氟污染产生
氟污染产生
氟危害由氟及其化合物所引起的环境污染。主要来源于铝的治炼、磷矿石加工、磷肥生产、钢铁治炼和煤炭燃烧过程的排放物。氟化氢和四氟化硅是主要的气态污染物。
电镀、金属加工等工业的含氟废水以及用洗涤法处理含氟废气的洗涤水,主要为液态污染物,排放后会造成水污染。然而含氟烟尘的沉降或受降水的淋洗,会使土壤和地下水受污染。
氟主要造成环境危害
氟是累积性毒物、植物叶子、牧草能吸收氟,牛羊等牲畜吃了被氟污染的饲料,会关节肿大、蹄甲变长、骨质疏鬆、甚至瘫卧不起。人经由饮水和食物中摄入过量的氟,在体内会干扰多种的活性,破坏钙、磷的代谢平衡,出现牙齿脆弱、生斑、骨骼和关节变形等症状的氟骨病。
每人每天需氟量为1.0至1.5mg,其中65%来自饮水,35%来自食物。饮水中含氟量如大于1.0毫克/公升,氟斑牙患病率随含氟量增加而上升;如在4.0毫克/公升以上,则出现氟骨症。
我国水污染防治法之放流水标准为氟化物15.0毫克/公升,饮用水水质标准中之最大容许量为氟离子0.8毫克/公升,按照国家工业废水排放标准,氟离子浓度应小于10mg/L;对于饮用水,氟离子浓度要求在1mg/L以下。
国内含氟废水的处理方法有多种,目前工程中应用最多的为:
1.化学沉淀、2.絮凝沉淀、3.吸附三种处理工艺。
化学沉淀法
对于高浓度含氟工业废水,一般採用钙盐沉淀法,即向废水中投加石灰,使氟离子与钙离子生成CaF2沉淀而除去。该工艺具有方法简单、处理方便、费用低等优点,但存在处理后出水很难达标、泥渣沉降缓慢且脱水困难等缺点。
氟化钙在18℃时于水中的溶解度为16.3mg/L,按氟离子计为7.9mg/L,在此溶解度的氟化钙会形成沉淀物。氟的残留量为10~20mg/L时形成沉淀物的速度会减慢。当水中含有一定数量的盐类,如氯化钠、硫酸钠、氯化铵时,将会增大氟化钙的溶解度。因此用石灰处理后的废水中氟含量一般不会低于20~30mg/L。
石灰的价格便宜,但溶解度低,只能以乳状液投加,由于生产的CaF2沉淀包裹在Ca(OH)2颗粒的表面,使之不能被充分利用,因而用量大。排放的污泥量也会随之增加。在用石灰沉淀法处理含氟废水时不能用单纯提高石灰过剩量的方法来提高除氟效果,而应在除氟效率与经济性二者之间进行协调考虑,使之既有较好的除氟效果又儘可能减少投加石灰。这也有利于减少处理后排放的污泥量。
絮凝沉淀法
氟离子废水的絮凝沉淀法常用的絮凝剂为铝盐。铝盐投加到水中后,利用Al3+与F-的络合以及铝盐水解中间产物和最后生成产物对氟离子的配体交换、物理吸附、卷扫作用去除水中的氟离子。与钙盐沉淀法相比,铝盐絮凝沉淀法具有药剂投加量少、处理量大、一次处理后可达国家排放标准的优点。硫酸铝、聚合铝等铝盐对氟离子都具有较好的混凝去除效果。
使用铝盐时,混凝最佳pH为6.4~7.2,但投加量大,根据不同情况每m3水需投加150~1000g,这会使出水中含有一定量的对人体健康有害的溶解铝。使用聚铝后,投加量可减少一半左右,絮凝沉淀的pH范围扩大到5~8。聚铝的除氟效果与聚铝本身的性质有关,硷化度为75%的聚铝除氟最佳,投加量以水中F与Al的摩尔比为0.7左右时最佳。铝盐絮凝沉淀法也存在著明显的缺点,即使用范围小,若含氟量大,混凝剂使用量多,处理费用较大,产生污泥量多;氟离子去除效果受搅拌条件、沉降时间等操作因素及水中SO42-,Cl-等阴离子的影响较大,出水水质不够稳定,这与目前对混凝除氟机理认识还很不够有关,研究絮凝除氟机理具有明显的现实意义。
吸附法
用于除氟的常用吸附剂主要有活性氧化铝、斜发沸石、活性氧化镁,近年来还报导了氟吸附容量较高的羟基磷灰石、氧化锆等。利用这些吸附剂可将氟浓度为10mg/L的废水处理到1mg/L以下,达到饮用水的标准。吸附法一般将吸附剂装入填充柱,採用动态吸附方式进行,操作简便,除氟效果稳定。
这些新型的吸附剂虽价格比较昂贵,但处理后吸附容量下降缓慢,可反覆使用。是目前废水除氟的发展方向。
几种除氟技术比较
1)利用化学沉淀法可以处理高浓度的含氟废水,氟离子初始浓度为1000~3000mg/L时,石灰法处理后的最终浓度可达20~30mg/L,该法操作简便,处理费用低。但由于泥渣沉降速度慢,需要添加氯化钙或其它絮凝剂,使沉淀加速。设法提高钙离子浓度及保持高的pH而使氟化钙沉降是降低氟离子浓度的主要途径。另外,联合使用磷酸盐、镁盐、铝盐等,比单纯用钙盐除氟效果好。
(2)絮凝沉淀法对高浓度含氟水除氟效果差,处理后水中硫酸根浓度偏高。
(3)吸附法-吸附剂大多起阴离子交换作用,因此除氟效果十分明显,但都要加特殊的处理剂和设置特定设备,初期投入处理费用往往高于沉淀法。但可反覆使用,长期评估下来污泥处理量及持续性处理成本,吸附法还是较为合适。
开广除氟触媒粒子试验
试验操作条件:
触媒粒子量:300ml
倍量再生:120g AlCl3配成1000cc溶液
处理流量:28cc/min
所以流量约6BV(30cc/min=1800cc/hr=6倍的树脂体积)
原废水含氟量:15.9ppm


水质检验追踪分析:(处理后含氟量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 |
废水总共使用90公升氟含量达到1ppm,准备再生。由上述实验可知,触媒吸附粒子处理成效良好,氟由15.9ppm含量平降至0.5ppm。
对于高浓度的含氟废水往往需进行两步处理,先用石灰进行沉淀,使氟含量降低到20~30mg/L,继而用吸附剂处理使氟含量降到1mg/L以下。
鑑于含氟废水在种类、数量、氟含量及其它的污染物等方面差异甚大,因此在选择处理方法时,要根据实际状况,因地制宜。尤其注重以废治废的综合治理。含氟水处理过程中,各种除氟的方法有可能同时发生。取得最符合经济效益及环境维护之平衡,开广公司的技术人员会依据厂区系统状况及水质状况评估,进行实验分析,给予最合适的建议方式。