戈爾薄膜液體過濾器在酸性含氟廢水處理中的應用
鋼(gang)(gang)廠在(zai)生(sheng)產(chan)不銹鋼(gang)(gang)板(ban)、帶(dai)、管等產(chan)品(pin)時，需(xu)用HF-HNO3混合酸(suan)對不銹鋼(gang)(gang)材表面(mian)(mian)進行酸(suan)洗處(chu)理，在(zai)此過(guo)程因沖(chong)洗產(chan)生(sheng)大量(liang)酸(suan)性(xing)含氟(fu)廢(fei)水(shui)，其pH值在(zai)2左(zuo)(zuo)右(you)，主要成分有氟(fu)離(li)子和(he)Fe、Cr、Ni、Mn等重金(jin)屬離(li)子。目前該類廢(fei)水(shui)主要采用石灰法(fa)中和(he)混凝沉(chen)淀(dian)處(chu)理，由于(yu)生(sheng)成的氟(fu)化鈣溶度積較大，采用常規(gui)的斜(xie)板(ban)(管)沉(chen)淀(dian)池或(huo)平(ping)流沉(chen)淀(dian)池氟(fu)化物(wu)沉(chen)淀(dian)不完全，出水(shui)氟(fu)離(li)子濃度在(zai)20 mg/L左(zuo)(zuo)右(you)，無法(fa)達標(biao)。若將該水(shui)回用，往往因為水(shui)中殘留較多的氟(fu)離(li)子和(he)鐵離(li)子造成不銹鋼(gang)(gang)產(chan)品(pin)表面(mian)(mian)黃斑，影(ying)響(xiang)產(chan)品(pin)外觀(guan)質量(liang)。
上海五鋼(集團)有限公司鋼管分公司現年產不(bu)銹鋼管5000余(yu)噸，在(zai)用(yong)HF-HNO3混合酸進行(xing)表面酸洗處(chu)理(li)中(zhong)平均排出(chu)酸性含氟(fu)廢水(shui)1 000 t/d左右。該公司于1988年建成一套(tao)40 m3/h的(de)(de)含氟(fu)廢水(shui)處(chu)理(li)設施，采用(yong)電(dian)石渣懸濁(zhuo)(zhuo)液(ye)中(zhong)和，堿式氯化鋁混凝沉淀，兩(liang)級(ji)斜板沉淀池去(qu)固處(chu)理(li)工藝。經近(jin)10年運行(xing)，出(chu)水(shui)氟(fu)離子濃度始終未能達標。為此，在(zai)采用(yong)戈(ge)爾薄(bo)膜液(ye)體過濾器(qi)處(chu)理(li)合金(jin)鋼酸洗沖洗水(shui)獲得成功的(de)(de)基礎上，試用(yong)高(gao)效的(de)(de)戈(ge)爾薄(bo)膜液(ye)體過濾器(qi)，對(dui)經電(dian)石渣懸濁(zhuo)(zhuo)液(ye)中(zhong)和的(de)(de)廢水(shui)進行(xing)固液(ye)分離，探索其去(qu)除氟(fu)離子和重金(jin)屬(shu)離子的(de)(de)可(ke)行(xing)性及(ji)運行(xing)條(tiao)件。
廢水來源與水質
廢(fei)水(shui)(shui)水(shui)(shui)樣采自五鋼鋼管分公司酸洗車間沖洗廢(fei)水(shui)(shui)集水(shui)(shui)池(chi)。廢(fei)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質指標見(jian)表1。
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采用戈爾薄膜液體過濾器處理含氟廢水的試驗處理效果與五鋼現有含氟廢水處理系統沉淀池出水分析結果分別列在表2和表3。
表 2 戈(ge)爾過濾器數據
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表 3 混凝沉淀處理分析結果
由表2可知，采用戈爾薄膜液體過濾器處理中和后的廢水，當膜孔選用0.5 μm時，出水氟離子濃度低于10 mg/L，達到國家排放標準；當膜孔選用1 μm時，出水氟離子濃度在10 mg/L左右，尚不能穩定達標，但加入適量助沉淀劑后，出水可穩定達標。
