石灰沉淀-電凝聚法處理高含氟酸性廢水工程設計

趙凌波，夏 傳，吳 班

(1.長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南長沙 410011；2. 中南大學冶金與環境學院，湖南長沙 410083)

污酸污水治理

石灰沉淀-電凝聚法處理高含氟酸性廢水工程設計

趙凌波1，夏 傳1，吳 班2

(1.長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南長沙 410011；2. 中南大學冶金與環境學院，湖南長沙 410083)

介紹了采用石灰沉淀-電凝聚工藝處理高含氟酸性廢水工藝的設計特點、工藝流程、主要構筑物和設計參數、調試和工程運行效果。試運行階段的出水水質表明：該工藝處理高含氟酸性廢水的效果好，出水氟化物達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》一級標準。

氟 酸性廢水 石灰沉淀 電凝聚

氟盡管是人體必需的微量元素之一，可一旦大量攝入會對人體及有關生物存在極大的危害。氟的攝入與飲水中的氟含量成正相關，因此，必須嚴格控制水體氟含量。我國某些地區的地球化學特征使該區域水源含氟量大于1.0 mg/L，從而造成地方性氟中毒，某些高濃度含氟工業廢水的排放，更對人們身體健康造成很大威脅。隨著現代工業迅速發展，各種含氟工業廢水排放量增多，研究含氟廢水處理工藝以控制水體中氟含量已成當務之急。

湖南某企業工藝階段產生高濃度含氟酸性廢水，pH值低于1，最高氟離子質量濃度達4.2 g/L。筆者基于鈣離子與氟離子結合生成難溶于水的氟化鈣，利用同離子效應理論，得出了最佳方案，并以該方案為基礎進行該廠污水處理的工藝設計。

1 高氟廢水水質水量

不經預處理直接進入含氟污水處理調節池的廢水總水量為256.5m3/h，考慮一定的設計富余和藥劑溶液添加量，確定含氟污水處理裝置的建設規模為300 m3/h，充分滿足處理要求。經加權平均，含氟污水調節池中污水水質以氟化物質量濃度1.6 g/L考慮。設計出水水質執行GB 8978—1996《污水綜合排放標準》一級標準，主要指標為氟化物質量濃度低于10 mg/L，pH值為6～9，固體懸浮物質量濃度小于或等于70 mg/L，鉻化學需氧量小于或等于100 mg/L，色度小于或等于50。

2 高氟廢水處理工藝及流程

沉淀法是處理高濃度含氟廢水一個運用較為廣泛的方法，通過投加化學藥劑生產氟化物或絮凝沉淀，通過固-液分離達到去除的目的，藥劑、反應條件和固-液分離的效果決定了沉淀法的處理效率。化學沉淀法主要應用于高濃度含氟廢水處理，采用較多的是鈣鹽沉淀法，即石灰沉淀法，通過向廢水中投加鈣鹽等化學藥劑，使Ca2+與F-反應生成CaF2沉淀，從而實現除去廢水中F-的目的。該工藝簡單方便，費用低，但不足之處是處理后的廢水中氟質量濃度達15 mg/L，再加石灰水，很難形成沉淀物，因此該方法一般適于高濃度含氟廢水一級處理反應。

電凝聚法在小規模水處理中應用較廣[1]，如飲用水處理、除油、脫色、去除五日生化需氧量等，其突出特點是：高效、占地小、易于設備化和自動控制。電凝聚過程實際是一個電解過程，采用可溶性電極如鋁和鐵。該設計采用鋁板作為電極，在外部電流的作用下鋁極板發生溶解，電極溶解過程有2個：陽極發生電化學溶解，陰極發生化學沉淀。鈣鹽-電凝聚法易于控制，可產生良好的混凝，對顆粒細小的CaF2進行混凝吸附，比常規藥劑混凝效果好，出水氟化物質量濃度低于國家排放標準10 mg/L。

該工程中F-質量濃度達到1.6 g/L，濃度非常高，采用“石灰沉淀-電凝聚”除氟。含氟污水經投加石灰乳之后pH值調節到10.5～12，進入濃密池沉淀，上清液經pH調節池投加硫酸鋁和硫酸將pH值調節到7，進入電凝聚設備，經電凝聚設備深度除氟后達標排放或回用。高氟廢水石灰中和-電絮凝法處理工藝流程見圖1。

圖1 高氟廢水石灰中和-電絮凝法處理工藝流程

污泥處理方面：濃密機氟化鈣沉渣由壓濾泵送至壓濾機進行脫水處理，壓濾后的氟化鈣渣運至廠區氟石膏倉庫，外賣給建材公司，壓濾后的濾液回流至含氟污水調節池，進入后續處理流程。

