的再生及高濃度再生液的處理是整個運行過程中不可缺少的一部分,接觸床頻繁的再生使運行成本較高。此外,還有冷凍法、離子交換樹脂除氟法、超濾除氟法、電滲析等,但因為處理成本高,除氟效率低,至今多停留在實驗階段,很少推廣應用于工業含氟廢水治理。
絮凝氣浮處理含氟廢水新工藝是在傳統工藝的基礎上,采用絮凝一氣浮一吸附相結合的工藝處理含氟廢水。
基本原理:
利用鋁離子的三種機理來去除氟離子,即:
(1)吸附。鋁鹽絮凝除氟過程中生成的具有很大表面積的無定性Al(OH)3(am)原體對氟離子產生氫鍵吸附,氟離子半徑小,電負性強,這一吸附方式很容易發生。
(2)離子交換。氟離子與氫氧根的半徑及電荷都相近,鋁鹽絮凝除氟過程中,投加到水中的A113O4(0H)147+等聚陽離子及水解后形成的無定性Al(0H)3(am)沉淀,其中的OH-與F-發生交換,這一交換過程是在等電荷條件下進行的。
(3)絡合沉淀。F-能與Al3+等形成從AlF2+、AlF2+、AlF3到AlF63-6種絡合物,絡合沉降而去除F-。絡合離子方程式如下:F-+Al3+→AlF2+↓+AlF2+↓+AlF3↓+AlF4-↓+AlF52-↓+AlF63-↓絮凝產生的絮狀物通過氣浮裝置達到有效的固液分離,出水經過砂濾再通過活性炭吸附后排放。
結論:
(1)絮凝一氣浮處理含氟廢水工藝繼承了傳統工藝的優點,充分利用鋁鹽絮凝的吸附、離子交換、絡合沉淀等作用機理,緩解后續處理的負荷,且采用聚合氯化鋁作為絮凝劑比采用鋁鹽用量減少一半,處理費用進一步降低。
(2)將氣浮技術運用于含氟廢水處理中,解決了以往固液分離的難題,使設備能穩定運行。
(3)出水末端采用活性炭吸附,給出水穩定達標排放提供保障。
(4)在工藝中,用NaOH取代傳統的Ca(OH)2,使泥渣量減少。
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