含氟废水的处理研究(共12篇)
含氟废水的处理研究 篇1
含氟废水的来源较广,若处理不当,将会污染环境。目前已有一些除氟技术,如石灰沉淀法、活性氧化铝吸附法、电渗析法和离子交换法等,但寻求比较经济有效的方法仍是人们关心的问题[1]。粉煤灰是火力发电厂产生的固体废弃物,每吨燃煤就会产生(250—300)kg粉煤灰,我国每年排放的粉煤灰超过1亿t,且逐年上升。据有关报道,我国目前粉煤灰的利用率不到30%,且大多用于筑路和建筑等。因此,合理利用粉煤灰,并将其资源化具有重大意义[2]。理化研究指出,粉煤灰含有活性成分,可应用于吸附一些重金属离子和阴离子[3]。本文以粉煤灰为吸附剂,吸附处理模拟废水中的氟,既可提高废水处理的经济效益,又可以解决粉煤灰对环境的污染问题。
1实验部分
1.1仪器
HZQ-C双层恒温振荡器;TB-214型号电子天平;VIS-7220可见分光光度计;CHN868系列p H计。
1.2药品
硝酸镧,茜素络合指示剂,丙酮,乙酸钠,氟化钠,氢氧化钠,盐酸等。
1.3吸附剂
粉煤灰取自抚顺市某热电厂,为1级粉煤灰,成分如表1[4]所示。
1.4实验方法
粉煤灰的预处理:将取来的粉煤灰置于托盘中,用自来水清洗,静置片刻,至泥水分离时,即可除去上层污水[5],下层的粉煤灰则用托盘盛放,于100℃下在烘箱中烘干、研磨后置于塑料袋中密封装好,并贴上标签备用,这样可除去附着在粉煤灰上的油污。
实验步骤:以氟化钠配置一定浓度的模拟废水,加入粉煤灰,于双层恒温振荡器上振荡,一定时间后取适量溶液过滤,滤液中氟的浓度用氟试剂比色法于620 nm波长处测定,并计算模拟废水中氟的去除率。
1.5标准曲线
用分光光度法绘制标准曲线,得线性方程为Y=0.018 24+1.846 2 X,R2值为0.992。
2结果与讨论
2.1吸附时间的影响
取100 m L浓度为260 mg/L的含氟模拟废水于250 m L锥形瓶中,向其中加入8 g的粉煤灰,在25℃条件下,以150 r/min的速度进行振荡,一定时间后取出,取样分析,结果如图1所示。
图1表明:在(0—40) min内粉煤灰对含氟废水的去除率随着搅拌时间的延长而迅速增加。在(40—100) min内去除率略有下降,表明此时粉煤灰量吸附已达饱和,并出现解吸现象。吸附时间的延长并没增加氟离子的去除率,且废水处理成本会增加,综合考虑,选择处理时间为40 min。
2.2 粉煤灰投加量的影响
取80 mL浓度为260 mg/L的含氟废水,分别向其中加入一定量的粉煤灰,于25 ℃条件下以150 r/min的转速振荡40 min,过滤,分别计算去除率(图2)。
从图2可以看出,增大粉煤灰的投加量,去除率也随之增大。在粉煤灰投加量为1 g到4 g时去除率从20.1%变化到79.7%,变化幅度很大,但是当加入量增加到6 g、8 g时,去除率变化幅度很小。因此考虑到实际废水处理中应用,选择粉煤灰投加量为4 g,这样既能保证较高的去除率,又可以减小污泥的后续处理量。
2.3 溶液初始浓度的影响
称取4 g粉煤灰6份,分别加到80 mL浓度为100 mg/L 、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、500 mg/L的含氟废水中,于25 ℃条件下以150 r/min的转速振荡40 min,过滤,分别计算去除率(图3)。
图3表明,粉煤灰对不同浓度的含氟废水,都具有一定的去除能力,对于含氟量小于300 mg/L的废水,去除率可达80% 以上。
2.4 溶液pH的影响
称取4 g粉煤灰6份,依次加入80 mL浓度为260 mg/L的含氟废水,用盐酸调节溶液pH值为1,2,3,4,6,8。在25℃下,以150 r/min的速度振荡40 min,过滤,分别计算去除率(图4)。
图4说明了在酸性条件下,除氟效果较好。是因为H+使粉煤灰颗粒周围的双电层压缩,从而使水中的阴离子更易被吸附,故粉煤灰除氟效果较好。pH<2时,除氟率降低较大,原因是在酸性溶液中F—有一部分以HF形式存在。同时实验表明:酸性含氟废水经粉煤灰处理后,pH值增加,说明粉煤灰具有一定中和作用。
2.5 吸附温度对去除率的影响
分别在20,25,30,35,40,45℃下,用4 g粉煤灰在恒温振荡器上吸附处理80 mL含氟水样40 min。过滤后测定水样中剩余氟离子浓度,计算去除率(图5)。
由图5可以看出,随着温度的升高,氟离子的去除率降低,但趋势很缓慢,说明温度对粉煤灰吸附处理效果影响不明显,粉煤灰对氟离子的吸附既有物理吸附又有化学吸附。
3 结论
(1) 吸附时间对含氟模拟废水的去除率影响较大,吸附平衡时间为40 min。(2) 对于浓度为260 mg/L的含氟废水80 mL,粉煤灰的最佳投加量为4 g,去除率为79.7%。(3) 粉煤灰对不同浓度的含氟废水,都具有一定的去除能力,对于含氟量小于300 mg/L的废水,去除率可达80% 以上。(4) 溶液的pH对粉煤灰吸附氟离子的效果影响较大,酸性条件有利于吸附。(5) 随着温度的升高,氟离子的去除率降低,但效果影响不明显。
参考文献
[1] Patason J W著.汪大荤,译.工业废水处理技术手册.北京:化学工业出版社,1993
[2]周珊,武明丽.粉煤灰-石灰法处理含氟废水的研究.煤炭科学技术,2006;34(2):60—62
[3]阎存先,谭奎.含氟废水的粉煤灰吸附研究.上海环境科学,1997;16(7):30—34
[4]赵艳锋,胡亚楠,宿伟.粉煤灰处理含铬废水的研究.粉煤灰综合利用,2010;1:40—42
[5]胡巧开.粉煤灰对甲基橙的吸附研究.上海化工,2004;8:10—12
含氟废水的处理研究 篇2
用单纯的石灰中和沉淀法处理高浓度酸性含氟废水很难达到排放标准(≤10 mg・L-1). 试验采用两步中和沉淀法处理稀土冶炼产生的酸性高氟废水, 即分两次投加石灰乳, 并用PAM作为混凝剂. 结果表明, 采用该工艺处理后的出水含氟量低于5 mg・L-1, 重金属离子含量也可达到排放标准, 同时可提高石灰的利用率和改善处理效果.
作 者:朱义年 许立巍 张学洪 王敦球 Zhu Yinian Xu Liwei Zhang Xuehong Wang Dunqiu 作者单位:桂林工学院资源与环境工程系,广西,桂林,541004 刊 名:稀有金属 ISTIC PKU英文刊名:CHINESE JOURNAL OF RARE METALS 年,卷(期):2005 29(3) 分类号:X703.1 X751 关键词:酸性含氟废水 两步中和 混凝沉淀★ 二硫氰基甲烷杀菌剂生产废水处理工艺研究
★ 膜生物反应器处理高浓度青霉素废水中试试验研究
★ 改性黏土对染料工艺废水处理的研究
★ 屠宰废水处理工艺研究及设计
★ 混凝土加速试验研究论文
★ 对医院感谢信
★ 电凝聚气浮对南湖水净化的试验研究
★ 小型螺旋桨飞机动力装置特性试验研究
★ 废轮胎流化床气化特性试验研究
含氟废水的处理研究 篇3
关键词:含油废水;吸附;改性锯末;反应条件
Abstract: Oily wastewater has a very wide range of sources, oil pollution, plants, soil and water ecological system will have a significant impact. In this paper, the industrial waste sawdust was modified through chemical or physical methods to deal with oily wastewater. The modified sawdust dosing quantity, pH value and reaction temperature were studied on treatment effect. The results showed that the treatment effect of chemical modification sawdust is better than that of physical modified sawdust; the optimal dosing quantity of chemical modified sawdust in 100 ml oily wastewater is 4.0 g, the optimum reaction temperature is 30 ℃, the optimum initial pH is 4.0.
