高浓度含氟废水处理工艺

高浓度含氟废水处理工艺

1项目概况

某石英制品公司业务领域包括石英提纯、高纯石英砂、石英玻璃管（棒）、石英坩埚以及各种石英器件的生产。 公司生产废水排放量为240t/d。 主要污染物为氟化物、石英砂粉。 废水中氟化物含量为50～200mg/L。 国家规定，高浓度含氟工业废水必须经过处理后方可排放。 1996年规定企业排放的含氟废水中氟化物质量浓度不得超过10mg/L。 当地环保局要求企业生产废水中氟化物含量不得超过5mg/L。 。 设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质

2废水处理工艺流程

处理含氟废水的方法有多种：石灰沉淀、混凝沉淀、吸附、离子交换和电渗析等。 然而，这些方法有一定的缺点。 目前国内外常用的处理方法是化学沉淀。 对于高浓度含氟废水，一般采用钙盐沉淀法，即向废水中添加石灰或其他可溶性钙盐，使氟离子形成氟化钙并沉淀去除。 本发明工艺方法简单，成本低廉。 但如果只添加石灰或氯化钙，很容易与水中的污染物形成可溶性盐，导致废水中存在一定量的强电解质。 盐效应增加了氟化钙的溶解度，降低了除氟效果。 如果将铝盐、磷盐等与钙盐一起添加，治疗效果会比单独使用钙盐好得多。 常用的絮凝剂是铝盐。 将铝盐加入水中后，利用Al3+与F-的络合以及铝盐的水解中间产物，最终生成Al(OH)3(am)。 通过明矾花与氟离子的协调作用，通过体交换、物理吸附、扫除作用去除水中的氟离子。

车间排出的含氟废水通过管道系统流入含氟废水调节池。 经水泵提升后进入初沉池除砂，将SS降至200mg/L以下，然后流入混合反应池1。在此池中加入Ca(OH)2溶液和CaCl2溶液使氟离子生成CaF2沉淀，调节pH至9.5～10.0； 废水再流入混合反应池2，池内加入混凝剂PAC溶液和Al3+。 与F-络合生成羟基氟化铝化合物和铝盐水解中间体。 部分Al3+生成Al(OH)3明矾花，对F-进行配体交换、物理吸附、网捕，去除废水中的氟离子； 然后废水自动流入絮凝反应池，池内添加絮凝剂PAM，以增加絮体的沉降效果。 絮凝反应后的废水自动流入斜管沉淀池，通过沉淀实现固液分离，同时使污泥沉淀浓缩。 斜管沉淀池出水自动流入pH调节池。 pH调至6.5后，再经除氟器进一步处理。 除氟器出水可稳定达标排放。 工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

3主要处理结构和设备

(1)调节池。 水池用于收集和储存废水。 配备液位控制器3套，提升泵2台，一套使用，一套备用。 提升泵由液位控制，高液位启动，低液位停止，超低液位报警。 水池为钢混凝土结构，内衬玻璃钢，工艺尺寸为××。

(2)初沉池。 调节池收集的废水通过提升泵泵入初沉池，采用竖流式沉淀池。 该罐处理能力大、处理效率高、停留时间短、占地面积小。 废水在重力作用下固液分离，上清液进入下一道工序，沉淀的污泥通过渣浆泵打入污泥池。 水池采用钢混凝土结构，内衬玻璃钢防腐。 工艺尺寸为××。 共有水池1个，有效容积87.5立方米。

(3)混合反应罐。 配备pH控制器和混凝剂加药装置2套，机械搅拌设施1套。 水池为钢混凝土结构，内衬玻璃钢防腐。 工艺尺寸为××。 共有水池1个，有效容积56立方米。

