刍议含氟废水的处理技术及其应用

2012-11-05

我国工业生产中,尤其是像含氟化学材料制造冶金玻璃、、农药光伏行业及含氟的矿石开采和应用等工业,均会有较高浓度废水排出,加强含氟废水处理技术及应用是很有必要的,能有效保证人们身体健康及生活环境

1 常用的沉淀法及其应用钙盐沉淀法工艺流程含氟废水处理技术中的沉淀法,主要有化学沉淀法及絮凝剂沉淀法两种,化学沉淀法是把一定化学试剂加入含氟废水里,让化学试剂和废水里的氟发生化学反应,生成某种氟化物沉淀或吸附含有氟离子的共同沉淀,再用自然沉淀或者过滤等法让沉淀物和水相分离,以达到除去氟元素的目的,经常使用沉淀法为石灰石沉淀的方式,反应公式是Ca2++2F-CaF2,其工艺流程如图1 所示这个方法是比较简单的,废水处理费用也比较低,但是存在二次污染的问题,含氟废水除氟效果并不是很理想,最终氟化物排放出口含量大约在15-30mg/L 之间,不能达到国家的一级排放要求沉淀法还存在排放周期长泥渣沉降慢及不能连续排放等缺点,因此这种方法一般只应用在饮用水的除氟预处理中,要想达到国家的饮用水标准就要继续优化处理

为改善出水含氟浓度,近些年出现了,在加入钙盐前提下,再加入铝盐镁盐及磷酸盐等联用的技术,这样的处理效果要比单用钙盐好得多山东某含氟材料化工公司在处理含氟废水时,刚开始应用的是钙盐沉淀法,还使用了聚丙烯酰胺当作絮凝剂,让氟离子和钙离子发生化学反应,生成沉淀物进行排除,可氢氧化钙排溶解度比较小,仅能以石灰乳形式进行加入,可这样处理之后的含氟废水很难达标,其处理效果不是很好后来,工程技术人员反复试验,运用了生石灰/硫酸式的联合处理技术,通过前处理添加硫酸,可提高水中Ca2+浓度,达到了较为不错效果

絮凝剂沉淀法是运用废水里的氟离子与镁离子铝离子及铁离子等发生反应,形成絮凝物从而除去氟元素方法,通常絮凝剂的选用有聚铁聚铝及明矾等无机的絮凝剂,其有机的絮凝剂有天然高分子的化合物及聚丙烯酰胺类物质,絮凝剂不同,一般作用机理也就不同,除氟的效果也会不相同在污水处理技术里,经常使用到的是聚合氯化铝,当铝盐被加入到含氟废水里,就会生成矾花,并形成较大面积Al(OH)3,它具有较强网捕及物理吸附作用,能够对废水里的氟化钙等物质具有很好去除作用,起到净化水质作用,这类沉淀法通常应用在氟含量比较高的废水里,设备简单经济实用操作也比较容易,可是絮凝剂的用量通常比较大,有些废渣处理比较困难

2 其他处理技术及其应用

2.1 反渗透法电凝聚法及其应用

反渗透法含氟废水处理技术主要应用在超纯水制备及海水淡化当中,运用低压复合膜及醋酸纤维素膜等能够处理浓度在200mg/L 以下的含氟废水,并且运用循环方式能够去除废水氟化物的80%-85%,使得废水里的氟化物含量达到排放要求,可这种处理技术相关报道是比较少的,这主要是由于它是种分子级处理技术,要避免悬浮物造成反渗透膜污染,工业里的废水杂质比较多,运用这种技术进行处理前,要实施较为复杂预处理,并且这种处理技术耗电量多设备昂贵,对于高浓度的含氟废水,其处理效果效果较好,但处理成本和设备后期维护成本较高含氟废水处理技术中的电凝聚法是在直流电场作用中,运用铝板电极把废水里的铝离子溶出并形成不同形态的氢氧化物里的中间产物,从而吸附废水里的氟离子及氟络合物,像孙立成就用这种处理技术对高氟地下水进行了处理,经过现场试验得知,当含氟废水量是4.25mg/L 的时候,每一克的耗铝量在15.1g 左右,电流的密度是21A/m2,电流的效率是68%,依照这些指标进行氟废水处理的时候,能够让废水达到饮用水的水质标准,这种处理技术操作容易设备简单,可是成本比较高,对低浓度的含氟废水处理效果好些,对高含量氟废水处理效果就不是很好了,因此,这种处理技术现在应用的并不是很广泛

2.2 吸附法及其应用

这种废水处理技术是把含氟的废水经过装有氟吸附剂的设备,让氟和吸附剂里的基团及离子发生交换,并留在吸附剂上,从而除去氟离子,这种吸附剂能够再生以恢复交换功能,因吸附的过程为接触法表面反应,仅能应用在含氟量较低的废水里,也可应用在浓度在30mg/L 预处理之后的废水深度处理当中通常氟吸附剂主要分为天然高分子类无机类及稀土类天然高分子类的吸附剂主要有粉煤褐煤茶叶质铁壳聚糖及功能纤维等吸附剂;无机类主要有铝土矿活性氧化铝聚合铝盐活性氧化镁及分子筛等吸附剂;稀土类则是通过TiLa Ce 等稀土水合物有选择地和氟离子交换以达到废水净化目的,这种含氟废水处理方法是深度处理,有良好处理效果,可是因吸附容量低床层损耗再生和再生液的处理等比较复杂,让这种处理技术实用性受到较大限制,还需要进一步加强研究,以提高这种处理技术的有效应用性

2.3 电渗析法离子交换法及应用

电渗析法是运用膜分离技术,并在外加直流的电场作用之下,运用离子交换膜透过性选择性让废水里的阳离子阴离子可作定向地迁移,电渗析法是交换树脂的一种应用形式此处理技术能够有效除去氟钙及硫酸根等离子,可也具有耗电量大装置复杂维修的强度大及技术要求严等缺点,并且当废水里有较高价位的金属离子时,就可能造成膜中毒,还会造成电极损害

离子交换树脂处理技术主要原理是运用树脂及溶液离子交换去除氟,这种处理技术的除氟效率及交换能力都比较高,可是树脂的价格比较昂贵,其再生费用也比较高,在工业化的含氟废水处理中应用的很少,不过它的另一种应用形式,电渗析法应用还是较广泛的像昆明的冶炼厂刚开始运用了石灰/碱式的氯化铝絮凝法进行含氟废水处理,可是除氟效果并不理想,然后又进一步运用了电渗析法再处理的,不仅有效除去了氟离子,还进一步这样除去了镁离子钙离子氯离子及硫酸根等,达到了良好处理效果

3 结束语

含氟废水处理技术是比较多的,在实际应用中,很多处理技术均会有用到的可能性,并且每种处理技术均有它的优势及缺点存在,实际应用的时候,要依据具体情况进行恰当处理技术选择,避免产生二次污染,可多种处理技术联合应用,并不断加强新工艺及新材料研究开发应用,以达到降低废水去氟的良好效果

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