Key Words:oily wastewater; adsorption; modified sawdust;reaction conditions
1引言
含油废水的来源非常广泛,除了石油开采及加工工业排出大量含油废水外,固体燃料热加工、纺织工业中的洗毛废水、轻工业中的制革废水、铁路及交通运输业、屠宰及食品加工业以及机械工业中车削工艺产生乳化液等均排放含油废水[1]。含油废水排放后会对生态系统、植物、土壤和水体等造成严重影响[2-5]。最常用的含油废水处理方法有膜分离技术、磁吸附分离技术、高级氧化技术、声波、超声波和微波技术等[6]。但这些方法成本较高,目前很多学者开始重视廉价高效替代技术的研究及其工程应用[7-9]。
锯末作为一种废弃物,成本低廉,且具有高的比表面积,有较高化学活性,具有天然高分子物质构成,比纤维材料更加容易交联,不易溶于水的特点。对锯末进行改性的目的是增大锯末的比表面积,改善锯末的吸附性能[10]。对锯末的改性主要有物理改性和化学改性。物理改性主要是通过一定的物理方法使锯末转变为活性炭,从而加强锯末对含油废水中油类的的吸附性能。化学改性主要是通过一定的化学方法改善锯末表面的官能团以及其周边环境的构造,从而提高锯末与油类的结合能力[11]。本文以含油废水作为处理对象,研究改性锯末的投加量、反应时间、最佳反应温度等因素对处理效果的影响。
2 材料与方法
2.1 实验原料和试剂
实验用锯末来自家具厂,使用前清洗除去泥土和灰尘,用蒸馏水浸泡洗涤至中性,105℃烘干备用。实验用含油废水为自制模拟废水,每1L蒸馏水中加300ml蓖麻油配成。
2.2 实验仪器
梅特勒AE-100电子天平(瑞士);旋转蒸发仪(南京金正教学仪器有限公司);SHZ 型水浴恒温振荡器(龙口市先科仪器公司);精密恒温水浴锅(江苏金坛市医疗仪器厂);马弗炉(上海鹏顺科技仪器有限公司);电热鼓风干燥箱(山东省龙口市电炉制造厂);磁力加热搅拌器(江苏省金坛市医疗仪器厂);玻璃仪器等。
2.3 实验方法
2.3.1 锯末改性
物理改性:取适量2.1处理干净的锯末装入坩埚内,用电炉加热炭化3h,炭化后的锯末放入马弗炉,在850℃继续灰化4h,然后研磨过200目筛备用。
化学改性:取适量2.1处理干净的锯末,用饱和KOH溶液浸泡4h后用蒸馏水洗涤至中性,105℃下烘干,装入坩埚内,用电炉加热炭化3h,炭化后的锯末放入马弗炉,在850℃继续灰化4h,然后研磨过200目筛备用。
2.3.2 含油废水测定方法
按照《水和废水监测分析方法》中的重量法测定,以盐酸酸化水样用石油醚萃取矿物油,蒸馏石油醚后,称其重量。
2.3.3 含油废水处理
(1)改性锯末投加量的影响:分别取1.0g、2.0g、3.0g、4.0g、5.0g物理改性、化学改性的锯末,加入100ml配好的含油废水中,在水浴温度30℃下反应2h,计算油的去除率,选择最佳投加量。
(2)反应温度的影响:取5份4.0g化学改性的锯末,加入100ml配好的含油废水中,分别在10℃、20℃、30℃、40℃、50℃下反应2h,计算油的去除率选择最佳反应温度。
(3)pH值的影响:取5份4.0g化学改性的锯末,加入100ml配好的含油废水中,在水浴温度30℃,pH值为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0条件下反应2h,计算油的去除率,选择最佳反应pH值。
2.3.4 数据计算
油的去除率w=(m1-m2)/m0
式中w为油的去除率;m1为处理前油和容器的质量;m2为处理后油和容器的质量;m0为50ml含油废水中油的质量;m1-m2为处理后剩余油的质量。
3 结果与讨论
3.1改性锯末投加量对油的去除效率的影响
物理改性锯末投加量对含油废水处理效率影响见图1,化学改性锯末投加量对含油废水处理效率影响见图2。
图1物理改性锯末投加量对油的去除率的影响
从图1中可以看出含油废水中油的去除率随着物理改性锯末投加量的加大有先变大后变小的趋势,当100ml含油废水中物理改性锯末的投加量为3.0g时,油类去除率最高为72.13%。
图2化学改性锯末投加量对油的去除率的影响
从图2中可以看出油的去除率随化学改性锯末投加量的加大有先变大后减小的趋势,当化学改性锯末投加量为4.0g时含油废水中的油类去除率最高为82.04%。当投加量小于4.0g时,随着化学改性锯末投加量增大,油的去除率增大。当投加量大于4.0g时,油的去除率反而下降。
对比图1和图2数据,化学改性锯末对含油废水的处理效果明显优于物理改性锯末对含油废水的处理效果。
3.2反应温度对油的去除效率的影响
反应温度对含油废水处理效率影响见图3。
图3 反应温度对含油废水处理效率影响
从图3可以看出含油废水中油类的去除率随反应温度的变化而变化,当反应温度升高时油的去除率有先变大后减小的趋势,当反应温度达到30℃时含油废水中油类的去除率最高为85.14%。
3.3 pH值对油的去除效率的影响
pH值对含油废水处理效率影响见图4。
图4 pH值对含油废水处理效率影响
从图4可以看出油的去除率随pH加大有先变大后减小的趋势,当pH为4.0时油类的去除率最高为90.18%。
4结论
(1)化学改性锯末对含油废水中油的去除效果比物理改性锯末效果好,经过KOH改性处理的锯末制得的活性炭吸附能力更强。
(2)改性锯末的投加量对含油废水中油的去除率影响较大。实验数据表明,100mL含油废水中化学改性锯末投加量为4.0g时,油的去除率最大。
(3)随着反应温度的升高,含油废水中油的去除率升高,但当温度超过30℃时,处理效果反而下降,主要原因为温度过高会影响改性锯末的吸附作用。改性锯末处理含油废水的最佳水浴温度为30℃。
(4)反应初始pH值对油的处理效率也有影响,最佳pH值为4.0,初始pH值小于4.0时,随着pH升高油的去除效率增加,初始pH值超过4.0,油的去除效率反而下降。
参考文献:
[1] 高延耀,顾国维,周琪.水污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2007,57~60.
[2] 张心意.粉煤灰处理含油废水的试验研究[J]. 大连民族学院学报,2011,26(1):24~26.
[3] 翟清明, 张雪萍, 杨旭. 含油污水对芦苇沼泽土壤线虫群落组成及多样性的影响[J]. 湿地科学, 2014.
[4] 赵光楠, 马晓薇, 吴德东. 油田含油污水处理方法对比研究[J]. 环境科学与管理, 2014, 39:126-128.
[5] 曹春艳, 杨宇华, 李佳慧,等. 膨润土有机改性及其对含油废水的吸附性能[J]. 黑龙江科技大学学报, 2015, 25.
[6] 杨瑞洪.含油废水处理技术的研究进展[J].扬州工业职业技术学院,2010,7(2):32~33.
[7]史晓燕, 肖波, 李建芬,等. 锯末在重金属废水处理中的应用[J]. 工业水处理, 2007, 27(4):9-12.
[8] 吴春,高彦杰.玉米芯吸附处理工业废水中染料的方法研究.食品科学,2007,28(3):6~7.
[9] 刘晓艳, 刘芳佞. 锯末吸附处理染料废水的初步研究[J]. 工业安全与环保, 2010, 36:22-23.
[10] 刘汉利. 改性粉煤灰处理含油废水的研究. 电力环境保护, 2001, 17(1): 15~52.
[11] 陈晓玲. 活性炭处理含油废水技术试验. 实验科学与技术, 2006, 4(5): 27~28.
