钙盐沉淀法处理氟微量超标饮用水
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含氟废水处理技术详解按照国家工业废水排放标准,氟离子浓度应小于10 mg/L;对于饮用水,氟离子浓度要求在1mg/L以下。
含氟废水的处理方法有多种,目前工程中应用最多的为化学沉淀、絮凝沉淀、吸附三种处理工艺。
一、化学沉淀法对于高浓度含氟工业废水,一般采用钙盐沉淀法,即向废水中投加石灰,使氟离子与钙离子生成CaF2沉淀而除去。
该工艺具有方法简单、处理方便、费用低等优点,但存在处理后出水很难达标、泥渣沉降缓慢且脱水困难等缺点。
氟化钙在18 ℃时于水中的溶解度为16.3 mg/L,按氟离子计为7.9 mg/L,在此溶解度的氟化钙会形成沉淀物。
氟的残留量为10~20 mg/L时形成沉淀物的速度会减慢。
当水中含有一定数量的盐类,如氯化钠、硫酸钠、氯化铵时,将会增大氟化钙的溶解度。
因此用石灰处理后的废水中氟含量一般不会低于20~30mg/L。
石灰的价格便宜,但溶解度低,只能以乳状液投加,由于生产的CaF2沉淀包裹在Ca(OH)2颗粒的表面,使之不能被充分利用,因而用量大。
投加石灰乳时,即使其用量使废水pH达到12,也只能使废水中氟离子浓度下降到15 mg/L左右,且水中悬浮物含量很高。
当水中含有氯化钙、硫酸钙等可溶性的钙盐时,由于同离子效应而降低氟化钙的溶解度。
含氟废水中加入石灰与氯化钙的混合物,经中和澄清和过滤后,pH为7~8时,废水中的总氟含量可降到10 mg/L 左右。
为使生成的沉淀物快速聚凝沉淀,可在废水中单独或并用添加常用的无机盐混凝剂(如三氯化铁)或高分子混凝剂(如聚丙烯酰胺)。
为不破坏这种已形成的絮凝物,搅拌操作宜缓慢进行,生成的沉淀物可用静止分离法进行固液分离。
在任何pH下,氟离子的浓度随钙离子浓度的增大而减小。
在钙离子过剩量小于40mg/L时,氟离子浓度随钙离子浓度的增大而迅速降低,而钙离子浓度大于100mg/L时氟离子浓度随钙离子浓度变化缓慢。
因此,在用石灰沉淀法处理含氟废水时不能用单纯提高石灰过剩量的方法来提高除氟效果,而应在除氟效率与经济性二者之间进行协调考虑,使之既有较好的除氟效果又尽可能少地投加石灰。
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摘要介绍了国内外含氛废水治理技术的特点,结合工厂实际情况,提出絮凝一气浮处理含氛度水的一种新工艺。
在工业上,含氟矿石开采、金属冶炼、铝加工、炼焦、玻璃、电子、电镀、化肥、农药等行业排放的废水中常含有高浓度的氟化物。
对于这些含氟废水,目前国内大多数生产厂尚无完善的处理设施,所排放的废水中氟含量超过国家排放标准,严重污染环境。
按照国家污水综合排放标准,氟离子浓度应小于10mg/L;对于饮用水,氟离子浓度要求在1mg/L以下。
目前国内外常用的含氟废水处理方法大致分为两类,即沉淀法和吸附法。
化学沉淀法是通过投加钙盐等化学药品,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。
该方法简单、处理方便,费用低,但石灰溶解度低,只能以乳状液投加,且产生的CaF2沉淀包裹在Ca(OH)2颗粒的表面,使之不能被充分利用,因而用量大。
处理后的废水中氟含量一般只能下降到15mg/L,很难达到国标一级标准。
而且存在泥渣沉降缓慢,脱水困难,处理大流量排放物周期长,不适应连续处理连续排放等缺点。
吸附法是指含氟废水流经接触床,通过与床中固体介质进行离子交换或化学反应,去除氟化物。
这种方法只适用于低浓度的含氟废水或经其他方法处理后氟化物浓度降至10~20mg/L的废水。
而且接触床的再生及高浓度再生液的处理是整个运行过程中不可缺少的一部分,接触床频繁的再生使运行成本较高。
此外,还有冷冻法、离子交换树脂除氟法、超滤除氟法、电渗析等,但因为处理成本高,除氟效率低,至今多停留在实验阶段,很少推广应用于工业含氟废水治理。
絮凝一气浮处理含氟废水新工艺是在传统工艺的基础上,采用絮凝一气浮一吸附相结合的工艺处理含氟废水。
1.基本原理利用铝离子的三种机理来去除氟离子,即:(1)吸附。
铝盐絮凝除氟过程中生成的具有很大表面积的无定性Al(OH)3(am)原体对氟离子产生氢键吸附,氟离子半径小,电负性强,这一吸附方式很容易发生。
(2)离子交换。
工厂含氟废水的处理流程通常包括以下几个关键步骤,并且在处理过程中需要注意以下事项:处理流程:1.预处理:o pH值调节:首先,需要根据废水中的氟离子浓度和其它杂质成分,调整废水的pH值至适合后续处理的范围。
例如,可以使用石灰乳(Ca(OH)₂)或硫酸铝(Al₂(SO₄)₃)等化学药剂中和酸性废水,使其趋于中性或偏碱性,以便利于氟离子与钙离子或其他金属离子形成沉淀。
2.化学沉淀法:o沉淀反应:向废水中加入氯化钙(CaCl₂)或其他能与氟离子形成难溶盐的物质,如铝盐或铁盐,使氟离子转化为CaF₂或AlF₃等沉淀物。
o絮凝沉淀:可能还需要加入絮凝剂如聚丙烯酰胺等,促使沉淀物快速聚集长大,易于沉降分离。
3.固液分离:o沉淀池:在沉淀池中让沉淀物自然下沉,然后通过底部刮泥机收集上部清澈的废水。
o过滤:对于细小的悬浮物或未能有效沉淀的氟化物,可进一步通过砂滤、斜板沉淀池或者压滤等方式进行固液分离。
4.深度处理:o吸附法:利用活性炭、沸石或专用的除氟吸附剂,通过物理吸附或离子交换方式进一步去除废水中的氟离子。
o离子交换法:使用特定的离子交换树脂去除剩余的氟离子。
o膜处理技术:如反渗透(RO)、纳滤(NF)等高效分离技术也可用于深度脱氟。
5.最终处理:o中和与pH调整:确保处理后的废水pH值符合排放标准,必要时再次进行中和调节。
o消毒:如果废水还需回用或直接排放,可能需要进行消毒处理,确保无害化。
注意事项:•精确计量:投放化学药剂时要精确控制剂量,防止过量导致药剂浪费或不足导致处理效果不佳。
•pH监控:持续监测废水的pH值变化,以确保最佳反应条件。
•安全防护:处理过程中产生的某些物质可能有毒有害,操作人员需做好个人防护措施。
•沉淀物处置:沉淀出的含氟固废需要按照危险废物管理规定妥善处置,不可随意堆放。
•水质检测:处理后的废水需定期进行氟离子浓度和其他污染物指标的检测,确保达标排放。
•节能与资源回收:考虑在处理过程中如何节约能源,并探索氟资源回收的可能性,如通过热处理得到氟化盐再利用。