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        含氟廢水深度處理的研究

        2013-05-11 10:50:38王誠(chéng)
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        王誠(chéng)

        (沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽(yáng) 110043)

        1 氟化物的來(lái)源

        在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件表面加工生產(chǎn)中,大量 HF(還有部分 NaF、NH3HF、NaSiF6等)用來(lái)清洗及腐蝕零件等,起反應(yīng)產(chǎn)物主要是F-離子。氟化物槽液使用一段時(shí)間后,其有效成分逐漸降低,調(diào)整后達(dá)不到工藝要求時(shí),槽液將報(bào)廢排放。報(bào)廢的槽液濃度高無(wú)法處理,只能分若干次投入漂洗水中,隨漂洗水一同處理。

        2 氟化物通常處理方法

        氟化物通常采用鈣沉淀法,化學(xué)反應(yīng)方程式:Ca2++2F-=CaF2,由于 CaF2的溶解度是 16mg/L,即使加入過(guò)量的 Ca2+,使 Ca2+生成CaF2,理論上還是有8mg/L的F-存在于溶液中。在生產(chǎn)上,處理含氟廢水,含氟量能處理到15~20mg/L,要使含氟廢水處理到10mg/L內(nèi)的排放標(biāo)準(zhǔn),就需要對(duì)含氟廢水進(jìn)行深度處理。

        3 氟化物的深度處理試驗(yàn)

        3.1 調(diào)整pH值試驗(yàn)

        3.1.1 氟廢水和氯化鈣水溶液成酸性,氟化鈣的生成及沉淀需在堿性條件下進(jìn)行,為了保證氯化鈣等量投加和氟化鈣沉淀,需調(diào)整含氟廢水呈堿性。考慮藥品價(jià)格和使用方便,選擇氫氧化鈉調(diào)整pH值,為確保廢水處理效果,進(jìn)行了調(diào)整pH值試驗(yàn)。

        3.1.2 1配制含氟水樣:濃度200mg/L、100mg/L、50mg/L 并分別調(diào) pH 值為 7、8、9、10、11各1升共15個(gè)水樣。

        3.1.3 計(jì)算投加氯化鈣量需投加氯化鈣584mg、292mg、146mg。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1。

        表1

        表2

        表3

        表4

        從試驗(yàn)結(jié)果看出pH值10、11時(shí)處理效果較好,濃度值相差也不大,所以選擇pH值為10。

        3.2 靜置時(shí)間試驗(yàn)

        3.2.1 廢水pH值調(diào)整到10后,按氟量投加氯化鈣,攪拌5~10分鐘后,廢水需靜置處理,為確定靜置處理多長(zhǎng)時(shí)間沉淀效果好,進(jìn)行如下試驗(yàn)。

        3.2.2 試驗(yàn)過(guò)程。用規(guī)格250ml量筒取加藥后廢水水樣到250ml,靜置不同時(shí)間觀察沉淀效果,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

        試驗(yàn)結(jié)果是120~180分鐘時(shí)沉淀效果較好

        3.2.3 結(jié)論是120~180分鐘時(shí)沉淀效果較好,但沉淀時(shí)間太長(zhǎng),在生產(chǎn)中廢水量大無(wú)法沉淀過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間,為此考慮在廢水中投加混凝劑。

        3.3 混凝劑的選擇及試驗(yàn)

        3.3.1 混凝劑是為了使廢水中的固體顆粒及膠體微粒脫穩(wěn)沉淀而投加的輔助藥劑,選擇原則是混凝效果好、價(jià)廉易得、使用方便。目前應(yīng)用最廣的是鋁鹽和鐵鹽,鐵鹽形成的絮凝體較緊密易沉淀,但腐蝕性強(qiáng),易吸水潮解,不易保管。鋁鹽混凝效果好,使用方便,出水水質(zhì)好,硫酸鋁是鋁鹽中價(jià)格最低,且保管使用方便,所以選擇硫酸鋁。

        3.3.2 廢水中加入CaCl2后加入硫酸鋁,攪拌5~10分鐘,用規(guī)格250ml量筒取廢水樣到250ml,靜置不同時(shí)間觀察沉淀效果。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