含氟废水的处理研究 篇4
关键词:含氟废水,化学沉淀,絮凝沉淀,正交实验
氟是一种微量元素, 饮用水含氟量在0.4~0.6mg/L范围内对人体无害, 而长期饮用含氟量大于1.5mg/L以上的高氟水则会给人体健康带来不利影响。某些高浓度含氟工业废水的排放, 容易对地表及地下水资源造成污染, 从而对人体健康带来很大威胁, 所以必须对含氟工业废水加以治理。
某化工有限公司产品主要包括磷酸及磷铵等, 其工艺废水中含有高浓度的氟离子及TP。根据当地环保部门的要求, 本项目的出水全部外排, 其出水标准执行《污水综合排放标准》GB8978-1996中的一级排放标准。
本研究针对项目的具体情况, 通过水质分析及现场实验, 最终确定含氟废水的处理工艺。
1 实验过程及结果
现场试验分3个阶段, 即:水质分析试验阶段、单因素试验阶段和正交试验阶段。
1.1 水质分析试验阶段
由于厂区含氟生产废水首先排至渣场, 经过渣场的层层过滤作用, 排至调节池的废水中悬浮物不可见 (目测) 。实验中取污水站调节池的废水4~5 L (连续取14 d) , 主要对废水中的氟离子浓度、TP和CODCr进行分析。
水中氟化物的测定方法主要有离子色谱法、氟离子选择电极法、氟试剂比色法、茜素磺酸锆比色法和硝酸钍滴定法[1]。其中氟离子电极法选择性好, 使用范围宽, 水样浑浊、有颜色均可测定, 测定范围为0.05~1 900 mg/L。因此实验中氟离子浓度采用电极法测定。TP的测定方法主要有离子色谱法、钼锑抗分光光度法、钼酸铵比色法等[1], 本实验中采用钼酸铵比色法测定TP浓度。
通过对污水站调节池的水质分析可知, 进水中氟离子浓度约为1 200 mg/L, TP浓度约为5 000mg/L, COD可忽略不计。通过理论计算, 去除废水中氟离子以及TP, 则每1 L废水中石灰的理论投加量为16.9 432 g, 该理论投加量将作为后续实际实验石灰投加量的基准数值。
1.2 单因素试验阶段
1.2.1 Ca (OH) 2的投加量
取混合废水1 L, 以实验水质的石灰理论投加量为依据, 维持废水pH值在11.5左右, 依次投加不同量的石灰溶液, 沉淀1 h, 测定出水中氟离子的浓度, 结果见图1。
由图1可见, 出水中氟离子的浓度随着实际/理论投加比例的增加而减低, 当该比例达到2.5时, 出水中氟离子的质量浓度可降至10 mg/L以下, 当该比例增加至2.7时, 出水中氟离子约9.5 mg/L。
1.2.2 沉淀 (反应) 时间
取混合废水1 L, 投加1.5倍理论投加量的石灰溶液, 维持废水p H值在11.5左右, 搅拌停止后开始计时, 在不同的沉淀时间下取样, 测定出水中氟离子浓度, 结果见图2。
由图2可见, 氟离子浓度随反应时间增加而降低, 在反应0.5 h时达到约30 mg/L, 到1 h后浓度为27.9 mg/L。之后随着反应时间的增加, 氟的去除趋于平稳。
1.2.3 PAM投加量
取混合废水1 L, 投加1.5倍理论投加量的石灰溶液, 维持废水p H值在11.5左右, 投加不同量的PAM (浓度为0.1%) 对废水进行絮凝沉淀, 时间为1 h, 测定出水中氟离子的浓度, 结果见图3。
由图3可见, 出水中氟离子浓度随PAM投加量的增加而少量降低, 当PAM投加量为2 mL时, 出水氟离子浓度可降至15 mg/L左右;之后随着PAM投加量的增加, 出水氟离子浓度降低的程度趋于平稳。
1.2.4 pH值
取混合废水1 L, 投加1.5倍理论投加量的石灰溶液, 用盐酸调节溶液pH值, 沉淀1 h, 测定出水中氟离子的浓度, 结果见图4。
由图4可见, 当pH值为6.5左右时, 出水中氟离子浓度最低。
1.2.5 分次投加实验
分别取两份混合废水各1 L, 一份直接投加2.7倍理论投加量的石灰溶液, 充分混合后沉淀1 h, 测定出水中氟离子的平均浓度为12.6 mg/L;另一份先投加1.8倍理论投加量的石灰溶液, 充分混合后沉淀1 h, 取上清液再投加0.9倍理论投加量的石灰溶液, 再次沉淀后测定出水中氟离子的平均浓度为9.5 mg/L。由实验结果可见, 分级投加石灰溶液效果较好。
1.3 正交试验阶段
本正交实验确定Ca (OH) 2投加量、pH值、PAM投加量为影响出水氟离子浓度的主要因素。各因素选取4个水平, 采用L16 (43) 正交表设计实验。3因素及4水平具体如下:
A:Ca (OH) 2理论/实际投加比例
B:pH值;
C:PAM投加量。
其数值分别为:
A1=1.8、A2=2.2、A3=2.6、A4=3.0;
B1=5.5、B2=6.0、B3=6.5、B4=7.0;
C1=0.5 mL、C2=1 mL、C3=1.5 mL、C4=2.0 mL。
取1L混合水样, 进行正交试验。实验结果见表1。
由表1可见, pH值对于出水氟离子浓度影响最大, 其次为Ca (OH) 2理论/实际投加比例, 最后为PAM投加量。另外, 由表1中还可以看出, 除氟效果最佳的组合是A1B4C4。
2 污水处理站工艺流程
通过参考其它文献可知[2,3], 当水中含有氯化钙等盐类时, 由于同离子效应可进一步降低CaF2在水中的溶解度, 因而增加了除氟能力。另外, 投加铝盐可以起到助凝剂的作用, Al3+与F-形成的络合物、Al3+水解产生的水合物具有吸附作用。根据试验及相关文献资料[4,5], 初步拟定本污水处理站的工艺流程如图5所示。
该污水处理站工艺设计有以下几点:
(1) 由于生产废水的pH值、F-波动性较大, 在调节池进水增设pH值、F-在线监测, 在正常范围波动时, 进水氟离子浓度与第一级反应沉淀池的石灰乳投加系统联锁, 控制其石灰乳投加量。如果进水氟离子浓度高出1 200 mg/L, 则需切换至新增的事故池, 用水泵小流量提升至调节池进行处理。
(2) 反应沉淀池设计为三级, 在一级反应沉淀池投加Ca (OH) 2溶液及PAM溶液, Ca (OH) 2溶液投加量为理论值的1.8倍, PAM投加量为2 mg/L, 在一级反应沉淀中可去除绝大部分氟离子与TP。
(3) 在二级反应沉淀池继续投加Ca (OH) 2溶液及PAM溶液, Ca (OH) 2溶液投加量为理论值的0.9倍, PAM投加量为2 mg/L, 进一步去除废水中的氟离子与TP。
(4) 在三级反应池利用盐酸调节pH值至8左右, 向反应池投加PAC溶液, PAC投加量为20 mg/L, 利用PAC的助凝吸附作用以及同离子效应, 继续去除废水中的氟离子, 确保出水达标排放。
3 结语
(1) 通过现场分析实际进水水质, 并进行单因素正交实验, 对实验结果进行分析, 结合其它类似工程经验, 提出工程可行的除氟处理工艺。
(2) 通过现场实验结果得出, pH值和Ca (OH) 2投加量为除氟的主要影响因素, 最佳的除氟工况为:沉淀反应时间约为1 h, pH值为6.5~7、Ca (OH) 2投加量为理论值的2.5倍以上。
(3) 由于本污水站尚在建设之中, 所以没有实际运行的数据, 但根据现场实验研究结果分析, 本工艺流程会取得较好的效果。
参考文献
[1]国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法 (第四版) [M].北京:中国环境科学出版社, 2002.
[2]张耕.磷肥厂高含氟酸性污水处理站设计[J].化工设计, 2007, 17 (6) :37-39.
[3]李勇华, 白振光.含氟废水处理技术[J].舰船防化, 2005, (4) :5-9.
[4]李金城, 张华, 许立威, 等.酸性高浓度含氟废水处理技术[J].化工环保, 2003, 23 (1) :29-31.
含氟废水的处理研究 篇5
含氟废水排放在线监测及废物综合利用研究
通过对废水排放在线监测的设计与实施效果分析、含氟废水和CaF,泥饼回收与利用的实施方案以及效益分析进行论述,为含氟废水排放的在线监测、含氟废水和CaF2泥饼的回收与利用提供方案.
作 者:李昂 付迪 作者单位:华中师范大学第一附属中学,湖北,武汉,430223刊 名:节能与环保英文刊名:ENERGY CONSERVATION AND ENVIRONMENTAL PROTECTION年,卷(期):“”(5)分类号:X8关键词:含氟废水 在线监测 CaF2泥饼 综合利用
含氟废水的处理研究 篇6
关键词:钢铁企业;高盐废水;深度处理;处理技术
引言
减排是钢铁行业发展的必经之路,近十年来市场的巨大需求推动了钢铁工业发展,我国年均钢铁产量占世界总产量的百分之六十左右。钢铁工业的迅猛发展虽然带动了经济,但也带来了污染。钢铁企业生产中排放的高盐废水含有高浓度有机污染物,对环境会造成严重污染,甚至会破坏生态平衡。这些高盐废水渗入土壤,会使土壤中的生物、植物死亡,造成土壤生态系统瓦解。若排放到水中,将给水体环境带来压力,加速河流湖泊的富营养化进程。因此,研究钢铁企业高盐废水深度处理技术迫在眉睫,探索行之有效的高盐废水深度处理技术已经成为目前钢铁行业废水处理的热点之一。
一、钢铁企业高盐废水特征及主要来源
中国是世界第一产钢大国,年均钢铁产量占世界总产量的百分之六十,不仅支撑了我国国内建筑业、汽车工业等相关产业链,也极大的改变了世界钢铁工业格局,为全球经济发展做出了巨大贡献。但钢铁工业是严重费水的行业,生产中每吨钢耗新水量达到十五点七六点立方米,是西方发达国家的五倍之多,这必然会给废水排放带来挑战,带来废水处理及回收利用等问题。高盐废水是钢铁行业产生的主要废水类型之一,这种废水包含多种污染物,如:有机物、溶解性固体物、大量无机盐、油、放射性物质、有机重金属等,传统处理方式处理效果并不理想,若直接排放对环境生态的破坏与影响非常大[1]。通过对钢铁工业用水情况来看,高盐废水主要来自三方面。一、海水直接利用过程中排放出的高盐废水。由于我国是典型缺水国家,淡水资源紧缺,为了缓解用水压力,节约淡水资源,一些沿海城市工业就开始尝试利用海水资源解决用水问题。海水利用过程中就会产生高盐废水。二、生产过程中产生的高盐废水。由于钢铁生产过程中,需要使用大量化工原料和碱性物质,这就会产生大量盐分,所以就会产生大量高盐废水。三、水污染或地下水異常导致水中含盐浓度过高。如,河北平原部分地区浅层地下水为咸水,总溶解固体浓度可达5g/l左右,这种情况下由于受到生产技术限制,最终就会导致生产中产生的废水有机物及无机盐浓度升高[2]。高盐废水产生形式不同,废水中的有机物根据产生过程的不同其化学性质差异较大,污染性也不同。若离子浓度高的高盐废水,不仅会抑制生物生长,还具有一定毒性,不可随意排放,必须进行有效的深度处理,研究高盐废水深度处理具有重要意义。
二、钢铁企业高盐废水的深度处理技术
通过前文分析不难看出,钢铁企业高盐废水深度处理的重要性和必要性。想要促进钢铁行业的持续发展,提高钢铁生产的经济效益、社会效益、环境效益,必须做好高盐废水深度处理。下面通过几点来分析钢铁企业高盐废水的深度处理技术:
1.电解处理技术
由于高盐废水具有较高导电性,这就为高盐废水处理电化学法应用提供了便利。按照电解氧化还原理论,通过电解处理技术就能够对高盐废水进行有效处理。因为有机物质溶液本身也可能发生一系列氧化还原反应,所以通过电解就能够起到漂白作用,还能够辅助有机污染物的降解,目前电解处理技术应用已十分广泛。高盐废水的电解就是在外电场作用下实现污水处理目的。但电解处理过程中会产生能耗问题,必须做好节能。
2.膜分离处理技术
膜分离处理技术最早出现于二十世纪初,发展到六十年代已基本成熟,进入二十一世纪后越来越成熟,应用范围越来越广[3]。膜分离处理技术不仅节能、环保、高效,且处理效果好,易于操作,成本低,处理过程简单,能够有效提升钢铁生产的经济效益和社会效益。膜分离处理技术常温下即可进行,无相态变化,无化学变化,适用性强,只需电能驱动,且能耗非常低,脱盐效果明显。
3.生物处理技术
生物处理技术是指利用自然界的微生物来实现氧化、分解、吸附高盐废水中的有机物、污染物,从而实现净化废水。生物处理技术利用的是生物降解原理,这种处理方式不仅可以氧化分解一般有机物,且还能够将其转换为稳定的无机物,更具有有毒物质净化作用,经生物处理后的高盐废水可回收再利用。用于生物处理的微生物繁殖速度快,适应性强,应用潜力大。但这种处理技术成本相对较高,生物处理技术已成为各行各业工业废水处理研究的重点。
4.厌氧处理技术
厌氧处理技术属于传统废水处理技术,在钢铁行业高盐废水处理中应用比较广泛。厌氧处理技术应用中非常灵活,即可单独设置,也可与其他处理技术搭配使用。高盐废水厌氧处理过程中在无氧条件下,利用水中的甲烷菌分解高盐污水中的有机质,产生甲烷气,使高盐污水得到净化。深度处理中厌氧处理后,要增加耗氧处理环节,从而进一步提高净化效果。
结束语
近些年来,我国钢铁行业发展十分迅速,但钢铁工业污染问题日益突出,尤其是钢铁工业污水问题。钢铁企业产生的高盐废水会严重污染土地和水资源,为了促进行业的持续发展,降低废水污染。钢铁企业应加强对高盐废水深度处理技术的应用,通过废水回收再利用,降低生产成本,节约水资源。
参考文献:
[1]黄丽芳.宝钢水资源利用体系和锰砂生物过滤工艺处理围厂河水技术研究[D].同济大学,2012,13(11):119-124.
