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摘要:介紹了某半導體公司在現(xiàn)有含氟廢水沉淀法處理工藝的基礎(chǔ)上,通過調(diào)整對廢水中污染物的處理順序、改變反應的條件和環(huán)境、增加沉淀過程中的污泥回流等對比試驗,改進工藝,使排放水中的Ｆ-離子的質(zhì)量濃度從16ｍｇ Ｌ左右進一步降低到6ｍｇ Ｌ左右,提高了環(huán)境質(zhì)量。
0 前言
某半導體公司位于蘇州市工業(yè)園區(qū),主要產(chǎn)品為ＭＣＵ(微控制器)和ＬＣＤ驅(qū)動器。公司現(xiàn)有一套設(shè)計處理能力為20ｍ3 ｈ的廢水處理裝置,處理電鍍工藝中所產(chǎn)生的含氟廢水(同時含有少量的Ｃｕ2+和Ｚｎ2+),處理水排放至城市二級污水處理廠。現(xiàn)有處理裝置采用傳統(tǒng)化學沉淀法。利用ＮａＯＨ沉淀上述金屬離子,ＣａＣｌ2沉淀Ｆ-。在長期的運行過程中,處理后的廢水中金屬離子和Ｆ-基本達標。但作為廢水中的主要處理對象,排放水中Ｆ-的質(zhì)量濃度較高,在16ｍｇ Ｌ左右,僅略低于各相關(guān)標準和規(guī)定所要求的20ｍｇ Ｌ。
隨著企業(yè)自身環(huán)境保護意識進一步加強,該公司對Ｆ-的處理提出了更高的要求,希望將Ｆ-的質(zhì)量濃度控制在10ｍｇ Ｌ以內(nèi),以適應企業(yè)新的環(huán)境質(zhì)量要求。
1 現(xiàn)有廢水處理概況
1.1 電鍍廢水處理工藝流程
電鍍廢水處理工藝流程,如圖1所示。反應槽、混合槽、沉淀槽ｐＨ值都控制在9～12。反應槽中ＣａＣｌ2的加藥量為假定全部與廢水中Ｆ-反應生成ＣａＦ2所需的ＣａＣｌ2量。
1.2 現(xiàn)有電鍍廢水狀況
(1)低濃度廢水
Ｑ5.8～6.4ｔ ｈ,ｐＨ值5.3～5.5,ρ(Ｆ-)35～45ｍｇ Ｌ,ρ(Ｚｎ2+)7.8～8.2ｍｇ Ｌ,ρ(Ｃｕ2+)1.0～1.5ｍｇ Ｌ,ＣＯＤ250～310ｍｇ Ｌ。
(2)高濃度廢水
Ｑ0.4～0.6ｔ ｈ,ｐＨ值2.4～2.6,ρ(Ｆ-)2100～2400ｍｇ Ｌ,ＣＯＤ1266～1288ｍｇ Ｌ。
ｐＨ值7.2～8.0,ρ(Ｆ-)14～17ｍｇ Ｌ,ρ(Ｚｎ2+)1.1～2.3ｍｇ Ｌ,ρ(Ｃｕ2+)0.6～1.1ｍｇ Ｌ,ＣＯＤ53～68ｍｇ Ｌ。
排放水中Ｆ-的質(zhì)量濃度在14～17ｍｇ Ｌ,而高濃度廢水總量很小,因此,以低濃度廢水作為主要研究對象。
2 可行性
試驗可行性分析從小試著手,進而對現(xiàn)有工藝進行調(diào)整。
一般情況下,Ｆ-的沉淀處理效果主要受4個方面因素的影響:(1)Ｃａ2+的加藥量;(2)ｐＨ值;(3)廢水中其他可干擾離子的影響;(4)絮凝劑的作用。但所有以往的相關(guān)研究和工程實例告訴我們:含氟廢水由于其獨特性,必須具體問題具體分析[1 7]。本實驗的目的主要為定量或定性確定上述因素的影響,從而得出正確結(jié)論。
Ｃａ2+與Ｆ-反應的化學方程式如下:
Ｃａ2++2Ｆ-ＣａＦ2↓
可見,1ｍｏｌＦ-與Ｃａ2+生成沉淀,需要0.5ｍｏｌＣａ2+。以5次樣品廢水中最高Ｆ-的質(zhì)量濃度(45ｍｇ Ｌ)為計算基準數(shù)據(jù),完全沉淀45ｍｇ Ｌ(2.37×10-3ｍｏｌ Ｌ)Ｆ-(相對分子質(zhì)量為19)需要Ｃａ2+(相對分子質(zhì)量為40)為1.18×10-3ｍｏｌ Ｌ,折算成ＣａＣｌ2(相對分子質(zhì)量為111)的質(zhì)量濃度為131ｍｇ Ｌ。試驗中,分別在131ｍｇ Ｌ取若干數(shù)據(jù)進行對比試驗。
