钢铁产业发展下的含氟废水处理：混凝沉降联合离子交换工艺

钢铁产业发展下的含氟废水处理：混凝沉降联合离子交换工艺

摘要： 该污水处理系统的处理对象为工业含氟废水，通过混凝沉淀结合离子交换工艺对废水进行脱氟处理，处理效果好，适应性强，能满足水质和水量的变化。

关键词：氟化物废水; 混凝沉降;离子交换

在经济发展的带动下，钢铁行业发展不断向好，我国大型钢铁集团根据市场需求及时调整产量和产品，加大高效产品的生产和销售规模，不断激发钢铁行业效益。与此同时，出现了新的环境问题，其中最严重的是生产一系列衍生化学品时产生的氟化废水。一般来说，钢铁衍生化学品生产中排放的氟化废水中的F-浓度在几十到几千ppm之间。过量的氟排放会对环境造成极大的污染，危及动植物的正常生长，也会对人类健康产生严重影响。

目前国内外处理含氟工业废水的主要方法有化学沉淀、混凝沉降、吸附、电絮凝、反渗透、离子交换、电渗析和膜分离等。其中，应用最广泛的工艺方法有吸附法和混凝沉淀法。本文介绍了混凝沉降结合离子交换工艺处理含氟废水的工程实例。

1 项目概况

该项目为炼焦废水脱氟处理项目，设计24小时运行，污水处理装置年运行时间设计为8400小时，处理能力520m3/h。

设计进水和出水水质见表1。

注：氯离子绝对升高浓度不超过200mg/L。其他生物反硝化系统出水指标不受影响，包括COD、氨氮、总氰化物、苯酚、氰化物、油、总氮等

2 工艺流程

本技术方案主要考虑了含氟废水的处理过程，使其排放达到标准。废水中的主要污染物有：F-、酸、碱等。本项目F离子浓度为100mg/l，考虑采用钙化学混凝沉淀法去除氟化物。考虑到反应后形成的CaF2难以析出，本项目采用“钙法+高密度沉淀罐工艺+过滤+离子交换深层除氟工艺”的整体工艺路线，以达到工业废水中氟离子的排放标准。

2.1 工艺流程图

2.2 工艺说明

（1）调节池

调整水质和水量，保证进水均匀，避免后续负荷冲击。

（2）混凝反应+高密度澄清池系统

这

混凝反应的主要功能是在调节PH值后通过添加化学物质去除氟离子，高密度澄清池的主要功能是减少原水中的悬浮固体和一些有机物，同时结合加药，可有效降低原水中的氟离子。它是一种集混凝、反应和沉淀于一体的高效水处理设施。高密度澄清池由混合单元区、反应区、沉淀浓缩区、斜管分离区组成。浓缩区的一部分污泥通过污泥泵从浓缩区排放到污水处理厂的污泥系统，一部分循环到反应池的入口。

（3）过滤池

这

过滤器主要是利用细孔填料层（使用活性氧化铝填料）截留水中悬浮杂质，使水得到澄清和过滤，并能去除2~5μm以上的颗粒，以保证系统产生的水符合设计要求。过滤过滤器是快速过滤器的一种形式，因为它的过滤材料采用均质过滤材料，即均匀粒径的过滤材料，所以也叫均质过滤介质过滤器。

（4） 缓存池

主要用于储存过滤罐的采出水，以便对过滤罐进行反冲洗，提供后续的离子交换动力。

（5）离子交换深层除氟系统

利用离子交换树脂对阴离子的吸附原理，进一步减少废水中的氟离子，保证出水的稳定性。

常用的离子树脂有两种类型：凝胶型和大孔型。

凝胶型树脂是一种聚合物骨架结构，在无水状态下没有内部孔隙。当暴露在水中时，凝胶型树脂会润湿和膨胀，结构内部会出现微小的孔隙，我们称之为微孔。润湿树脂的平均孔径为2~4nm（2310-6~4310-6mm），直径一般为0.3~0.6nm。凝胶型树脂更适合吸附无机离子，但不能吸附大分子有机物。

大孔树脂是多孔海绵状骨架结构，内部有大量永久性微孔和大网格。用水润湿后，大孔树脂的孔径可达100~500nm，孔表面积可超过/g。这种树脂孔隙多，表面积大，活性中心多，离子扩散速度快，比凝胶型树脂离子快10倍左右。大孔树脂的优点是：耐热耐寒、耐溶胀、抗氧化、耐磨、不易断裂。不仅如此，还因为容易吸附有机大分子，所以抗污染性强，易再生，本项目采用大孔树脂。

（6）污泥浓缩池

系统产生的污泥和炉渣进一步浓缩，然后由污泥压滤机脱水，泥饼输送处理，滤液压榨机返回中间罐进行进一步处理。

3 结构清单

本项目污水处理站主体结构见表2。

4 结论

根据焦化厂含氟废水的特点，本方案采用混凝沉降联合离子交换工艺处理含氟废水，在保证废水出水达标的前提下，将离子交换树脂负荷降至最低，大大降低了每吨水处理成本，提高了工程使用寿命， 可为我国含氟废水处理设计提供参考。