[2]黄翔峰,李光.钢铁企业废水污染物形态分析及混凝深度处理试验研究[J].四川环境,2013,04:1-4.
刍议含氟废水的处理技术及其应用 篇7
1 常用的沉淀法及其应用
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Ti、La及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、镁、氯、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
摘要:氟作为人体不可或缺的微量元素, 少量摄入能够维持人们正常生理活动, 对人体的健康是有益的, 可摄入量太少或者太多均会对人体健康带来危害, 我国工业生产中, 经常会有含氟废水排放, 为避免氟含量废水对人们健康造成危害, 对含氟废水处理是很有必要的, 本文就含氟废水的处理技术及应用进行了论述。
关键词:含氟废水,处理技术,应用
参考文献
[1]占其军.高浓度含氟污水处理及利用[J].磷肥与复肥, 2011 (02) .
含氟废水处理装置存在问题及改进 篇8
由于含氟工业废水中的成分复杂, 不同的行业其工业废水中的成分不同, 使用的工艺方法也有所不同, 因此, 含氟废水的处理方法有很多种, 但最为常见的是沉淀法和吸附法。另外还有反渗透法、冷冻法、活性炭除氟法、离子交换树脂法等多种方法, 但因其投资成本较高, 除氟率低, 推广的范围也一直比较小。
吸附法是利用氟吸附剂通过将吸附剂中的离子或基团与废水中的氟进行交换, 将废水中的氟留在吸附剂内, 从而达到废水除氟目的的方法, 但由于这种方法的原理是以接触法作为基础的表面反应, 不能用于含氟较高的废水处理, 因此一般只处理含氟较低的废水或者作为经过预处理废水的后处理工序。
对较高浓度的含氟废水进行处理时, 通常使用沉淀法, 沉淀法有化学沉淀法和絮凝沉淀法两种。
化学沉淀法包括石灰沉淀法和电石渣沉淀法, 石灰沉淀法是利用石灰中的Ca2+与含氟废水中的F-进行化学反应, 生成难溶于水的CaF2, 经过沉淀, 从而将废水中的氟除掉;电石渣沉淀法即是以电石渣代替石灰来进行中和反应, 其工艺原理与石灰沉淀法一致, 但应用的效果要优于石灰沉淀法。
絮凝沉淀法是通过往废水中添加混凝剂, 利用水中溶解的一些阳离子与F-进行化学反应, 从而生成难溶有水的沉淀物, 使用的混凝剂一般有无机混凝剂和有机混凝剂两种, 无机混凝剂主要为明矾、聚铁之类的盐类, 有机混凝剂有聚丙烯酰胺 (PAM) 和天然的高分子化合物类。絮凝沉淀的方法投资小、工艺简单、操作便捷, 但也存在着除氟效果不稳定、产生的废渣难以处理等问题。
2 含氟废水处理装置中存在的问题
在进行含氟废水处理时, 废水处理站通常使用的都是石灰沉淀法, 以往的含氟废水处理装置一般有中和池和污泥沉淀池。
工业废水在进入中和池之后, 通过往中和池中添加石灰乳、明矾等使其与废水中的氟进行中和反应, 产生沉淀后, 沉淀物被排入污泥沉淀池, 处理后的废水则进入整个废水处理系统中的其它装置中进行废水成分的处理, 在这一过程中, 含氟废水处理的原理为:
但是在这一处理过程中, 由于石灰乳易分层, 且在中和池中停留的时间较短, 与废水中的氟反应效果不佳, 且如果含氟水中溶有碳酸钠、氢氧化钠等物质时会使废水中存在强电解质, 使CaF2的溶解度增加, 直接投加石灰乳除氟的实际效果与预想中的效果相差较大, 出水常常达不到排放标准。
另外, 这种化学沉淀法还会造成二次污染, 增加了废水处理的成本, 不利于企业工厂的持续发展, 因此, 需要对这种装置进行改进优化, 以使其能够发挥更好的作用。
3 含氟废水处理装置改进的措施和效果
针对传统的含氟废水处理装置中存在的问题, 在对其进行改进时, 可以分别从处理方法和处理装置上着手。
3.1 处理方法改进
在对含氟废水的处理装置进行改进时, 可以用电石渣或者熟石灰浆水来代替石灰乳, 二者的主要成分都是Ca (OH) 2, 且电石渣是生产聚氯乙烯、聚乙烯醇等产品时排出的废渣, 使用其能够实现资源的回收利用, 以废治废, 降低废水处理的成本, 具有经济和环境的双重效益。
以HCl含量较高的酸性废水为例, 其化学反应机理为:
在这一化学反应中, 由于CaCl2是可溶于水的钙盐, 基于同离子效应, 就会降低CaF2的溶解度, 更有利于沉淀物的析出。同时, 改进的装置将化学沉淀和絮凝沉淀结合起来使用, 通过往废水中添加聚合氯化铝 (PAC) 和聚丙烯酰胺 (PAM) , 使其能够较好地解决化学沉淀中CaF2沉淀慢的问题, 加快沉淀的速度, 使废水处理的效果更好。
3.2 处理装置改进
在改进之后, 含氟废水的处理装置包括有格栅井、调节池、耐腐蚀泵、第一反应池、第一沉淀池、第二反应池、第二沉淀池、污泥池和自动板框压滤机 (使用熟石灰浆水时还须有相应的溶解池和混合池) 几个部分。
工业废水通过格栅井进入调节池中, 由耐腐蚀泵将其抽入到装有在线pH计和搅拌器以及电石渣填料的混合池中 (可以通过pH计对溶解池进行控制, 将适量的熟石灰浆水投入混合池中) , 用机械搅拌中和, 并投入无机高分子的PAC进行絮凝沉淀, 接着废水进入第一反应池, 往池中投入PAM加快沉淀速度, 废水流入第一沉淀池中进行沉淀, 污泥排入污泥池中, 废水进入第二反应池, 往池中同时投入PAC和PAM, 使其进一步的反应、沉淀后进入第二沉淀池, 污泥排入污泥池, 出水部分回到调节池中, 其余排出。
3.3 应用效果
在对含氟废水处理装置进行改进后, 对其进行了多次试验, 将其多次出水的结果进行了对比分析, 其出水的pH值稳定, 且每次都达到了相应的排放标准, 装置的处理能力也有了很大的提高, 含氟废水的CODcr由处理前的300~800 mg/L降到了100 mg/L以下, 含氟量由3000~5000 mg/L降到了10 mg/L以下, 除氟效果显著。
4 结论
改进后的含氟废水处理装置在应用到实践中收到了与预期相差不大的效果, 它不仅能大幅度地提高除氟的效率, 同时还能节约了大量的工业水, 对周边的环境也有着良好的改善作用。但在实际的应用中, 各废水处理站应结合自身的情况, 从实际出发, 对本站的含氟废水处理装置进行有针对性和目的性的改进, 使其符合企业工厂的具体情况, 从而更好地提高废水处理的能力, 促进企业工厂的良好健康发展, 进而推动环境和社会经济的可持续发展。
摘要:氟是人体和动植物体内所必需的微量元素之一, 但过量的氟会对人的牙齿、骨骼、神经和生殖系统以及植物的生陈代谢、呼吸和光合作用造成一定的危害, 因此工业含氟废水在排放出来前需要进行除氟处理, 实现达标排放。但由于以往的含氟废水处理装置中存在着一些问题, 使得装置未能达到预期的效果, 出水达不到排放标准, 影响了企业工厂的发展。本文对以往的含氟废水处理装置中存在的问题进行了简单的分析, 并提出了相应的改进措施, 以便于在含氟废水处理的实践中有可参考之处。
关键词:含氟废水处理,石灰沉淀法,装置改进
参考文献
[1]雷绍民, 郭振华.氟污染的危害及含氟废水处理技术研究发展[J].金属矿山, 2012 (4) .