3 主要構筑物和設計參數

1)事故池。事故池尺寸為15 m×12 m×3 m，地下式。

2)調節池。污水停留時間5 h，調節容積1 500 m3，調節池尺寸為42 m×12 m×3 m，地上式。調節池分為3格，并設置清淤措施。含氟污水的提升泵采用4臺150FUH-26S工程塑料臥式泵，每2臺為1組，1用1備，將調節池中廢水輸送至中和反應池。單臺臥式泵的性能為Q=150 m3/h，H=24 m，P=30 kW，配套電機為Y200L-4型。靠近調節池北面安裝3具室外地上式消火栓，用于清池時沖洗池內的淤泥。

3)中和反應池。2座，合建，每座反應時間為60 min，采用3格矩形鋼混結構，單格尺寸為3.5 m×3.5 m×4.0 m。每格設置1臺LFJ-300型攪拌機，攪拌功率為7.5 kW。池底設放空管，清池或者檢修時，可將池內污水放空至調節池。

4)濃密池。2座，濃密池直徑為18 m，濃密池排泥選用GZN-18型周邊傳動高效濃縮機，電機功率達7.5 kW，可對氟化鈣沉渣進行高效濃縮和沉降。濃密池底部布置2臺XB144-70排泥泵，1用1備，用于將濃密池錐底高濃度的底泥抽送至污泥壓濾車間，進行壓濾脫水。底部排泥管設反沖洗水管，用于排泥管的疏通。

5)電凝聚設備間。單層廠房，規模為18 m×6 m，凈空6 m。內設3套含氟廢水電凝聚深度處理成套設備，每套處理能力達100 m3/h，功率為75 kW。

6)回水池。停留時間為6.7 h，回水池有效容積為2 000 m3，回水池旁邊布置2臺IHF80-65-160型離心泵作為回用水泵，1用1備，將處理達標污水回用至廠區。

7)壓濾間。2層廠房，一層為泥餅運輸間，壓濾機置于二層樓面，氟化鈣沉渣的脫水選用3臺XAZGF200/1250-UK型壓濾機，2用1備。單臺過濾面積為200 m2，濾室容積為3.22 m3，電機功率為4 kW。

8)加藥間。加藥車間采用單層廠房，規模為24 m×15 m，污水處理站附近已建有石灰消化和制漿廠房，設計加藥間時只需考慮石灰乳儲槽和投加泵。設計2個4.7 m×4.7 m×3.7 m的矩形混凝土池作為石灰乳儲槽，每個儲槽布置2臺50FDU-30工程塑料低轉速料漿泵，1用1備，用于石灰乳投加。每個儲槽安裝LFJ-350型攪拌機，攪拌功率7.5 kW，且儲槽用素混凝土做圓角填充處理，防止石灰乳靜置沉降。其他藥劑的制備和投加均采用成套加藥裝置。

4 工程運行效果

該項目于2013年4月完成施工圖設計，2013年12月完成主體施工。調試和試運行階段多次對出水進行取樣分析，出水水質氟化物質量濃度穩定在10 mg/L以下。含氟污水處理前后指標對比見表1。

表1 含氟污水處理前后指標對比

5 結語

采用石灰沉淀-電凝聚工藝處理高氟酸性廢水，比采用傳統化學藥劑沉淀法去除CaF2的效果更好，且易于控制，具有明顯的優勢。

在優化工藝條件下，處理后出水氟化物等指標達到GB 8978—1996一級標準，滿足當地環保部門要求，可實現直接回用，從而實現高氟酸性廢水的資源化與“零”排放，具有較好的經濟效益和社會效益。

[1] 范建偉，張杰．鈣鹽-電凝聚法處理含氟工業廢水[J]．工業用水與廢水，2006，37(1)：48-51.

Engineeringdesignoftreatingacidwastewaterwithhighfluorinebylimeprecipitation-electrocoagulation

ZHAOLingbo1，XIAChuan1，WUBan2

(1.Changsha Nonferrous Metallurgy Design & Research Institute Ltd., Changsha，Hunan, 410011, China；2. School of Metallurgy and Environment, Central South University, Changsha，Hunan, 410083, China)

Design feature, process flow, main structure and design parameter, alignment and operation effect of treating acidic wastewater with high fluorine by lime precipitation-electrocoagulation are introduced. Effluent quality during trial operation showed that the technique had better effect of disposing acid wastewater with high fluorine, and concentration of fluoride in effluent met primary standard of GB 8978—1996SewageComprehensiveEmissionStandard.

fluoride； acid wastewater； lime precipitation； electrocoagulation

2017-08-05。

趙凌波，男，長沙有色冶金設計研究院有限公司工程師，主要從事環境工程、市政工程研究與設計。電話：0731-84397197；E-mail：cinf_zlb@126.com。

TQ111.16;X703

B

1002-1507(2017)10-0032-03