        試驗(yàn)結(jié)果是20~30分鐘時(shí)沉淀效果較好,時(shí)間也可滿足生產(chǎn)要求。

        取上清液化驗(yàn),含氟濃度約在11.5mg/L,pH值為7.5,還需進(jìn)一步處理。

        3.3.3 為了進(jìn)一步提高沉淀效果降低含氟濃度,需在投加鈣離子和氫氧根離子,氫氧化鈣含有這兩種成分。投加氫氧化鈣調(diào)整pH值為10,讓廢水二次沉淀,為提高沉淀效果,在沉淀前加入助凝劑。

        3.3.4 助凝劑是在單用混凝劑不能取得良好的效果時(shí),投加輔助藥劑來(lái)提高混凝效果,這種輔助藥劑稱為助凝劑。為了使用方便,選擇了濃度17%的聚丙烯酰胺,它有巨大的線性分子,每個(gè)大分子由許多鏈節(jié)組成,它的鏈節(jié)對(duì)水中膠體微粒有極強(qiáng)的吸附作用,會(huì)吸附和鏈接膠體微粒,形成大的絮團(tuán),共同沉降。

        在調(diào)整pH值為10的廢水中,加入聚丙烯酰胺,攪拌5~10分鐘,取水樣化驗(yàn),靜置不同時(shí)間,化驗(yàn)含氟濃度。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。從表4中看出,隨時(shí)間的延長(zhǎng),氟濃度慢慢降低,為了加快氟的沉降時(shí)間,使氟濃度降低,需采用固液分離設(shè)備。

        3.4 沉淀設(shè)備的選擇

        選用沉淀設(shè)備分離氟化鈣,此方法還能去除廢水中的重金屬離子。沉淀設(shè)備分為平流式、豎流式和輻射式三種,依據(jù)含氟水量及處理站的布局等因素,選擇了沉淀效果好,施工簡(jiǎn)單,相對(duì)照價(jià)較低的平流式斜板沉淀設(shè)備。主要特點(diǎn)是在沉淀池內(nèi),增設(shè)了傾斜60度隔板設(shè)施,能使沉淀物順利滑下,且隔板的安裝相對(duì)增加了沉淀池的面積,也改善了水利條件,能大幅度提高沉淀效率。濃度為11.5mg/L的含氟廢水經(jīng)平流式斜板沉淀設(shè)備的處理,出水濃度降低到5.86mg/L。

        4 處理工藝及概要

        4.1 工藝流程

        采樣化驗(yàn)→加藥→靜置→分離上清液→加藥→斜板沉淀→排放

        4.2 工藝概要

        4.2.1 集中氟廢水到調(diào)節(jié)池內(nèi),化驗(yàn)含氟濃度、pH值。

        4.2.2 加入片狀氫氧化鈉并攪拌,調(diào)pH值達(dá)到10為止。

        4.2.3 按調(diào)節(jié)池內(nèi)氟總量計(jì)算投加氯化鈣,并按比例投加硫酸鋁,攪拌5~10分鐘,靜置20~30分鐘。

        4.2.4 取上清液打入氫氧化鈣池內(nèi),調(diào)pH值達(dá)到10。

        4.2.5 廢水流入斜板沉淀設(shè)備,在設(shè)備混合區(qū)按廢水量0.1%投加聚丙烯酰胺,混合后進(jìn)入斜板沉淀區(qū),上清液順管線流入排水井。

        4.2.6 定期采排水井水樣,若不達(dá)標(biāo)要按工藝重新調(diào)試,確保達(dá)標(biāo)排放。

        結(jié)語(yǔ)

        處理含氟廢水后產(chǎn)生的污泥主要成分是氟化鈣,需集中后固液分離去除水分,干泥排放到國(guó)家環(huán)保固廢中心統(tǒng)一處置。處理含氟廢水達(dá)標(biāo)排放是現(xiàn)在必須做的工作,我們下一步的工作重點(diǎn)應(yīng)該是,電鍍生產(chǎn)線上選用無(wú)污染藥品,杜絕使用污染物也不制造污染物,實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

        [1]劉天齊,等.環(huán)境工程學(xué)[M].北京:中國(guó)大百科全書(shū)出版社.

        [2]蘇會(huì)東,等.廢水治理[M].沈陽(yáng):沈陽(yáng)工業(yè)學(xué)院.

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