[2]姜华, 苏国栋.含氟废水的处理[J].化工生产与技术, 2012 (6) .
[3]刘宏江, 李鹏, 贺军四, 等.含氟废水处理的机理与工艺流程的研究[J].铜业工程, 2012 (12) .
工业含氟废水处理工艺技术探讨 篇9
氟是自然界中广泛存在的一种元素, 也是人体必需的微量元素之一, 适量的氟对人体健康有益, 人体内氟含量存在过少或过多都会对健康照成危害。特别是过多引起氟中毒危害更大。人体所需的氟元素一般是通过日常食物和饮用水获取, 日常饮用水氟含量一般控制在0.4~0.6 mg/L以内, 当人体缺氟时, 易患龋齿;若人体含氟量超过正常标准时候, 会导致导致人体不同程度的氟中毒。长期饮用氟浓度高于1 mg/L的水, 会引起氟斑牙病;长期饮用氟浓度高于3 mg/L以上的水会引起氟骨病以及其他一些疾病, 甚至会诱发肿瘤的发生, 严重威胁人体健康。
按照国家污水综合排放标准, 氟化物一级和二级排放浓度为10 mg/L;对于饮用水, 氟化物浓度要求在1 mg/L以下。含氟废水主要排放的行业有光伏行业、冶金、金属加工、玻璃、电子、电镀、农药、含氟矿石开采等行业。由于受到工艺技术水平等原因的限制, 对于这些高浓度含氟废水, 国内许多企业尚无或者只有简单的处理设施, 所排放的废水中的氟化物未能达到国家污水综合排放标准, 威胁着人们的生活环境和健康。
1 含氟废水处理的基本工艺
近些年来, 关于含氟废水的治理方法有过多种介绍, 包括:化学沉淀法、铝盐絮凝分离法、吸附法、树脂离子交换法、冷冻结晶分离法、超滤除氟法、反渗透法、电渗析等。
本公司通过多次工程实践试验, 根据大量工程案例的实际运行效果分析比较, 针对不同行业、不同含氟浓度废水治理的要求, 认为化学沉淀法、铝盐絮凝分离法二种工艺方法比较经济可行, 比较适合目前工业含氟废水处理。该两种方法可以单独使用, 也可以结合使用。其他工艺方法由于受水质、工程投资、运行成本和使用效果的影响而受到很大限制, 因此很少能应用于工业含氟处理工艺中。以下对该两种方法进行详细阐述。
1.1 化学沉淀法
化学沉淀法即向废水中投加氢氧化钙或氯化钙, 使氟离子与钙离子结合生成CaF2沉淀, 通过固液分离方法将F-从废水中去除, 其化学反应方程式如下:
根据氟化钙溶解度特点, 氟化钙在18℃水中的溶解度为16.3 mg/L, 按氟离子计算为7.9 mg/L, 当氟离子浓度为15~40 mg/L以下时形成沉淀物的速度会减慢, 当废水温度升高、水中含有一定数量的盐类或受系统设备设计运行效果等因素影响, 还会增大氟化钙的溶解度。
通过工程实践表明, 采用投加氢氧化钙或氯化钙废水除氟工艺, 系统设备处理后的废水中氟离子浓度一般为15~40 mg/L。在常温条件下, 即使投加过量的氢氧化钙或氯化钙, 也很难将废水中的氟化物浓度降到15 mg/L以下。
氯化钙溶解度高, 可以以溶液状态投加到废水中, 能够与废水氟离子充分混合反应形成的固体物质氟化钙, 固体渣量较少, 溶加药简单, 加药粉尘少, 劳动强度相对较低, 但是氯化钙相比氢氧化钙价格高, 不适合高浓度含氟废水处理, 许多含氟废水一般为酸性, 使用氯化钙处理后的废水还需要进一步投加碱中和, 增加了废水的处理成本。对于一些中性含氟废水, 可以考虑使用氯化钙, 由于同离子效应, 水中含有溶解性钙盐时候, 可以降低氟化钙的溶解度, 除氟效果相对好些。
氢氧化钙价格低廉, 采购方便, 既可以达到除氟效果, 也可以起到中和废水p H值作用。使用氢氧化钙的除氟缺点是产生的渣量相对较大, 投加过程中粉尘大。由于氢氧化钙的溶解度很低, 一般只能以乳浊液形式投加, 废水中的反应生成的氟化钙、硫酸钙容易对未溶和未及时反应的氢氧化钙互相形成包裹, 使氢氧化钙不能被充分反应利用, 因此在废水处理过程中形成的沉淀物质中经常会发现有小米粒状颗粒物, 为了达到较好的除氟效果, 氢氧化钙使用需要过量, 产生的渣量也较大。减少渣量的方法一般是加强废水和石灰乳浊液的搅拌反应, 使之充分反应, 降低投加乳浊液浓度 (投加浓度不超过5%, 可以采用经过处理后的废水先回流稀释石灰乳, 在与废水混合反应办法, 这样既可以降低石灰乳浓度, 又可以减少溶解氢氧化钙清水使用量和废水的排放总量) 。
采用氢氧化钙或氯化钙等方法处理的含氟废水, 一般适用于氟离子浓度较高的废水处理, 该工艺具有方法简单、处理方便、费用低等优点, 由于产生的污泥等固体物质较多, 在水处理工艺中经常采用沉淀或过滤等方法进行过液分离。采用化学沉淀法处理的含氟废水存在处理后很难达到国家污水综合一级排放标准、泥渣脱水困难等缺点, 若要达到国家污水综合排放一级标准以下, 还需要进一步采用其他处理工艺方法。
1.2 铝盐絮凝分离法
絮凝分离法是向废水投加一定量的絮凝剂而到达除氟目的方法。常见絮凝剂的按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两大类。絮凝法除氟原理比较复杂, 简单说是絮凝剂与废水混合, 形成的絮体将废水中的氟离子通过吸附、离子交换、络合三种作用方式达到废水除氟目的。
在实际污水处理工艺中, 一般会经常使用聚合氯化铝 (PAC) 。铝盐投加到废水中以后生成矾花, 会形成巨大面积的Al (OH) 3, 具有很强的物理吸附和网捕作用、会对水中氟化钙等胶体物质具有良好的去除作用, 同时OH-与F-发生离子交换、Al3+与F-发生一系列的络合反应, 都可以将氟从废水中的分离出来, 达到净化水质目的。
使用铝盐絮凝沉淀处理含氟废水, 具有处理效果好、处理量大、可以将废水中的氟化物浓度一次性降到国家污水综合排放一级标准以下 (氟化物浓度≤10 mg/L) 等特点。但该法也有缺点, 使用范围有限, 若废水含氟浓度高, 絮凝剂用量会大大增多, 处理费用较大, 过多的絮凝剂也会导致废水处理过程中污泥量增加。采用铝盐絮凝法也受到废水p H值及Cl-、SO42-等阴离子浓度的影响较大, 会影响废水的处理效果。使用铝盐絮凝剂时候, 废水的p H一般控制在6.5~7.5, 之间效果比较理想。
通过工程实践和分析计算, 采用铝盐絮凝除氟工艺, 比较适合一些氟离子浓度在100 mg/L以下几十毫克每升废水处理, 经过处理的废水氟化物浓度一般在几毫克到10 mg之间。
采用铝盐絮凝处理的废水, 固液分离方法常用沉淀法和气浮法。在系统工艺实际操作运行中, 由于形成絮体比重较轻, 沉淀困难, 采用气浮工艺分离效果比较理想, 操作简单, 污泥含水率低等特点, 可实现自动控制, 同时气浮工艺能够直接去除废水中的部分氟化钙等胶体物质, 可以降低药剂的投使用量, 增强废水除氟效果。
2 工业含氟废水处理的一般工艺流程
含氟废水处理工艺流程如图1所示。
3 结语
(1) 高浓度的含氟废水, 采用化学沉淀法可以处理, 处理后的废水氟化物浓度在15~40 mg/L, 该法操作简便, 针对高浓度含氟废水处理费用相对较低。
(2) 絮凝分离法应用于低浓度度含氟水处理, 处理后的废水氟浓度可以达到10 mg/L以下。
(3) 对于高浓度的含氟废水处理, 若要达到国家污水综合排放一级标准, 可采用两步法处理, 先用石灰或氯化钙化学沉淀法, 将废水中氟含量降低到15~40 mg/L, 再用铝盐混凝分离法, 将废水氟化物浓度降到10 mg/L以下。采用两步法, 各取两种方法所长, 可以大降低了废水处理成本, 使系统工艺操作稳定, 确保污水处理取得满意效果。
总之, 工业含氟废水处理过程中, 在选择如何处理方法时, 要切合实际, 根据水质情况和治理要求达到的标准而定, 同时注意以废治废和综合利用, 遵循资源化与无害化相结合的原则, 以获得良好的经济效益。
摘要:阐述了含氟废水治理的意义和治理方法, 重点介绍了化学沉淀法、絮凝分离法除氟原理和设计工艺, 并根据工程实践中常见问题提出一些解决方法。
