电石渣处理含氟废水Word文档格式.docx
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含氟废水主要来自于磷肥行业、玻璃生产、有机氟生产、电子原件生产,电镀、铝制造业等,有些行业排放的废水中氟含量高达4000~12000mg/L。
含氟废水的治理一般分为沉淀法和吸附法,按药剂使用可分为石灰沉淀法,石灰铝盐法、石灰镁盐法、羟基磷灰石沉淀法、离子交换法、电渗折法。
利用电石渣处理含氟废水,效果与石灰法类似,但处理效果优于石灰法,且沉渣易于脱水和沉淀,以废治废,可以降低处理成本,具有其独特的优越性。
处理原理
(2)
1.电石渣物理化学性能
电石渣是电石和水反应生成乙炔过程中排出的浅灰色细粒沉淀物,主要来源于采用电
石法生产聚乙烯和醋酸乙烯产生的废渣。
电石渣主要成分是Ca(OH)2,是处理含氟废水的有效物质,同时含有铝、
镁、铁的氧化物。
电石渣物理性能见表1,化学成分见表2,含氟废水水质与排放量见表3。
表1电石渣主要物理性能
原始
水分
(%)
密度
(g/cm2
)
细度/%
颗粒组成/%
4900孔/
cm2
筛余
粒径
(mm)
>
0.1
0.1~0.05
0.05~0.01
92~93
2.2~2.4
4~6
4~5
15~18
60~78
6~7
表2电石渣化学成分
成分CaO
MgO
AI2
O2
Fe2
O3
SiO2
烧失量
含量/%
63.93
1.27
0.50
0.96
7.90
24.30
表3含氟废水水质与年排放量
项目
指标
排放量
F-
酸度
CI-
70000t/a
3000~5000mg/L
0.53%
1.1%
2.处理原理
电石渣处理含氟废水化学反应式如下:
2HF+Ca(OH)2
=CaF2
+2H2
O
H2
SiF6
+Ca(OH)2
=CaSiF6
+2H2
CaSiF6
+2Ca(OH)2
=2CaF2
+SiO2
理论上讲,18℃时,CaF2
在水中的溶解度是16.3mg/L
,Ksp(18~25℃)
=2.7×
10-10,
,折合含氟7.7mg/L,所以一般处理含氟废水,出水的极限值为7.6mg/L,但利用氯化钙的钙离子的同离子效应,可进一步降低CaF2在水中的溶解度,因而增加脱氟能力,所应生成的悬浮物经混凝沉淀后,可达标排放。
电石渣处理含氟废水的处理效果在一定程度上取决于固液分离效果。
由于电石渣中和产生的氟化钙沉淀是一种微细的结晶(粒废水小于3?
m的颗粒占60%左右),不经凝聚难以沉降。
从试验结果看,单独选用阴离子型聚丙烯酰胺(PAM)沉淀效果良好,研究认为,聚丙烯酰胺的羧酸基-COOH电离为-COO,使链状分子沿长度分布负电荷而成为阴离子型,各负电荷相互排斥而使分子伸展开来,更好地发挥粘接架桥作用;
另名,中和反应产生的钙、镁等阳离子,特别过量的钙离子存在,阳离子压缩微粒扩散层,降低胶体电位,而降低相互排斥力,降低吸吸附物间排斥力,利于吸附架桥。
处理工艺(3)
1.处理工艺流程
含氟废水进入调节池均衡水质后,送水中和反应罐,与电石渣进行反应,然后投加阴离子型聚丙烯酰胺絮凝,进入沉淀池,废水达标排放,污泥经脱水处理。
工艺流程图见图1。
图1电石渣处理含氟废水流程框图
2.工艺条件的确定
(1)处理后pH与氟化物关系曲线见图2。
图2处理后pH与氟化物关系曲线图
通过试验,确立处理后pH与氟化气关系曲线,可以看出反应pH控制在6.5~9.2之间,出水氟化物可达标。
(2)去除氟化物所需钙量与氟去除率的关系见图3。
图3钙用量与氟去除率关系曲线
(3)废水中CI-存在对除氟的影响
CI-能与Ca(OH)2迅速生成CaCI2,当CI-过量时,有利于向生成CaCI2的方向移动,从而降低CaF2的溶解度,使反应达到最终稳定。
试验结果表明,当废水中HCI0.45%),出水中氟化物可达标,也充分证明CaCI2对CaF2的同离子效应。
(4)絮凝剂用量选择和沉淀时间确定
经试验表明,选用3%阴离子型水解聚丙烯酰胺(分子量500~700万),用量为0.2~12mg/L废水;
中和反应后经絮凝剂的混合反应,进入沉淀池停留2h后基本稳定。
实例分析(4)
浙江衢化氟化学有限公司利用巨化电化厂10%的电石渣浆,采用上述确定的适宜工艺条件处理含氟废水,取得了成功,达到了设计要求。
1.处理过程特点
(1)用机械搅拌强化中和反应。
缩短中和反应时间,采用带搅拌的中和反应罐,选用钢衬HFP材质,搅拌转速200r/min,反应30min可完成。
(2)投加PAM絮凝剂,提高沉淀效率。
在进入沉淀池前设置加药系统,确保良好的絮凝效果。
(3)电石渣浆中含少量S2-等杂质,中和反应时产生H2S等气体,影响操作环境,工艺流程设有酸雾处理塔,动力抽风,碱洗工艺处理。
2.运行效果
该套工艺自1993年投入运行以来结果表明:
处理工艺合理,处理净利效果显著,出水清澈,水质指标pH、F-远低于排放标准,氟去除率达到99%以上。
处理效果及运行费用见表4、表5。
表4含氟废水处理效果
进水
出水
(mg/L)
酸度或pH
3104
4.76
6~9(pH)
表5原料、动力消耗情况
费用(万元/年)
PAM(3%阴离子型)
水、电
人工费
设备折旧费
5.2
6.4
23.3
50
结论(5)
利用电石渣处理含氟废水,在pH6.5~9.2,CI-浓率>
0.45%条件下,含氟废水与电石渣作用,然后用聚丙烯酰胺絮凝,处理后废水中的氟浓度可降至7.6mg/L以下。
经过工业含氟废水处理实践,排放废水含氟量完全达到国家标准。
利用电石渣处理含氟废水,其原理基本与石灰沉淀法相同,但由于其含有铝、镁、铁的氧化物和SiO2,前者是助凝剂,有利于沉淀,因而处理效果明显优于石灰法,并且以废治废,降低了运行费用。
(韩建勋贺爱国)
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