由(you)表3可(ke)知，采用常規中和混(hun)凝沉淀(dian)法處(chu)理含氟廢水出(chu)水，氟離子濃度無法達標。
膜(mo)通量與過濾周期(qi)
取2 000 mL中和的(de)廢(fei)水，在0.08～0.09 MPa工作(zuo)壓力下通(tong)過0.007 m2戈(ge)爾(er)薄(bo)膜(mo)濾料，選(xuan)用孔徑(jing)分別為0.5 μm和1 μm的(de)戈(ge)爾(er)薄(bo)膜(mo)濾料，過濾時(shi)每隔1 min左右精確記(ji)錄流量(liang)，約10 min反吹一次，所得試驗(yan)結(jie)果見圖1。圖1的(de)試驗(yan)條(tiao)件為工作(zuo)壓力0.08 MPa，工作(zuo)溫度(du)22 ℃，進液SS 7 450 mg/L。
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由(you)圖1可(ke)(ke)見(jian)，0.5 μm和(he)1 μm的(de)戈(ge)爾薄(bo)(bo)膜(mo)濾(lv)料(liao)在前5 min的(de)平均膜(mo)通量(liang)分別為0.8 m3/(m2*h)和(he)1.2 m3/(m2*h)，以后膜(mo)通量(liang)減小，曲線趨(qu)于平緩(huan)，但(dan)每次反吹脫(tuo)泥餅后仍可(ke)(ke)恢(hui)復(fu)良好膜(mo)通量(liang)特(te)性(xing)，這(zhe)是因為該濾(lv)料(liao)采用戈(ge)爾專有的(de)膨體聚四氟乙烯薄(bo)(bo)膜(mo)制造技術制成(cheng)的(de)。具有表(biao)面(mian)摩(mo)擦因數低(di)，單(dan)位膜(mo)面(mian)積成(cheng)孔(kong)率高等特(te)性(xing)，能始終保持較(jiao)低(di)過濾(lv)阻力和(he)較(jiao)高膜(mo)通量(liang)。因此，用戈(ge)爾薄(bo)(bo)膜(mo)濾(lv)料(liao)處理含氟廢水(shui)，膜(mo)孔(kong)選用0.5 μm，設計單(dan)位處理量(liang)0.8 m3/(m2*h)，過濾(lv)壓(ya)力0.08～0.10 MPa，過濾(lv)周期每5 min設定反吹一(yi)次。
排(pai)泥(ni)量及泥(ni)餅的水(shui)含量
取10 L廢水，每(mei)次1 000 mL置于燒杯中，加含固量(liang)8 %～10 %的電石渣懸濁液(ye)中和至pH值為9.0左右，用戈爾薄(bo)膜液(ye)體過(guo)濾(lv)器過(guo)濾(lv)，將濾(lv)餅置于經干燥稱重的量(liang)杯內(nei)稱重，然后烘干再(zai)次稱重，結果(guo)見表4。
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從(cong)表4可得(de)，每(mei)(mei)處理1 m3含氟廢(fei)水(shui)(shui)產生(sheng)濕渣36 kg，渣的水(shui)(shui)含率為83 %。濕渣的容重(zhong)經(jing)量杯測算約為2，即每(mei)(mei)處理100 m3廢(fei)水(shui)(shui)產生(sheng)約1.8 m3污泥渣。
結論
(1) 不銹鋼酸洗工(gong)序(xu)產生(sheng)的(de)酸性含氟廢水可(ke)用電石渣懸(xuan)濁液(ye)中(zhong)和，即用戈爾薄膜液(ye)體過濾器固液(ye)分離(li)處(chu)理法(fa)來處(chu)理。選(xuan)用0.5 μm膜孔或選(xuan)用1 μm膜孔，另加適量助沉淀劑(ji)可(ke)使出水氟離(li)子濃度(du)和重金(jin)屬(shu)離(li)子濃度(du)達(da)到國家排放標準。
(2) 采用戈爾薄膜液體過濾器處理含氟廢水的運行條件，當進水SS為6 000 mg/L左右、過濾壓力0.8～0.10 MPa、膜孔選擇0.5 μm時，單位處理能力為0.8 m3/(m2*h)，出泥水含率83 %，排泥量0.018 m3/m3廢水，折干排泥量6.12 kg/m3廢水。
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