关键词:含氟废水,光伏,电子
参考文献
含氟废水的处理研究 篇10
某工业污水处理厂主要处理8.5代薄膜晶体管液晶显示器件产生的废水。 薄膜晶体管液晶显示器件产生所有废水首先在内部污水处理站分类处理, 达到广东省《水污染物排放限值》 (DB44/26-2001) 三级标准以及氨氮、磷酸盐、氟化物达到 《污水排入城市下水道水质标准 》 (CJ343-2010) 。 然后分为含氟废水和其他废水两部分独立进入本工业污水处理厂进行处理, 处理达标后排入临近河涌。 以下主要针对含氟废水处理展开探讨。
2设计规模、进水水质特点及出水水质要求
2.1设计水量
某工业污水处理厂设计规模3.6万m3/d, 其中含氟废水规模为4300m3/d, 其他废水规模为31700m3/d。
2.2进水水质特点及出水水质要求
根据第8.5代薄膜晶体管液晶显示器件 (TFT-LCD) 产生的废水特点分析, 结合厂内废水处理工艺和厂内尾水排放标准的分析, 该工业污水处理厂设计进水水质即为厂内废水处理站的出水水质, 含氟废水的主要设计进水水质指标如表1所示。
该工业污水处理厂出水执行 《地表水环境质量标准 》 (GB3838-2002) Ⅳ类水体标准, 其中含氟废水主要污染物排放指标及处理程度见表1。
注:“-”表示无此项要求。
3含氟废水处理工艺探讨
3.1混凝沉淀工艺
混凝沉淀法先向废水中投加钙盐 (通常为石灰、硫酸钙或氯化钙) 使氟离子与钙离子形成Ca F2沉淀, 然后投加混凝剂 (通常投加硫酸铝) , 混凝剂中的金属离子水解生成细微的胶核与混凝体, 通过吸附、混凝作用去除氟离子。
氟化钙的理论溶解度在水温18℃时, 仍有15.6mg/L, 折算 (F-) 含量为7.8mg/L, 事实上单独采用石灰沉淀去除氟时, 很难将氟处理至8mg/L, 一般出水氟离子的浓度仍有10~20mg/L, 这主要是由于Ca F2沉淀速度较慢及细小颗粒不易彻底分离造成的。 根据相关经验, 采用混凝沉淀法可将出水氟含量控制在6~8mg/L左右。
3.2吸附过滤工艺
吸附过滤法是饮用水中除氟应用最广泛的一种方法, 吸附法一般将吸附剂装入填充柱, 采用动态吸附的方式进行, 操作简便、除氟效果稳定, 但也存在吸附剂吸附容量低, 水损大, 处理水量小, 吸附过程较慢、再生困难, 吸附过滤法一般适用于含氟量较低的含氟废水的处理。
作为滤料的吸附剂主要是活性氧化铝, 其次骨炭, 因骨炭的主要成分是磷酸三钙和炭, 因此骨炭过滤也称为磷酸三钙过滤。
3.2.1活性氧化铝法
活性氧化铝是白色颗粒状多孔吸附剂, 有较大的比表面积, 在酸性溶液中作为阴离子交换剂对氟有极大的吸附性。
活性氧化铝使用前可用硫酸铝溶液活化, 使转化成为硫酸盐型, 反应如下:
除氟时反应为:
当p H在5~8范围时, 原水氟离子浓度在10~20mg/L变化时, 出水氟离子可达到1.0mg/L以下。
3.2.2骨炭法
骨炭法或称磷酸三钙法, 骨炭的主要成分是Ca3 (PO4) 2· Ca CO3或Ca10 (PO4) 6 (OH) 2。
3.3离子交换工艺
氟离子能被含季胺官能团的强碱性阴离子交换树脂从水中去除, 去除反应如下:Matirx-NR3Cl+F-→Matrix-NR3F+Cl-。 氟离子置换树脂上的氯离子。 这个过程延续直到树脂上的所有的位点被饱和。然后树脂用过饱和的氯化钠盐再生。新的氯离子置换氟离子, 使得树脂重新回复交换能力开始除氟过程。 氟离子吸附过程置换氯离子的驱动力来自氟离子强的电负性作用。
离子交换法处理含氟废水存在如下缺点: 离子交换树脂对F的选择性差, 对进水水质要求苛刻, 脱附液再处理问题等, 目前国内尚无采用离子交换法处理此类浓水含氟废水的经验。
3.4膜工艺
膜处理技术由于高效、实用、可调、节能和工艺简便, 已经被广泛地应用于污水回用、深度处理领域, 随着制造工艺的提高, 膜的造价逐渐降低。 现在应用得较多的膜处理技术有微滤、纳米过滤、超滤、渗析、反渗透、电渗析等。
根据对各种膜处理技术的分析, 适用于本工程的是反渗透处理工艺, 反渗透除氟安全保障性高, 出水水质优异, 但存在浓缩液处理, 和运行费用高的缺点。
3.5含氟废水中氨氮处理工艺探讨
含氟废水中含有较高浓度的氨氮, 氨氮的浓度约为200mg/L。 吸附法、吹脱气提法、化学氧化法、生化法等。
3.5.1吸附法
膨润土、天然或合成废水、高岭土及活性炭等可以用来吸附废水中的氨氮。 吸附法常用于处理较低浓度的氨氮废水, 氨氮去除效果稳定, 且吸附容量低, 吸附剂再生复杂, 吸附剂再生过程中存在二次污染的可能等缺点。
3.5.2吹脱及气提法
吹脱及气提法适用于预处理高浓度的氨氮废水 (氨氮浓度大于5000mg/L) , 该法只能将氨氮处理至200mg/l左右, 且存在处理费用高, 易造成二次污染的缺点。
3.5.3化学氧化法
废水中的氨氮可用次氯酸钠法去除, 其法先将废水的p H调整至偏碱性, 然后通过投加过量的次氯酸钠或氯水除氟。 该法耗氯量大, 处理费用高, 另外氯与水中有机物形成的有机物对人体有害, 且氯的运输和使用不便。
3.5.4生化法
生化法去除废水中的氨氮, 主要是利用生物的硝化与反硝化反应。 生化法去除氨氮具有处理费用低廉、 运行管理方便, 处理效果稳定等有点。
因含氟废水中不含可生化的有机物, 拟将含氟废水与其他废水混合, 稀释含氟废水氨氮的浓度, 然后通过生化法处理混合废水中氨氮。
4含氟废水处理工艺论证
综上所述, 处理含氟废水主要方法有化学沉淀法、吸附法、 膜法等工艺, 其中混凝沉淀工艺最为常用, 运行费用也最低。
本工程采用二级混凝沉淀除氟工艺, 在进水氟浓度条件50mg/L的条件下, 采用一级的混凝沉淀工艺可将氟浓度降至15~20mg/L, 与其他废水混合后不能达到本工程氟的排放要求1.5mg/L, 设置二级混凝沉淀工艺, 进一步投加药剂, 使残留的氟进一步反应, 并通过回流污泥, 投加助凝剂等措施强化混凝沉淀的效果。 经二级混凝沉淀处理后, 出水氟浓度能够达到10~12mg/L, 与其他废水混合后, 达到排放要求。
一般情况下, 采用化学沉淀法处理F离子, 能将F离子的浓度降低到10~12mg/L。 根据国内外液晶显示器废水处理经验, 通过投加PAC能进一步降低氟离子浓度, 根据投加量的不同, 最多可以将氟离子浓度降低到5mg/L以下。
过滤工艺除氟因吸附容量低, 水损大, 处理水量小, 吸附过程较慢、再生困难等问题, 不适于本工程含氟废水的处理, 因此推荐采用两级混凝沉淀工艺处理含氟废水。
本工程总水量3.6万m3/d, 其中含氟废水4300m3/d, 由此计算, 只需将含氟废水中氟离子浓度由进水的50mg/L, 降低至12.5mg/L, 与其他废水混合后, 出水将达到设计的出水水质1.5mg/L。
5结语
综上所述, 某工业污水处理厂含氟废水处理采用两级混凝沉淀工艺, 将氟离子将至12.5mg/L以下, 再通过与其他废水混合使出水达到《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002) Ⅳ 类水体标准。 本文对各种含氟废水处理工艺的优缺点展开了详尽的分析, 对今后含氟废水处理工艺的选择提供了良好的借鉴。
研究成果:出版《活性砂滤池在污水厂提标改造工程中的应用》 研究报告, 已通过广东省住房和城乡建设厅科技成果鉴定。
所获荣誉及奖励:全国优秀工程勘察设计行业奖一等奖和三等奖。
摘要:通过对各种含氟废水处理工艺的分析, 针对某工业污水处理厂设计规模、进水质特点及出水水质要求, 结合混凝沉淀法、吸附法、吹脱及气提法、化学氧化法、生化法等方法的论证分析, 对该工业污水处理厂含氟废水处理工艺展开探讨。
关键词:含氟废水,混凝沉淀,地表Ⅳ类水体,薄膜晶体管
参考文献
[1]《室外排水设计规范》 (GB50014-2006, 2014年版) .
