第二届全国农业环境科学学术研讨会论文集：消石灰处理含氟废水实验研究

第二届全国农业环境科学学术研讨会论文集：消石灰处理含氟废水实验研究

第二届全国农业环境科学学术会议论文集 2007 年 7 月 消石灰处理含氟废水的试验研究 杨仁斌，姜伟，吴根毅，陈亮 （湖南农业大学农业环境保护研究所，湖南长沙） 摘要：采用氢氧化钙处理含氟废水，初步研究了氢氧化钙对含氟废水的反应机理。通过试验分析了氢氧化钙投加量、pH值、振荡时间、沉淀时间对去除反应的影响，设计正交试验，寻找最佳工艺参数。结果表明，当氢氧化钙投加量为 2.51 kg·t_【，pH为11，搅拌、沉淀时，对含·L_1的废水有良好的去除效果，去除率可达 9745%。 关键词：氢氧化钙；含氟废水；去除率；正交试验-箱。 ，吴根义，（--：．are．，ted．，．．emade．当2．5，ngkg·t．45％．．一1·L-'．；—；该：；氟是地球表面分布最广泛的元素之一，也用于人类的膜法、电渗析法等。

维持正常生理活动不可缺少的微量元素之一。微量化学沉淀法是处理含氟废水最常用的方法。氟有促进儿童生长发育、预防龋齿的功效，在高浓度含氟废水的预处理中，氟尤为常见。钙盐的投加量一般为1.0～1.5 mg·L-1，它与氟离子反应很快生成沉淀，效果明显，因此，过量摄入会危害健康。饮用水中氟的最大允许浓度为1.0 mg·L-1。氢氧化钙已成为化学沉淀法中最常用的投加药剂。为探究氢氧化钙处理含氟废水的效率及其影响因素，本文设置了正交试验，综合考虑各方面因素后，得到较优的处理效果。从单因素角度考虑投加量、pH值、时间等各因素对氢氧化钙处理效果的影响，以寻求最经济有效的实验参数。氟氧、氟化肼、氟制冷剂等行业。因此含氟废水1实验来源比较广，若不妥善处理，将严重污染环境。根据国家《污水综合排放标准》（--1996），1.1实验原理一级标准中氟离子浓度应小于10Ⅱlg·L_1。

氟污染是高浓度酸性含氟废水，氟的主要存在形式为F-，已引起人们的重视。为了避免氟过量对人体健康造成危害，在废水中加入消石灰，F-与C发生反应生成不溶性氟。必须严格控制氟的排放。目前国内外均采用沉淀法使含氟废水中的CaF：达到除氟的目的。反应原理如下：处理方法很多，主要有化学沉淀、吸附、混凝Ca(OH)2+2H+=C、+2H20沉淀、电凝聚、离子交换树脂、反渗透、液相Ca"+2Fr=CaF2于2007年7月第二届全国农业环境科学学术研讨会论文集以上反应为液固反应，必须采用机械搅拌使悬浮液纯净)配制1mg·L-1标准溶液，存于聚乙烯瓶中，悬浮液强烈湍动，固体颗粒均匀分散于液相中，还原备用。1.3实验过程。在若干个聚乙烯烧杯中各加入200mL原水，按照1.2实验材料正交实验设计的参数，依次加入相应质量的氢氧仪器：PHS-3B数字精密酸度计；六联混合钙，用HCl试剂调节pH值和NaOH，置于六连搅拌器；聚乙烯烧杯中，搅拌一定时间后，根据实验沉淀时间加入沉淀试剂；氟化物标准储备液；乙酸钠溶液；总沉淀，取上清液用氟离子电极法测定氟离子浓度。

氟强度调节缓冲溶液(TISAB)。实验过程：含氟废水原水制备：由F号配制模拟含氟废水(图1实验工艺流程图2正交实验设计及结果分析。废水中氟离子的去除率可达97.35%。2.1实验设计3单因素实验设计及结果分析根据正交表的要求及有关文献资料”，本次正交实验以正交实验结果为基础，选定的4个因素分别为ca(oH)：投加量(m)、pH值、振荡处理效果，选取效果较好的第16组工艺参数为基准，分别针对时间(tt)、沉淀时间(t2)，每个因素设计44个水质因素，进行单因素实验，确定各单因素对去除率的影响，尽可能覆盖水平值，正交实验对其水平有影响。因素—水平表见表1。3.1投加量与去除率关系表1正交实验因素—水平表在6个聚乙烯烧杯中，加入200mL模拟废水，分别加入440、470、530、560、590、(OH)，实验结果如图2所示。从图中可以看出，当原水投加350～210时，去除率有所提高，投加量大于500mg时，去除率变化不大。因此在实际工程应用中，考虑经济效益，投加量500mg为最佳，折合浓度为1 000mg·L-1，即实际废水处理中为2.5kg·t-1。

