氟污染產(chǎn)生
氟污染產(chǎn)生
氟危害由氟及其化合物所引起的環(huán)境污染。主要來(lái)源于鋁的治煉、磷礦石加工、磷肥生產(chǎn)、鋼鐵治煉和煤炭燃燒過程的排放物。氟化氫和四氟化硅是主要的氣態(tài)污染物。
電鍍、金屬加工等工業(yè)的含氟廢水以及用洗滌法處理含氟廢氣的洗滌水，主要為液態(tài)污染物，排放后會(huì)造成水污染。然而含氟煙塵的沉降或受降水的淋洗，會(huì)使土壤和地下水受污染。
氟主要造成環(huán)境危害
氟是累積性毒物、植物葉子、牧草能吸收氟，牛羊等牲畜吃了被氟污染的飼料，會(huì)關(guān)節(jié)腫大、蹄甲變長(zhǎng)、骨質(zhì)疏鬆、甚至癱臥不起。人經(jīng)由飲水和食物中攝入過量的氟，在體內(nèi)會(huì)干擾多種的活性，破壞鈣、磷的代謝平衡，出現(xiàn)牙齒脆弱、生斑、骨骼和關(guān)節(jié)變形等癥狀的氟骨病。
每人每天需氟量為1.0至1.5mg，其中65%來(lái)自飲水，35%來(lái)自食物。飲水中含氟量如大于1.0毫克／公升，氟斑牙患病率隨含氟量增加而上升；如在4.0毫克／公升以上，則出現(xiàn)氟骨癥。
我國(guó)水污染防治法之放流水標(biāo)準(zhǔn)為氟化物15.0毫克／公升，飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中之最大容許量為氟離子0.8毫克／公升，按照國(guó)家工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，氟離子濃度應(yīng)小于10mg/L；對(duì)于飲用水，氟離子濃度要求在1mg／L以下。
國(guó)內(nèi)含氟廢水的處理方法有多種，目前工程中應(yīng)用最多的為:
1.化學(xué)沉淀、2.絮凝沉淀、3.吸附三種處理工藝。
化學(xué)沉淀法
對(duì)于高濃度含氟工業(yè)廢水，一般採(cǎi)用鈣鹽沉淀法，即向廢水中投加石灰，使氟離子與鈣離子生成CaF2沉淀而除去。該工藝具有方法簡(jiǎn)單、處理方便、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但存在處理后出水很難達(dá)標(biāo)、泥渣沉降緩慢且脫水困難等缺點(diǎn)。
氟化鈣在18℃時(shí)于水中的溶解度為16.3mg/L，按氟離子計(jì)為7.9mg／L，在此溶解度的氟化鈣會(huì)形成沉淀物。氟的殘留量為10～20mg/L時(shí)形成沉淀物的速度會(huì)減慢。當(dāng)水中含有一定數(shù)量的鹽類，如氯化鈉、硫酸鈉、氯化銨時(shí)，將會(huì)增大氟化鈣的溶解度。因此用石灰處理后的廢水中氟含量一般不會(huì)低于20～30mg／L。
石灰的價(jià)格便宜，但溶解度低，只能以乳狀液投加，由于生產(chǎn)的CaF2沉淀包裹在Ca(OH)2顆粒的表面，使之不能被充分利用，因而用量大。排放的污泥量也會(huì)隨之增加。在用石灰沉淀法處理含氟廢水時(shí)不能用單純提高石灰過剩量的方法來(lái)提高除氟效果，而應(yīng)在除氟效率與經(jīng)濟(jì)性二者之間進(jìn)行協(xié)調(diào)考慮，使之既有較好的除氟效果又儘可能減少投加石灰。這也有利于減少處理后排放的污泥量。
絮凝沉淀法
氟離子廢水的絮凝沉淀法常用的絮凝劑為鋁鹽。鋁鹽投加到水中后，利用Al3+與F-的絡(luò)合以及鋁鹽水解中間產(chǎn)物和最后生成產(chǎn)物對(duì)氟離子的配體交換、物理吸附、卷掃作用去除水中的氟離子。與鈣鹽沉淀法相比，鋁鹽絮凝沉淀法具有藥劑投加量少、處理量大、一次處理后可達(dá)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。硫酸鋁、聚合鋁等鋁鹽對(duì)氟離子都具有較好的混凝去除效果。
使用鋁鹽時(shí)，混凝最佳pH為6.4～7.2，但投加量大，根據(jù)不同情況每m3水需投加150～1000g，這會(huì)使出水中含有一定量的對(duì)人體健康有害的溶解鋁。使用聚鋁后，投加量可減少一半左右，絮凝沉淀的pH范圍擴(kuò)大到5～8。聚鋁的除氟效果與聚鋁本身的性質(zhì)有關(guān)，鹼化度為75%的聚鋁除氟最佳，投加量以水中F與Al的摩爾比為0.7左右時(shí)最佳。鋁鹽絮凝沉淀法也存在著明顯的缺點(diǎn)，即使用范圍小，若含氟量大，混凝劑使用量多，處理費(fèi)用較大，產(chǎn)生污泥量多；氟離子去除效果受攪拌條件、沉降時(shí)間等操作因素及水中SO42-，Cl-等陰離子的影響較大，出水水質(zhì)不夠穩(wěn)定，這與目前對(duì)混凝除氟機(jī)理認(rèn)識(shí)還很不夠有關(guān)，研究絮凝除氟機(jī)理具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。