[2]《污水排入城市下水道水质标准》 (CJ343-2010) .
[3]《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002) .
[4]《室外给水设计规范》 (GB50013-2006) .
含氟废水的处理研究 篇11
摘 要:采用正交试验的 方法对影响粉煤灰处理矿井废水效果的因素条件进行优化选择,确定改性粉煤灰处理矿井废 水的最佳水平条件,为矿井废水的深度处理提供技术前提。试验结果表明,选择碱法改性灰 为吸附剂,投加量为10 g/300 mL,pH值为5,搅拌时间为0.5 h,静沉时间为2 h时,对矿井废水的处理效果最佳。在最佳试验条件下 ,对CODCr、浊度和悬浮物的去除率分别可达到76.85%、95.84%和98.35%。
关键词:改性粉煤灰;矿井废水;正交试验;吸附
Study on Mining Wastewater Treatment by Modified Fly Ash Optimized by Orthogonal Test
ZHANG Gang1,GUI He-rong2,1,WU Bin1, YUAN Zhi-hua1
(1. School of Earth Science and Environmental Engineering, Anhui Univ ersity of Science and Technology, Huainan Anhui 232001, China;2. Suzhou Universi ty, Suzhou Anhui 234000,China)
Abstract:Influencing factors of mining wastewater treatment by mo dified fly ash was found out with optimization by orthogonal test to determine t he best level condition and provide technical prerequisite and basis for advance d treatment of mining wastewater. The results showed that the best technical con ditions are as following: alkali modified fly ash as adsorbent with its dosage o f 10 g per 300 mL wastewater, pH value 5, time of mixing 0 .5 h, sedimentation time 2 h. Under the conditions, the re moval rate of CODCr,turbidity and suspended solids separately reached abou t 76.85%, 95.84% and 98.35%.
Key words:modified fly ash; mining wastewater; orthogonal te st; adsorption
我国目前电力工业的发展仍然是以火力发电为主,电厂规模的不断扩大,导致了粉煤灰排放 量的急剧增长[1]。2005年全国燃煤电厂和低热值电厂排放的粉煤灰高达3.3亿吨, 综合利用率为66%[2],仍有相当一部分被弃置进入环境,其堆放占用了大量农田,
造成了大气、 土壤和地下水的污染, 电厂还要支付昂贵的灰场建设和管理费用。 多渠道 地拓展粉煤灰的应用领域, 提高其利用效率已成为影响煤炭、 电力工业可持续发展的重要 因素,因而也成为近几年国内外环保研究领域的热点之一。
粉煤灰具有较高的比表面能和较好的表面活性,粉煤灰中还含有少量沸石、活性炭等具有交 换特性的微粒,同时又富含铝和硅等元素,这样就使得粉煤灰具有很强的物理吸附和化学吸 附性能[3-7]。据统计,我国煤炭生产中,每年排出矿井废水达22亿吨,利用率仅 20%左右[8],绝大部分矿井废水直接或经简单絮凝沉淀处理后排入4地表水体,未加 以综合利用和保护,不仅严重污染了地表水资源,而且造成了工业和生活用水短缺[9 ]。利用粉煤灰的吸附性能对煤矿矿井废水进行处理可谓“以废治废”,可以作为矿井废 水资源化和深度处理的前处理过程。由于粉煤灰的价格十分低廉,具有其他水处理剂无可比 拟的优势。
影响粉煤灰处理矿井废水效果的因素有很多[10-12],采用正交试验的方法对这些 因素条件进行优化选择,确定改性粉煤灰处理矿井废水的最佳条件,为矿井废水的深度处理 提供技术前提。
1 材料及实验方法
1.1 材料实验用粉煤灰取自淮南矿业集团潘集第三煤矿热电厂,其物理和化学性质如表1~表2所示。
1.2.1 改性粉煤灰的制备
按照流程(见图1~图2)制备改性粉煤灰[13-17]。
实验所用到的矿井废水取自淮南矿业集团潘集第三煤矿净水厂进水口,其水质如表3所示。
取一定量改性粉煤灰与矿井废水按照一定比例混合,用废酸 液和废碱液调节废水的pH值至所需水平,在转速恒定的条件下搅拌相应的时间,静置沉淀, 取上清液测其水质。
2 实验结果及分析
2.1 正交试验因素水平表的确定在单因素试验的基础上[18],确定影响粉煤灰处理矿井废水效果的因素有改性剂的 选择、改性灰的投加量、pH值、搅拌时间和静沉时间等。根据一系列单因素条件试验的结果 ,不考虑因素之间的交互作用,可选用正交表L12(31×24)来安排试验[19 ](见表4)。
2.2 正交试验方案的确定参照表4将水平和因素代入正交表L12(31×24),可以得到正交试验直观计 算表(见表5~表6)。
2.3 结果分析与讨论根据极差R的大小可以看出,在各因素选定的范围内,影响处理效果的各因素的主次关系依次 为:
(1) 对矿井废水CODCr的去除率 影响因素的主次顺序为:改性剂的种类>pH值>吸 附剂投加量>搅拌时间>静沉时间。最佳水平组合为:吸附剂投加量为20 g/30 0 mL,改性粉煤灰为碱法改性灰,pH值为10,搅拌时间为1 h,静 沉时间为2 h。(2)
对矿井废水浊度的去除率 影响因素的主次顺序为:吸 附剂投加量>静沉时间>改性剂的种类>搅拌时间>pH值。最佳水平组合为:吸附剂投加量 为10 g/300 mL,改性粉煤灰为碱法改性灰,pH值为5,搅拌时间为 0.5 h,静沉时间为2 h。
本试验的目的是寻求改性粉煤灰处理矿井废水的最佳试验条件,即:改性粉煤灰的投加量、 改性粉煤灰的种类、pH值、搅拌时间和静沉时间。改性粉煤灰对矿井废水的CODCr和 浊度都有较好的去除效果,经过处理的废水的CODCr和浊度值普遍较低,且远低于国 家标准采煤废水污染物排放限值。相对于CODCr而言,浊度对矿井废水资源化和综合 利用的影响和危害较大,特别是矿井废水的深度处理和回用。综上所述,改性粉煤灰处理 矿井废水的最佳试验水平组合宜选用:吸附剂投加量为10 g/300 m L,改性粉煤灰为碱法改性灰,pH值为5,搅拌时间0.5 h,静沉时间为2 h。
2.4 在最佳水平组合条件下,对矿井废水的处理效果在上 述最佳试验水平组合条件下,改性粉煤灰处理矿井废水的实验结果如表7所示。
3 结论
(1) 选择碱法改性粉煤灰为吸附剂, 投加量为10 g/300 mL, pH 值 为5, 搅拌时间0.5 h,静沉时间2 h为最佳改性条件对粉煤灰进行 化学改性。在此条件下,粉煤灰的吸附性能为最佳。
(2) 在最佳试验条件下,CODCr、浊度、悬浮物的去除率分别可达到76.85%、95.84% 和98.35%。出水水质优于国家标准采煤废水污染物排放限值,实现了“以废治废”的目标, 并且为后续的矿井废水深度处理提供了十分有利的前提条件。
(3) 粉煤灰价格低廉,经改性后用于处理矿井废水,效果良好,因而具有其他水处理剂无可 比拟的价格优势。
(4) 水处理后的粉煤灰污泥,经脱水干化后可作为生产水泥的原料。
参考文献:
[1] 于晓彩,贾颂今,孙伶.正交实验法优化粉煤灰处理造纸废水实验条件初探 [J].沈阳化工学院学报,2004,18(2):150-153.
[2] 中国电力企业联合会,中国煤炭加工利用协会.全国粉煤灰综合利用成果交 流会的情况报告[J].煤,2007,(2):7-8.
[3] 程爱华,姚改焕,路瑞.粉煤灰在水处理中的应用[J].中国资源综合利用, 2005(7):20-22.
[4] 张文艺,翟建平,李琴.粉煤灰吸附法处理污水机理[J].粉煤灰综合利用, 2006(2):54-56.
[5] 刘延湘,汤媛玲,胡德文,等.粉煤灰在废水处理中的应用[J].江汉大学 学报:自然科学版,2002,19(4):80-83.
[6] 吕军,王颖,冯满,等.粉煤灰在水处理领域中的应用[J].黑龙江水专学 报,2002,31(4):90-91.
[7] 李亚峰,孙凤海,牛晚扬,等.粉煤灰处理废水的理论与实践[J].矿业安 全与环保,2001,28(4):30-33.
[8] 桂和荣,胡友彪,宋晓梅.矿业城市浅层地下水资源研究[M].北京:煤炭工 业出版社,2002:92-109.
[9] 范维唐.发展符合我国煤炭开发利用特点的洁净煤技术[J].煤矿环境保护, 1995,9(3):2-7.