(4)絮凝反应池。 设有一套药剂加药装置，自动控制定量加药； 另有一套机械搅拌设施。 水池为钢结构，内衬玻璃钢防腐，工艺尺寸××，共1个水池，有效容积72m3。

(5)沉淀池。 斜板沉淀池为钢混结构，内衬玻璃钢防腐。 工艺尺寸为××。 共有罐体1个，有效容积176m3。 为了进一步提高除氟效率，可采用污泥回流法。 由于生成的CaF2沉淀颗粒较小，固液分离困难，导致沉淀后上清液中氟浓度较高。 如果将沉淀池中沉降的部分污泥返回反应池，相当于向反应池中添加了氟化钙晶体，可以促进氟化钙沉淀的形成，增大氟化钙沉淀颗粒的尺寸，可有效改善降水。 其效果是降低废水中氟的浓度。

(6)集水桶。 用于收集沉淀处理后的含氟废水，采用容积为15m3的PE水箱。

(7)pH调节槽。 有一套化学加药装置和一套pH控制器，用于自动控制定量加药。 另设置一套机械搅拌设施，将添加的酸与废水快速混合。 水池为钢结构，内衬玻璃钢防腐，工艺尺寸××，共1个水池，有效容积16m3。

(8)除氟剂。 除氟器集过滤、吸附、交换、再生于一体，采用压力式顺流吸附和逆流再生模式运行。 该设备的主要特点是：整机占地面积小，设备投资少，运行费用低，操作简单，产水量大，除氟效果显着，使用安全可靠。 当出水氟离子超标时，需要对填料进行再生，以恢复吸附剂的除氟能力。 正常运行情况下，废水自上而下被活性填料（活性氧化铝）吸附，达到除氟效果。 再生时，再生剂自下而上流入吸附罐，洗脱活性填料上吸附的氟离子。 再生后用水反洗。 除氟器共有三套。 正常运行时，两塔并联用于下游吸附，另一塔用于逆流再生。 主要控制参数包括：进水pH、流量和停留时间等。除氟器进水要求氟离子≤10mg/L，进水悬浮物≤20mg/L。 除氟器间隙尺寸：×（3台），2台使用，1台备用，再生周期36h/次，保证连续运行。 除氟器筒体材质为Q235衬胶。

4 过程控制点及系统运行条件

含氟废水呈强酸性（pH为2～3）。 首先，通过初沉池除砂，将SS降至200mg/L以下。 然后加入石灰调节pH至9.5～10.0，同时加入5mL/L。 加入5%CaCl2溶液，混合反应30分钟，然后按10mL/L的用量加入10%聚合氯化铝（PAC），混合反应30min，最后按1.5mL/L的用量加入5% L。 聚丙烯酰胺 (PAM) 溶液，混合并反应 60 分钟，然后沉淀水。 将上清液的pH调节至6.5，然后用除氟剂处理。 污水能够稳定达标排放。 项目已运行2.5年，出水F-<5mg/L，可稳定达标排放。 实践证明，采用初沉池-混凝沉淀-吸附组合工艺处理高浓度含氟废水是可行的。 添加助凝剂PAM后，通过架桥捕获悬浮的胶体颗粒，加速沉淀，减少水中的氟离子。

5经济效益分析

该工艺对传统钙盐沉淀法进行了较大改进，增加了同离子效应沉淀和絮凝沉淀反应，最后采用活性氧化铝进行吸附反应，既保证了出水达标，又降低了运行成本。 由于通过钙盐和铝盐的沉淀去除了大量的F-，减少了后续吸附反应的负荷，延长了吸附剂的再生周期。 不考虑设备折旧，运行成本为10～12元/吨。

六，结论

(1)采用初沉-混凝沉淀-吸附联合工艺处理高浓度含氟废水。 整个过程采用加药自动控制技术，保证沉淀反应条件，出水氟化物可稳定控制在5mg/L以下。 (2)在混合反应池中添加适量的PAC有助于提高除氟率，且运行成本比单独添加钙盐略低。 不考虑设备折旧，日运行成本为10～12元/吨。 (3)含氟废水处理过程中选择设备时，需要考虑设备的耐磨性和耐腐蚀性，以减少日常维护的工作量。