含氟廢水如何處理？——吸附+工藝
來源：江(jiang)蘇海普(pu)功能材料有限公司 閱讀(du)：6199 更新時間：2021-07-23 09:31在(zai)地(di)殼(ke)中(zhong)，氟含量(liang)為544ppm，是(shi)豐度(du)第(di)13位的(de)(de)元(yuan)素。氟主要是(shi)以螢石(shi)（CaF2）、氟磷酸鈣（Ca10F2(PO4)6）、冰晶石(shi)（Na3AlF6）等化合(he)物的(de)(de)形式存(cun)在(zai)于自(zi)然界中(zhong)。巖石(shi)、礦物及土壤中(zhong)的(de)(de)氟是(shi)地(di)表水(shui)和地(di)下(xia)水(shui)中(zhong)氟的(de)(de)主要來源。
工(gong)(gong)(gong)業(ye)生(sheng)(sheng)產過(guo)程中，也會(hui)排放大量的(de)(de)含氟(fu)廢氣、廢液和廢渣，造(zao)成工(gong)(gong)(gong)業(ye)氟(fu)污(wu)染的(de)(de)氟(fu)化(hua)物主要來(lai)源于(yu)冶金(jin)工(gong)(gong)(gong)業(ye)的(de)(de)煉(lian)鋁(lv)、煉(lian)鋼(gang)，化(hua)學工(gong)(gong)(gong)業(ye)的(de)(de)磷(lin)肥和氟(fu)塑(su)料生(sheng)(sheng)產，硅酸鹽工(gong)(gong)(gong)業(ye)的(de)(de)磚瓦(wa)、陶瓷、玻璃、耐火材料的(de)(de)生(sheng)(sheng)產，電(dian)力工(gong)(gong)(gong)業(ye)的(de)(de)燃煤發(fa)電(dian)。
廢(fei)(fei)(fei)(fei)氣和(he)廢(fei)(fei)(fei)(fei)液會直接污染環境，而含(han)氟廢(fei)(fei)(fei)(fei)渣也會成為間接的氟污染源。這些(xie)含(han)氟廢(fei)(fei)(fei)(fei)氣、廢(fei)(fei)(fei)(fei)液和(he)廢(fei)(fei)(fei)(fei)渣的特點是排放集中，引(yin)起周邊人、畜中毒，引(yin)發地方性(xing)氟病。
含氟廢水(shui)的(de)處理(li)方(fang)(fang)法有多種(zhong)，國內(nei)外常用(yong)的(de)方(fang)(fang)法大致分(fen)為兩(liang)類(lei)——沉淀(dian)法和吸(xi)附法。
除這兩(liang)類方(fang)法(fa)(fa)外，還有離子交換樹脂除氟法(fa)(fa)、超濾膜法(fa)(fa)、電凝聚法(fa)(fa)、電滲析法(fa)(fa)，由于成(cheng)本高和除氟率低等(deng)原(yuan)因，這些(xie)方(fang)法(fa)(fa)至今很少推廣應用于常用除氟工藝。
一(yi)、化學沉淀法
對于(yu)高(gao)(gao)濃(nong)(nong)度含氟(fu)(fu)水(shui)（氟(fu)(fu)離子(zi)(zi)濃(nong)(nong)度大于(yu)20mg/L），一般采(cai)用(yong)石(shi)灰或電石(shi)渣(zha)沉(chen)(chen)淀法，利用(yong)石(shi)灰中的鈣(gai)離子(zi)(zi)與氟(fu)(fu)離子(zi)(zi)生成氟(fu)(fu)化(hua)鈣(gai)沉(chen)(chen)淀而去除(chu)氟(fu)(fu)離子(zi)(zi)。化(hua)學沉(chen)(chen)淀法具有原理簡單(dan)、處理方便、成本低、效果(guo)好的特點，目前廣泛應(ying)用(yong)于(yu)處理高(gao)(gao)濃(nong)(nong)度的含氟(fu)(fu)水(shui)。但在一定程度上存(cun)在設備龐大、處理后出水(shui)很(hen)難達標(biao)、沉(chen)(chen)渣(zha)沉(chen)(chen)降緩慢且脫水(shui)困難等(deng)缺點，常常需(xu)要添加(jia)氯化(hua)鈣(gai)或其他混(hun)凝(ning)劑，使沉(chen)(chen)淀加(jia)速。
二、混凝沉淀法