[10] 李亚峰,杨辉,赵红.粉煤灰处理废水的理论与实践[J].工业用水与废水 ,1999,30(3):1-3.
[11] RANI DEVI,R P DAHIYA.Chemical Oxygen Demand (COD) reduction in d o mestic wastewater by fly ash and brick kiln ash[J].Water, Air, & Soil Polluti on, 2006, 174(14):33-46.
[12] BELGIN BAYAT. Combind removal of Zinc(II)
and Cadmium (II) from Aq ueous Solutions by Adsorption onto high-calcium turkish fly ash[J].Water, Ai r, and Soil Pollution, 2002, 136:69-92.
[13] 王春峰,李尉卿,崔淑敏.活化粉煤灰在造纸废水处理中的综合利用[J]. 粉煤灰综合利用,2004,(2):39-40.
[14] 吴春丽,姚广春,刘宜汉,等.粉煤灰颗粒HF酸表面改性处理[J].有色矿 冶,2004,20(5):37-41.
[15] 程蓓,马保国,陈银洲.粉煤灰颗粒表面吸附性能与活性研究[J].粉煤灰 综合利用,1999,1(2):17-18.
[16] 马阁. 改性粉煤灰及其对垃圾渗滤液吸附性研究[D].
郑 州:郑州大学,2006.
[17] 于衍真,尚书贤,伊爱焦.用粉煤灰处理造纸废水的研究[J].粉煤灰综合 利用,2000(1):24-25.
[18] ZHANG GANG, GUI HE-RONG. Stuely on the
Chemical Oxygen Demand( COD) r eduction of mining wastewater by modified fly ash[A].In:Michael Nelles,Jingmi n Cai,ke wu,eds.2nd International Conference on Asian-European environmen tal tech nology and knowledge transfer[C].Hefei,P.R.CHINA:ICTK,2008:238-242.
[19] 何少华,文竹青,娄涛.试验设计与数据处理[M].长沙:国防科技大学出 版社,2002:62-101.
含氟废水的处理研究 篇12
关键词:含氟废水,在线监测,CaF2泥饼,综合利用
长飞光纤光缆有限公司 (以下简称“长飞公司”) 是具备制棒、拉纤及成缆一体化规模生产能力的专业厂家。在生产光纤的过程中是利用氢氟酸腐蚀玻璃棒表层, 以去除玻璃棒表层的杂质, 提高光纤的光学性能和产品质量, 氢氟酸溶液则变成含氟废水。很多使用氢氟酸作为原料的企业产生的大量含氟废水, 一般是通过化学絮凝沉淀法处理, 使得含氟浓度低于10ppm。仅长飞公司一年排放的含氟废水就达59700t。采用化学絮凝沉淀法处理含氟废水, 会产生大量的CaF2沉淀物。一般处理方法是CaF2沉淀物经压滤机压成泥饼后丢弃。据不完全统计, 我国企业采用化学絮凝沉淀法处理含氟废水, 每年排放的达标含氟废水在200万t以上, 泥饼在3万t以上。而氟是有潜在毒性的微量元素。所以, 实现含氟废水的在线实时监控和回收利用, 是一项重大环保课题。
1 研究内容
(1) 光纤生产车间排出的含氟废水非连续性, 含氟废水中游离状态的氟离子浓度在100~800ppm, 理论上通过化学絮凝沉淀法处理后含氟废水的浓度应<10mg/L, 但因人为因素或设备原因, 难免发生含氟废水的浓度>10ppm的超排行为, 探索对排放的含氟废水实施在线监测研究很有意义;
(2) 将准排含氟水与准排生活污水混合的混排水利用进行实验:混排水用于制冷机组冷却水的补充水, 以减少自来水的消耗;
(3) 探索氟化钙掺杂煤粉灰制砖的可行性。
2 研究过程
2.1 F-浓度在线监测系统
2.1.1 条件与设备
“长飞公司”的含氟废水处理站出水管和总排管道均具备安装在线监测系统的条件。设备主要有F-1型氟离子浓度计、氟离子在线监测仪单元、在线监测系统柜单元、水表、联动蝶阀、潜水泵等。
2.1.2 在线监测系统设计
废水处理站安装氟离子在线仪、管道式流量计各一套;总排口安装氟离子在线仪一套, 并与企业现有在线流量监控系统连接, 可将总排口监控数据实时发送到监控平台, 以期符合国家对总排口的建设要求;两套氟离子在线监控仪在污水浓度超标时均可联动实现声光报警并切断污水外排, 示意图见图1。
2.1.3 氟离子浓度计的参数设定和安装位置
选择F-1型氟离子浓度计, 它是直接电位法精密测量溶液中氟离子浓度的电化学分析仪器。长飞公司安装点有两处, 分别为含氟废水处理站出水管和总排口出水管道, 相应参数和运行状态见表1。
2.1.4 实施的意义
(1) 准确度。F-1型氟离子浓度计的量程范围为0.05~100ppm, 测量精度很高, 所以测量的数据准确可靠。
(2) 有效性。及时、准确、完整地反映长飞公司排放口的污染源排放情况, 并将所有的数据汇总分析, 通过GPRS网络让长飞公司、市、省等各级相关环保部门随时了解到各类数据, 准确反映出长飞公司现有的污染治理水平。
(3) 安全性。提高长飞公司的综合反应能力, 通过实时的自动监控, 为长飞公司各级领导和职能部门提供方便、快速的数据查询及处理策略, 最大限度降低污染源治理的费用及污染事故的发生, 确保系统的稳定运行。
(4) 历史性。利用计算机技术, 可以用全新的报表来记录每个环节的数据, 可以轻松得到实时报表和历史报表 (如班报、日报、月报、年报等) 和数据存盘。环保单位也可以对这些数据进行查询或者存档, 有利于总结或监测不正常情况。
2.2 废水的回收利用
2.2.1 条件与设备
长飞公司的生活污水经过二段接触氧化法生化处理后, 符合排放要求。而含氟废水又经过化学絮凝法处理并具备氟离子在线监测手段, 所以使得将处理后的生活污水和废水在混合池混合后进行综合利用创造了条件。主要设备及参数表2。
根据冷却塔补充用的自来水水表计量, 平均每年约消耗自来水25万t。
2.2.2 实施方案
混排口与冷却塔水池的直线距离约120m, 在混排口旁挖了一个容积约10m3的混合水池, 混合水池内安装一台功率0.55kW、扬程20m、流量8t/h的潜水泵, 通过液位传感器控制潜水泵开/停, 即高水位时运行, 低水位时停泵直径φ48×4mm的PVC管埋地敷设, 地面上露出的PVC管采用盐棉保温, 这样防止冬季输送混合水的管道结冻。PVC管一直敷设至冷却塔水池, 安装通经DN40的水表, 以便计量污水利用的水量。
2.2.3 收益
在完全依靠用自来水做补充水时, 水表计量每年约消耗25万t, 按照目前工业用水2.45元/t的价格计算, 该公司每年仅在冷却塔补充自来水的费用61.25万元。采用本废水回收方案的, 大约四个月可以收回投资成本。
3 CaF2泥饼的回收利用
3.1 CaF2泥饼的来源
长飞公司生产车间排出的含氟废水, 采用化学絮凝沉淀法处理, 其原理是在反应池中以投加Ca (OH) 2石灰除去游离状态的氟为主, 以投加CaCl2为辅, 其化学反应过程:Ca2++2F-=CaF2↓。CaF2沉淀物经压滤机压成泥饼。
3.2 CaF2泥饼的回收利用实施方案
武汉高新建材有限责任公司是一家粉煤灰综合利用企业, 该公司将粉煤灰与石灰、灰渣、石硝经过“蒸压工艺”制作建筑用的砖块。常规的粉煤砖原料最佳配比一般为:石灰∶灰渣∶石硝∶粉煤灰=6∶50∶20∶24。
组分实验结果表明:如将CaF2泥饼作为制砖原料, 当CaF2泥饼与常规原料的重量配比为 (1∶99) ~ (5∶9 5) , 则两个最重要的技术指标符合国标J C/T239-2001的要求。由于这个重量范围的CaF2泥饼中Ca (OH) 2的成分被有效利用, 可以相应减少常规原料中Ca (OH) 2的消耗。因此长飞公司产生的300t CaF2泥饼可以用来作为制砖的原料。
3.3 经济性和社会效益分析
长飞公司每年的CaF2泥饼约300t, 其中约含15%Ca (OH) 2, 重量为45t, 按目前工业级Ca (OH) 2的价格1000元/t计算, 每年回收长飞公司的CaF2泥饼就可以获得45000元收益。全国每年约产生CaF2泥饼200万t, 则回收的CaF2泥饼就可以获得3亿元收益。
4 结论
(1) 经过多次实验证明, 选择“F-浓度为8.5mg/L为正常排放控制值、8.5~9.5mg/L为预报警控制值、9.5mg/L为报警控制值”完全满足含氟废水处理及在线监测和废水回收利用的技术要求, 这项研究成果为有关部门制定废水中有害离子的监测手段提供了可参考的示范。
(2) 处理达标的含氟废水可以被回收利用, 可以节约大量的自来水;CaF2泥饼可以用于建筑材料之中, 废水和固体废物的利用均可产生经济效益, 符合国家的节能减排政策。
参考文献
[1]刘建明.高浓度含氟废水的处理.2006
[2]河海大学朱伟课题组.固体废弃物处理与再生资源化利用技术研究
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