吸附法
用于除氟的常用吸附劑主要有活性氧化鋁、斜發(fā)沸石、活性氧化鎂，近年來(lái)還報(bào)導(dǎo)了氟吸附容量較高的羥基磷灰石、氧化鋯等。利用這些吸附劑可將氟濃度為10mg/L的廢水處理到1mg/L以下，達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。吸附法一般將吸附劑裝入填充柱，採(cǎi)用動(dòng)態(tài)吸附方式進(jìn)行，操作簡(jiǎn)便，除氟效果穩(wěn)定。
這些新型的吸附劑雖價(jià)格比較昂貴，但處理后吸附容量下降緩慢，可反覆使用。是目前廢水除氟的發(fā)展方向。
幾種除氟技術(shù)比較
1)利用化學(xué)沉淀法可以處理高濃度的含氟廢水，氟離子初始濃度為1000～3000mg/L時(shí)，石灰法處理后的最終濃度可達(dá)20～30mg／L，該法操作簡(jiǎn)便，處理費(fèi)用低。但由于泥渣沉降速度慢，需要添加氯化鈣或其它絮凝劑，使沉淀加速。設(shè)法提高鈣離子濃度及保持高的pH而使氟化鈣沉降是降低氟離子濃度的主要途徑。另外，聯(lián)合使用磷酸鹽、鎂鹽、鋁鹽等，比單純用鈣鹽除氟效果好。
(2)絮凝沉淀法對(duì)高濃度含氟水除氟效果差，處理后水中硫酸根濃度偏高。
(3)吸附法-吸附劑大多起陰離子交換作用，因此除氟效果十分明顯，但都要加特殊的處理劑和設(shè)置特定設(shè)備，初期投入處理費(fèi)用往往高于沉淀法。但可反覆使用，長(zhǎng)期評(píng)估下來(lái)污泥處理量及持續(xù)性處理成本，吸附法還是較為合適。
開廣除氟觸媒粒子試驗(yàn)
試驗(yàn)操作條件:
觸媒粒子量：300ml
倍量再生：120g AlCl3配成1000cc溶液
處理流量：28cc/min
所以流量約6BV(30cc/min=1800cc/hr=6倍的樹脂體積)
原廢水含氟量：15.9ppm
水質(zhì)檢驗(yàn)追蹤分析:(處理后含氟量ppm)
| 日期 | 1月17日 | 1月18日 | 1月20日 | 1月25日 | 2月8日 | 2月10日 | 2月14日 | 2月21日 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 13:00 | 0.07 | 0.48 | 0.31 | 0.46 | 0.48 | 0.52 | 0.57 | 0.78 |
| 14:00 | 0.17 | 0.47 | 0.26 | 0.5 | 0.53 | 0.59 | 0.59 | 0.82 |
| 15:00 | 0.45 | 0.29 | 0.28 | 0.34 | 0.59 | 0.66 | 0.61 | 0.81 |
| 16:00 | 0.47 | 0.44 | 0.28 | 0.46 | 0.54 | 0.65 | 0.65 | 1 |
| 17:00 | 0.48 | 0.4 | 0.35 | 0.27 | 0.53 | 0.8 | 0.79 | 1.21 |
廢水總共使用90公升氟含量達(dá)到1ppm，準(zhǔn)備再生。由上述實(shí)驗(yàn)可知，觸媒吸附粒子處理成效良好，氟由15.9ppm含量平降至0.5ppm。
對(duì)于高濃度的含氟廢水往往需進(jìn)行兩步處理，先用石灰進(jìn)行沉淀，使氟含量降低到20～30mg／L，繼而用吸附劑處理使氟含量降到1mg/L以下。
鑑于含氟廢水在種類、數(shù)量、氟含量及其它的污染物等方面差異甚大，因此在選擇處理方法時(shí)，要根據(jù)實(shí)際狀況，因地制宜。尤其注重以廢治廢的綜合治理。含氟水處理過程中，各種除氟的方法有可能同時(shí)發(fā)生。取得最符合經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境維護(hù)之平衡，開廣公司的技術(shù)人員會(huì)依據(jù)廠區(qū)系統(tǒng)狀況及水質(zhì)狀況評(píng)估，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，給予最合適的建議方式。
