含氟废水处理方法的优缺点及优化改进研究

含氟废水处理方法的优缺点及优化改进研究

概括：

随着含氟矿物的开采和加工、氟化物的合成、金属冶炼、铝电解、玻璃制造、电镀生产，特别是近十几年来电子工业和氟工业基地的蓬勃发展，每年排放的含氟废水总量以数万吨的速度急剧增加，对周边水环境和居民健康造成了严重影响。目前，含氟废水的处理方法主要有化学沉淀法、混凝沉淀法、结晶沉淀法。其中化学沉淀法具有工艺成熟、成本低廉的优点，得到了广泛的应用，但该工艺存在处理水中氟离子含量高、污泥沉降速度慢、污泥固废产量大的缺点，有待优化改进；结晶法虽然可以回收资源，但存在晶体生长速度慢的问题。含氟废水处理过程中产生的含氟污泥的处置一直是行业内的难题，研究水平也较低。本研究主要通过改变钙盐来源、混凝剂种类及加入顺序等对传统化学沉淀法进行优化；以碳酸钙和氟化钙固体颗粒为晶种，研究废水处理的结晶沉淀方法，提高污泥中氟化钙含量，以利于后续污泥回用；对污泥进行水洗、酸洗研究，将废水处理与污泥资源化利用结合起来，开发一体化工艺。本试验采用成本较低的粉煤灰和皂化母液作为钙源处理含氟废水。结果表明:粉煤灰和皂化母液均能将4250~/L含氟废水中的氟离子降低至11~60mg/L,但存在投加量大、污泥产量大、出水COD高等问题。

采用氯化钙作为钙源处理含氟废水，结果表明，处理100 mg/L和100 mg/L含氟废水的最佳条件为Ca/F摩尔比2.5∶2、pH=6、静置时间1h，氟离子浓度分别降低至0.4 mg/L和4.2 mg/L，但存在成本较高的问题。为了进一步降低成本，采用盐酸与企业副产品氢氧化钙反应生成的氯化钙作为废水处理的钙源。生产试验表明，出水效果不佳，分析原因是沉淀时间短，需要强化混凝。经过混凝优化后，氟离子可降低至3.86 mg/L。但化学沉淀法存在沉淀速度慢、污泥量大、氟化钙品位低等问题，难以回收氟化钙资源。结晶沉淀法可实现废水处理，实现氟化钙资源化。本实验采用此方法对含氟废水的处理进行研究。实验结果表明，碳酸钙层使用60 min后，出水浊度在14NTU左右；氟化钙层使用75 min后，出水浊度在5NTU左右；生产中，将污泥回用，促进晶体生长，当污泥回用量为20%时，废水处理效果最佳，并优化了生产工艺。结晶沉淀法虽然能使污泥中的氟化钙含量由40.3%～57.3%提高至58%～74%，但不能直接作为粗萤石使用，需要进一步处理。通过ICP、粒度、晶体检测及污泥等级分析对污泥的成分进行测试分析，发现污泥中的主要杂质为碳酸钙、氢氧化钙、氯化钙等，并确定了用水、盐酸、氢氟酸对污泥进行精制的实验方案；结果表明氢氟酸精制效果最好，污泥中氟化钙含量可达88.

9%，可回收利用；由于污泥精制过程中使用了大量氢氟酸，会产生新的含氟废水。本研究采用以废治废的新思路，利用含氟废水对污泥进行精制。结果表明，该工艺可行，精制污泥中氟化钙高达89.99%，污泥中的氟化钙可回收利用。废水处理与污泥资源化利用一体化工艺结果表明，废水可达标，含氟废水处理过程中产生的污泥中氟化钙含量提高到90%，达到了从源头处理污泥的目的。

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