經(jīng)過大量的對比試驗后,篩選出較為代表性的數(shù)據(jù),如圖2所示。
由圖2可看出,在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進一步降低Ｆ-的質(zhì)量濃度是可行的。數(shù)據(jù)表明,當ｐＨ=7～8時,ＣａＣｌ2過量35～40ｍｇ Ｌ時處理效果最好,處理性價比最高;而ＣａＣｌ2進一步過量,對Ｆ-的去除已經(jīng)沒有明顯作用,反而增加了處理成本。其原因:一部分Ｃａ2+與加入的ＯＨ-離子生成Ｃａ(ＯＨ)2沉淀,后者一方面與Ｃａ2+協(xié)同與Ｆ-反應;另一方面其本身為微溶物,與ＣａＦ2一起沉淀,增強了沉淀作用。
3 工藝改進
3.1 調(diào)整ｐＨ值和加藥量
在試驗結(jié)果的指導下,對處理工藝進行了調(diào)整。將反應槽的ｐＨ值控制在7～8,加藥量進行了調(diào)整。運行結(jié)果出乎意料。
(1)出水中Ｆ-的質(zhì)量濃度在18～19ｍｇ Ｌ,偶爾超過20ｍｇ Ｌ;
(2)沉淀槽Ａ上清液中Ｆ-的質(zhì)量濃度在18～19ｍｇ Ｌ;
(3)混合槽ｐＨ值下降到5左右;
(4)沉淀槽Ａ污泥松散,不斷上浮。
經(jīng)分析后,得出下列結(jié)論:
(1)重金屬離子在反應槽發(fā)生沉淀反應,影響Ｆ-去除效果;
(2)混合槽中ＦｅＣｌ3的絮凝作用,使得廢水ｐＨ值下降;
(3)廢水ｐＨ值的下降又影響ＦｅＣｌ3的絮凝作用,污泥沉淀性能下降。
3.2 調(diào)整工藝流程
針對上述問題,采用跨越軟管對工藝流程進行了調(diào)整,如圖3所示。同時為穩(wěn)定Ｆ-的去除率,增強沉淀效果,利用同離子效應[8 9],增設(shè)污泥回流,將沉淀池Ａ(輻流式沉淀池)底部泥斗內(nèi)的一部分污泥回流至凝聚槽。
ＣａＦ2沉淀在溶液中存在以下電離平衡:
ＣａＦ2Ｃａ2++2Ｆ-
經(jīng)上述調(diào)整后,排放水中Ｆ-在5.5～7.0ｍｇ Ｌ之間,重金屬離子的去除效果更佳,污泥濃縮性能好,脫水效果好,泥餅結(jié)實。經(jīng)檢測,排放水ｐＨ值7.0～8.2,ρ(Ｆ-)5.8～6.3ｍｇ Ｌ,ρ(Ｚｎ2+)0.8～1.2ｍｇ Ｌ,ρ(Ｃｕ2+)0.5～0.8ｍｇ Ｌ,ＣＯＤ30～35ｍｇ Ｌ。
4 結(jié)論
含氟廢水由于組成成分的不同,處理條件要求不同。本工藝經(jīng)過調(diào)整,使得Ｆ-的去除率在原有基礎(chǔ)上進一步提高,其主要得益于以下幾點:
(1)將廢水中的重金屬離子和Ｆ-的處理分離,在不同階段予以處理,減少了彼此之間由于對反應條件要求不同所造成干擾的影響;
(2)滿足Ｆ-去除所需要的ｐＨ值和ＣａＣｌ2加藥量等外界條件。試驗結(jié)果再次證明,ＣａＣｌ2的加藥量并非越多越好,恰當?shù)牧繉τ谔幚硇Ч捅３值统杀痉浅Ｖ匾?/SPAN>
(3)污泥回流使廢水中Ｆ-產(chǎn)生同離子效應。對于此類含氟及其它重金屬離子廢水的處理有裨益。
(4)由于ＣａＦ2在
工藝的改進對于含氟廢水處理的研究及企業(yè)含氟廢水處理工藝均有一定的參考價值。