該方法(fa)是(shi)將酸、堿含銅(tong)(tong)(tong)廢液經由(you)第一次中和、離心過濾(lv)(lv)、再次中和結晶，以(yi)及篩濾(lv)(lv)與脫水等作程(cheng)序而制(zhi)得具(ju)有(you)較高(gao)品(pin)質硫(liu)酸銅(tong)(tong)(tong)的(de)方法(fa)。這種(zhong)方法(fa)得到(dao)了產品(pin)硫(liu)酸銅(tong)(tong)(tong)，產品(pin)附加值比銅(tong)(tong)(tong)泥高(gao)。但廢液中的(de)銅(tong)(tong)(tong)以(yi)硫(liu)酸銅(tong)(tong)(tong)的(de)形式回(hui)收(shou)之后(hou)，廢水也(ye)需要(yao)排放，污染(ran)環境。
三、混凝沉淀法
對于低(di)濃(nong)度含氟(fu)(fu)水（氟(fu)(fu)離(li)子濃(nong)度小于20mg/L），一般(ban)采用混凝(ning)沉降(jiang)法(fa)，利用混凝(ning)劑(ji)在水中(zhong)(zhong)形(xing)成(cheng)帶正電的(de)(de)(de)(de)膠粒(li)吸附水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)F-，使膠粒(li)相互并聚為較大(da)的(de)(de)(de)(de)絮狀物沉淀(dian)，以(yi)達到(dao)除氟(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。混凝(ning)沉降(jiang)法(fa)具有藥(yao)劑(ji)投加(jia)量少、處理(li)水量大(da)等優點，但一般(ban)只適用于含氟(fu)(fu)較低(di)的(de)(de)(de)(de)水處理(li)，如果(guo)(guo)要(yao)取(qu)得更好的(de)(de)(de)(de)效果(guo)(guo)則需要(yao)與其他(ta)方法(fa)聯合使用。
但(dan)除(chu)氟效(xiao)(xiao)果(guo)受攪拌條(tiao)件、沉(chen)降時間等操作因素及水(shui)中CO32-、SO42-、Cl-等陰離子濃度的影響較大。近年來(lai)隨著化學和水(shui)處理(li)工業(ye)的不(bu)斷(duan)發展，很多高效(xiao)(xiao)的混凝除(chu)氟劑不(bu)斷(duan)涌現，使強化混凝技(ji)術重現生機，隨著傳感技(ji)術和自動控(kong)制技(ji)術的應用(yong)，實時控(kong)制混凝劑的投加量已成為(wei)可能(neng)。
四、海普定制(zhi)化處理工藝
江蘇海普功能材料有限(xian)公(gong)司開發的(de)吸(xi)附+（HAP工(gong)藝）可對(dui)廢(fei)水或廢(fei)酸(suan)中(zhong)的(de)氟(fu)(fu)離子進行選擇性吸(xi)附并富集到(dao)吸(xi)附材料中(zhong)，從而實現分離氟(fu)(fu)離子的(de)目的(de)，吸(xi)附出水氟(fu)(fu)含量大大降低，滿足后(hou)續(xu)步驟相關要求。
海普HAP工藝在對料液調節pH后先過濾處理(li)，將其中的懸(xuan)浮物和細(xi)小顆(ke)粒物截(jie)留(liu)，防止雜(za)質進(jin)入(ru)吸(xi)附(fu)(fu)材料中，影響吸(xi)附(fu)(fu)性能。
過(guo)濾后的料(liao)液再(zai)進入裝有特種吸(xi)(xi)(xi)附(fu)材(cai)(cai)料(liao)的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)塔(ta)進行(xing)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)飽和后，對吸(xi)(xi)(xi)附(fu)材(cai)(cai)料(liao)進行(xing)脫附(fu)再(zai)生處理(li)(li)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)材(cai)(cai)料(liao)再(zai)生后可重復使(shi)用，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)出水(shui)料(liao)液由客戶后續(xu)回收處理(li)(li)，高(gao)濃度脫附(fu)液客戶自行(xing)除氟處理(li)(li)。
