石灰乳-PAC 除氟静态放大试验：处理高浓度含氟废水的有效方法

石灰乳-PAC 除氟静态放大试验：处理高浓度含氟废水的有效方法

给水排水 第37卷第12011期 硫酸铝与聚合氯化铝处理高浓度含氟废水的对比研究 （长沙理工大学化工与生物工程学院，长沙 PAC） 对比研究了pH、混凝剂投加量、温度、沉淀速度对硫酸铝处理高浓度含氟废水的影响，并进行了石灰乳-PAC除氟静态放大试验。结果表明，PAC对pH变化和原水温度的适应性强，投加量低，且沉淀速度明显提高。石灰乳-PAC除氟静态放大试验效果达到《污水综合排放标准1996》一级标准。 关键词 硫酸铝 PAC沉淀试验[1，2]，因其适应性强，操作简单，基建投资少而被广泛应用。 混凝剂的选择直接影响混凝处理的效果和成本[3,4]。某公司采用石灰乳硫酸铝两级法处理外排含氟废水，该工艺具有生产简单、价格相对较低的特点，但存在用量大、处理过程中形成的沉淀松散破碎，在水中呈悬浮状不易沉淀等问题，导致氟离子达不到-1996一级排放标准，对环境造成污染[5,6]。混凝剂聚合氯化铝在水中直接以各种聚合物和Al3(s)的形式存在，不再发生Al的水解过程，可以看作是一种非晶态的无机聚合物。因此，聚合硫酸氯化铝表现出许多不同于传统混凝剂的特殊混凝功能[7,8]。 本研究以排放的含氟废水为研究对象，比较硫酸铝与PAC的除氟效果，改进废水处理工艺，增加F）剂。

NaF)测试仪器及耗材。pHS-3C精密pH计、HJ-3PF-1氟离子选择电极、232饱和甘汞电极、E-201-C pH复合电极、AA-7020原子吸收分光光度计、JJ-3六联电动搅拌器、沉淀)水样。现场采样，水质为：用硝酸银滴定法测定；Na用原子吸收分光光度法测定；pH用精密pH计测定。)化学混凝两级处理工艺。针对该厂pH值较低的含氟废水，加入充足的石灰乳，控制pH值在12左右。此时上清液中废水pH很高，通过絮凝沉淀将pH控制在中性范围，去除氟。连续加入的PAC和硫酸铝呈酸性，有利于pH值的降低。 现对混凝剂PAC与硫酸铝的除氟效果进行对比试验。结果与讨论2.1 pH变化对混凝效果影响的比较20℃时在聚乙烯烧杯中加入1000 mL废水，用10%石灰乳控制pH为12左右，搅拌30 min，静置沉降90 min后，倒出800 mL上清液，然后在各聚乙烯烧杯中加入400 mg/L的PAC，用11 HCl和10% NaOH调节不同的pH值，以150 rpm的速度快速搅拌2 min，再以40 rpm的速度缓慢搅拌10 min。

静置后取上清液分析测定F。混凝剂换为硫酸铝，投加量也为400mg。按同样的试验步骤处理含氟废水，测定不同pH对石灰乳给排水的影响。Vol. 37 No. 不同pH对第二级除氟效果的影响如图1所示，当使用PAC作絮凝剂时，pH可使出水F在较宽范围内变化，考虑到外排废水的pH要求，最佳pH可在6~8之间选取。当使用硫酸铝作絮凝剂时，pH不易控制，出水不稳定。 硫酸铝是低分子结晶盐，只有一个固定的分子式，而PAC则可看作AlCl3水解并逐渐转化为Al的过程的中间产物，做成由许多不同形态的水解产物组成的化合物，一般为n3m)，表示一定的高分子电解质形态。正是由于这种结构，PAC一加入水中就能直接中和电、吸附、架桥，受原有水质影响较小，因此PAC比一般铝盐有更宽的pH范围和更好的混凝效率。2.2混凝剂投加量比较在20℃时，将废水加入聚乙烯烧杯中，先用石灰乳控制pH至12左右，搅拌30min，静置90min后倒出800mL上清液。 然后在各聚乙烯烧杯中加入不同量的PAC，用11HCl和10％NaOH调节pH为6-8，在的转速下快速搅拌2min，然后在40rpm的转速下缓慢搅拌10min。