实验结果如表2所示，表2中各栏位置（=1，2，3，4）代表该栏中对应级别的平均去除速率（m/s），反映了该因素取该级别时对试验结果的影响程度；极差为该位置最大值与最小值之差，反映了各因素对实验结果的影响程度。由表3可以看出，各因素对试验结果影响程度的排序为：Ca(OH)2用量、pH值、沉淀时间、搅拌时间，极差分别为10.08、1.81、1,07、0.49。处理效果最好的工艺参数确定为第一组合，即投加Ca(OH)2，调节pH为11，搅拌沉淀40min，此条件下，残余氟含量为0.1477W/mV/nag·L-'，%；残余氟含量为0.137W/mV/nag·L-',%;残余氟含量为0.1477W/mV/nag·L-',%;残余氟含量为0.1477W/mV/nag·L-',%;残余氟含量为0.1477W/mV/nag·L-',%;残余氟含量为0.1477W/mV/nag·L-',%;残余氟含量为0.1477W/mV/nag·L-',%;残余氟含量为0.1477W/mV/nag·L-',%;残余氟含量为0.1477W/mV/nag·L-',%! mⅢ配mJu肌：：i轻松孤强弧巴渝桐∞铿锵桐鹅加∞坤�帅菟夏：∞笛巧妙思索清昭嘶孵化%舛元组舛%%清%%盯着镇盯着傅”巴盯着邱盯着巴盯着谢站u圯n”囯协墨屉墨陈处理珊嘉珊枷锁蝶嘉嘉嘉珊珊珊季|一一蚴～㈣，.

i. ，. ¨：，. n：，. ¨一一～薹|Ⅲ m∞∞m；∞∞∞柏，m∞∞协，州叫㈣㈣嗍∞∞∞柏∞m∞曲蚰∞m∞m∞∞嘶蚴蚴㈣邶3.2 pH值与去除率关系在6个聚乙烯烧杯中，加入200mL模拟废水，分别沉淀10、20、30、50、60，然后测定，实验结果如图4所示，从图中可以看出随着沉淀时间的增加，（·OH）的去除率增加，分别调pH为7、8、9、10、12、min-13，搅拌5min，沉淀40min后再测定，实验结果如图4所示。当pH值由10升高至60min时，去除率由95.49%升高至97.45%。但当沉淀时间由10升高至3时，去除率随pH的升高而升高。这是因为酸性条件达到60min后，去除率几乎不随时间增加而变化。水中F'会生成HF或HzFz，使水中F的变化减小，说明已到沉淀的最佳时间。因此确定其含量。当pH继续升高至9以上，HF酸解离，处理过程中沉淀时间以60min为最佳。当pH值升高至10时，去除率随pH的升高而升高。这主要是由于OH与r竞争所致。

这种竞争具有离子交换的特点，且当pH在10～11之间时，水中r含量大于OH-，lr与Ca-结合的概率大于956 7 8 9 10 11 12 13 14 OH-与Ca-结合，易形成CaF：沉淀，去除效率DH增大。当pH大于11时，水中OH-含量增多，抑制r的置换吸附，去除效率下降。因此，在处理过程中，pH为11为最佳。 3.4 搅拌时间与去除率关系3.3 沉降时间与去除率关系在6个聚乙烯烧杯中，加入200mL模拟废水，加水(0.04%)，调pH为11，分别搅拌5、10、15、20、25、30、35 min。对氟含量为1nag·L-1的废水进行消石灰实验结果如图5所示。从图中可以看出，随着搅拌时间的增加，处理的最佳工艺参数为：Ca(OH)2投加量2.5kF-1，F-1残留量变化不大，去除率保持在97%以上，当搅拌时间为20 min时达最大值。

即反应率已达到97.45%；C-矿与F-反应达到平衡。因此处理过程中的搅拌时间确定为20 min。（3）虽然消石灰处理含氟废水反应速度快、搅拌时间最优，效果明显，但是单纯采用传统消石灰沉淀法无法将高浓度含氟废水中F'浓度降低至10 mg·U1以下。因此后续处理工艺还需进一步深入研究。一般加絮凝剂进行化学絮凝沉淀，使出水中残余氟化物达标。参考文献：沉淀时间/Ⅲ[1]王桂艳，张宇，等.氧化锆负载树脂处理含氟废水的研究[环境科学学报，2001，6（21）：88-92。[21韩建勋，何爱国，一种处理含氟废水的方法，有机氟工业学报，2004，3（1）：9827-36X[31李建平，王存政，等.粉煤灰处理含氟废水正交试验研究Ⅱ].世界地质，1997，1996