圖1 工藝流程圖
五、案(an)例介紹
安徽某新材料(liao)科技有限公(gong)司經營范圍(wei)包括(kuo)前驅體、正極材料(liao)及新能源材料(liao)的(de)研發、生(sheng)產(chan)、加工、銷售。企業(ye)生(sheng)產(chan)過程中產(chan)生(sheng)的(de)硫酸鋰料(liao)液需要(yao)進行除氟處理(li)(li)，針對(dui)該料(liao)液的(de)特點、難點和(he)處理(li)(li)要(yao)求，選用我(wo)公(gong)司相關專用吸附材料(liao)對(dui)該料(liao)液進行吸附處理(li)(li)，出水能滿足客戶要(yao)求，廢水設計(ji)指(zhi)標如下表(biao)。
廢(fei)水(shui)設計(ji)參數表
實驗室小試(shi)吸附處理(li)數(shu)據
處理效果外觀(guan)圖：
圖2 左為原水(shui)、右為吸附出水(shui)
該廢水經前處理調節pH至4左(zuo)右后(hou)，再經特(te)種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑吸(xi)(xi)附(fu)(fu)處理后(hou)，氟含量在1ppm以內，滿足客(ke)戶要(yao)求；.吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑經過多批次吸(xi)(xi)附(fu)(fu)脫附(fu)(fu)試驗測試，其結(jie)果表明吸(xi)(xi)附(fu)(fu)性能穩(wen)定可靠(kao)；
該HAP工藝整體項(xiang)目(mu)采用PLC程(cheng)序(xu)自(zi)動控制，對吸附裝置的溫度、壓力及液位等(deng)參數實時監控，實現全(quan)程(cheng)自(zi)動化操作(zuo)， 且(qie)PLC與上位機(ji)通(tong)信，便于生產中掌握(wo)裝置運行情況:
（1）配備的(de)獨立操作控制柜(ju)，便于管理及日常維(wei)護(hu)；
（2）機(ji)泵(beng)的(de)控(kong)制：機(ji)泵(beng)與(yu)對應(ying)儲(chu)罐液位計聯動(dong)(dong)，隨儲(chu)罐液位的(de)高低而動(dong)(dong)作；且每臺電機(ji)均設置(zhi)現場(chang)操作柱，根據需要現場(chang)可切換手動(dong)(dong)/自(zi)控(kong)操作模式。
（3）吸附系統的自(zi)動控(kong)制：水泵(beng)與(yu)自(zi)控(kong)閥門根據溫(wen)度壓(ya)力及運行時間等(deng)流程(cheng)進行自(zi)動切換；
（4）吸附系統的手(shou)動控制：為應對偶(ou)然情況需單(dan)個設備動作(zuo)，中央控制臺兼(jian)有手(shou)動系統，即各(ge)臺設備的控制兼(jian)有獨(du)立性，可不(bu)與其(qi)它設備關聯。
（5）邏輯控制圖包含(han)吸(xi)附(fu)(fu)和脫附(fu)(fu)模塊(kuai)，吸(xi)附(fu)(fu)模塊(kuai)具備(bei)手動(dong)(dong)(dong)、自動(dong)(dong)(dong)、停止(zhi)、啟(qi)動(dong)(dong)(dong)等功能，脫附(fu)(fu)模塊(kuai)具備(bei)結束、暫停、恢復、停止(zhi)、脫附(fu)(fu)啟(qi)動(dong)(dong)(dong)等功能。
（6）所有的泵、閥(fa)在上位機中有手動(dong)(dong)控制(zhi)和自(zi)動(dong)(dong)控制(zhi)兩(liang)種操作模式，可以實現(xian)對單臺泵、閥(fa)門(men)的控制(zhi)。
六、吸附法的優點(dian)
1.有效降低(di)出水(shui)中氟離子(zi)濃度，可保證出水(shui)達(da)標排(pai)放或滿足后(hou)續工(gong)藝(yi)的運行(xing)要求(qiu)；
2.采用特種改性(xing)的(de)吸附材料，吸附容量大，設備投(tou)資(zi)少，運行費(fei)用低(di)；
3.工藝流程(cheng)(cheng)簡單，可(ke)實(shi)現全程(cheng)(cheng)自動化操作(zuo)，操作(zuo)維護方便；
4.可(ke)實現多層(ceng)布(bu)置(zhi)，占地面積小，安裝周期短；