沉淀。将PAC替换为硫酸铝，按上述步骤进行试验。分析试验结果如图2所示。不同絮凝剂投加量对第二级除氟效果的影响如图2所示。投加量在400mg以下时，与PAC投加量基本呈线性关系，PAC投加量320mg即可满足排放标准。为保证安全，在此基础上继续投加絮凝剂，一步降低残余F。综合考虑处理成本和去除效率，确定PAC投加量为500mg/L较为合适。采用硫酸铝作絮凝剂时，投加量在700mg/L即可达到一级标准，为保证安全，硫酸铝投加量应在/L左右，投加量要大于PAC。2.3温度对混凝效果的影响对比试验温度选取5~50之间，采用不断加冰或电加热的方式控制温度。 在规定温度下，将废水加入聚乙烯烧杯中，置于冰水浴中，用石灰乳控制pH为12左右，搅拌30min，静置90min后倒出800mL上清液。再将500mg PAC加入聚乙烯烧杯中，用11HCl和10%NaOH调节pH为6～8，快速搅拌2min，旋转，再缓慢搅拌10min～，静置，取上清液进行分析。温度依次升高，测定不同温度对混凝剂PAC除氟效果的影响。将PAC替换为硫酸铝，投加量为。温度对混凝效果的影响由图3可见，在20℃以下时，水温对硫酸铝的混凝效果有明显影响。 即使加大硫酸铝的投加量，也往往难以达到良好的混凝效果，生产实践中形成的絮体细小、松散，沉淀效果较差。

温度影响混凝效果的主要原因是水温影响药剂的溶解速度。硫酸铝是无机盐混凝剂，其水解为吸热反应，混凝剂在低温下不易水解。水温影响水的黏度：低温水黏度大，使水中杂质粒子的布朗运动强度减弱，碰撞机会减少，不利于胶体粒子的脱稳混凝。同时，水的黏度大，水流的剪切力也增大，影响絮凝体的增长。水温还影响胶体粒子水化膜的形成：水温较低时，胶体粒子的水化作用增强，水化膜变厚，阻碍胶体的混凝，而水化膜中水分因黏度和重力作用增多，影响粒子间的黏附强度。 但低温对PAC影响不大，在低温水混凝处理中PAC优于硫酸铝，在20～50度下，两者的除氟效果受温度影响不大。2.4 沉降速度比较在室温20 ℃下，对混凝剂PAC和硫酸铝的除氟过程进行沉降试验。取2 000 mL废水，加入足量石灰乳，控制pH在12左右，反应30 min，分别加入1 g PAC和2 g硫酸铝，控制pH在6～8，搅拌2 min，200 rpm旋转，再缓慢搅拌10 min。倒入2L沉降管进行沉降试验，从5 min开始记录泥水界面下降距离，测试结果如图4所示。取样测试上清液中残留F。 试验结果如图5所示。 不同混凝剂残留F浓度的影响由图4可知，采用硫酸铝为混凝剂时，沉淀速度较慢，采用PAC为混凝剂时，沉淀速度快。

采用硫酸铝混凝时絮体较小，均为细小絮体，而采用PAC混凝时絮体比硫酸铝大。由图5可知，加入PAC后，沉降20min后上清液中F浓度为5.4mg，可以达到一级排放标准，50min后浓度基本不变。采用硫酸铝作混凝剂时，沉降30min后，80min后浓度基本不变。2.5静态放大试验为验证所开发的基础除氟工艺的除氟效果，在实验室条件下进行了10倍静态放大试验。室温20℃，取废水10L，向废水中加入%石灰乳，搅拌强度为，搅拌30min，静置90min。 然后倒出8L上清液，加入400mg PAC，快速搅拌2min，慢速搅拌15min，静置即可达到一级排放标准。结论采用PAC作为混凝剂替代传统硫酸铝处理含氟废水，对pH变化和原水温度的适应性强，投加量低，沉淀速度明显提高。使用PAC可改善排水水质，节省处理费用，值得推广。石灰乳-PAC脱氟1996一级排放标准。参考文献张超杰，周琪.含氟水处理研究进展.给水排水，2002程秀棉.含氟废水处理工艺的技术改进.工业水处理，2007方俊华，刘诗虎，周健.两级中和沉淀-混凝工艺处理高浓度含氟废水的试验研究。 给水排水，2006 混凝沉淀法处理低浓度含氟废水的研究中国给水排水，2008 陆勇.聚合氯硫化铝与硫酸铝混凝剂使用效果比较研究.上海水务，2007 KP.含硫废水中氟化物的去除.工业水处理学报，2007 聚合氯化铝的絮凝机理探讨.南京理工大学学报，1997，325～3288 胡汉江等.聚合氯化铝的制备及絮凝机理.南京理工大学学报，1997，325～3288 胡汉江等.聚合氯化铝的制备及絮凝机理.南京理工大学学报，1997，325～3288 胡汉江等聚合氯化铝的制备及絮凝机理。南京理工大学学报，1997，325～等。聚合氯化铝的制备及絮凝机理。南京理工大学学报，1997，325～等。聚合氯化铝的制备及絮凝机理。南京理工大学学报，1997，325～等。聚合氯化铝的制备及絮凝机理。南京理工大学学报，1997，325～等。聚合氯化铝的制备及絮凝机理。 南京理工大学学报，1997，325～3288