石灰沉淀-电凝聚法处理高含氟酸性废水工程设计

赵凌波，夏 传，吴 班

(1.长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410011；2. 中南大学冶金与环境学院，湖南长沙 410083)

污酸污水治理

石灰沉淀-电凝聚法处理高含氟酸性废水工程设计

赵凌波1，夏 传1，吴 班2

(1.长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410011；2. 中南大学冶金与环境学院，湖南长沙 410083)

介绍了采用石灰沉淀-电凝聚工艺处理高含氟酸性废水工艺的设计特点、工艺流程、主要构筑物和设计参数、调试和工程运行效果。试运行阶段的出水水质表明：该工艺处理高含氟酸性废水的效果好，出水氟化物达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准。

氟 酸性废水 石灰沉淀 电凝聚

氟尽管是人体必需的微量元素之一，可一旦大量摄入会对人体及有关生物存在极大的危害。氟的摄入与饮水中的氟含量成正相关，因此，必须严格控制水体氟含量。我国某些地区的地球化学特征使该区域水源含氟量大于1.0 mg/L，从而造成地方性氟中毒，某些高浓度含氟工业废水的排放，更对人们身体健康造成很大威胁。随着现代工业迅速发展，各种含氟工业废水排放量增多，研究含氟废水处理工艺以控制水体中氟含量已成当务之急。

湖南某企业工艺阶段产生高浓度含氟酸性废水，pH值低于1，最高氟离子质量浓度达4.2 g/L。笔者基于钙离子与氟离子结合生成难溶于水的氟化钙，利用同离子效应理论，得出了最佳方案，并以该方案为基础进行该厂污水处理的工艺设计。

1 高氟废水水质水量

不经预处理直接进入含氟污水处理调节池的废水总水量为256.5m3/h，考虑一定的设计富余和药剂溶液添加量，确定含氟污水处理装置的建设规模为300 m3/h，充分满足处理要求。经加权平均，含氟污水调节池中污水水质以氟化物质量浓度1.6 g/L考虑。设计出水水质执行GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准，主要指标为氟化物质量浓度低于10 mg/L，pH值为6～9，固体悬浮物质量浓度小于或等于70 mg/L，铬化学需氧量小于或等于100 mg/L，色度小于或等于50。

2 高氟废水处理工艺及流程

沉淀法是处理高浓度含氟废水一个运用较为广泛的方法，通过投加化学药剂生产氟化物或絮凝沉淀，通过固-液分离达到去除的目的，药剂、反应条件和固-液分离的效果决定了沉淀法的处理效率。化学沉淀法主要应用于高浓度含氟废水处理，采用较多的是钙盐沉淀法，即石灰沉淀法，通过向废水中投加钙盐等化学药剂，使Ca2+与F-反应生成CaF2沉淀，从而实现除去废水中F-的目的。该工艺简单方便，费用低，但不足之处是处理后的废水中氟质量浓度达15 mg/L，再加石灰水，很难形成沉淀物，因此该方法一般适于高浓度含氟废水一级处理反应。

电凝聚法在小规模水处理中应用较广[1]，如饮用水处理、除油、脱色、去除五日生化需氧量等，其突出特点是：高效、占地小、易于设备化和自动控制。电凝聚过程实际是一个电解过程，采用可溶性电极如铝和铁。该设计采用铝板作为电极，在外部电流的作用下铝极板发生溶解，电极溶解过程有2个：阳极发生电化学溶解，阴极发生化学沉淀。钙盐-电凝聚法易于控制，可产生良好的混凝，对颗粒细小的CaF2进行混凝吸附，比常规药剂混凝效果好，出水氟化物质量浓度低于国家排放标准10 mg/L。

该工程中F-质量浓度达到1.6 g/L，浓度非常高，采用“石灰沉淀-电凝聚”除氟。含氟污水经投加石灰乳之后pH值调节到10.5～12，进入浓密池沉淀，上清液经pH调节池投加硫酸铝和硫酸将pH值调节到7，进入电凝聚设备，经电凝聚设备深度除氟后达标排放或回用。高氟废水石灰中和-电絮凝法处理工艺流程见图1。

图1 高氟废水石灰中和-电絮凝法处理工艺流程

污泥处理方面：浓密机氟化钙沉渣由压滤泵送至压滤机进行脱水处理，压滤后的氟化钙渣运至厂区氟石膏仓库，外卖给建材公司，压滤后的滤液回流至含氟污水调节池，进入后续处理流程。

3 主要构筑物和设计参数

1)事故池。事故池尺寸为15 m×12 m×3 m，地下式。

2)调节池。污水停留时间5 h，调节容积1 500 m3，调节池尺寸为42 m×12 m×3 m，地上式。调节池分为3格，并设置清淤措施。含氟污水的提升泵采用4台150FUH-26S工程塑料卧式泵，每2台为1组，1用1备，将调节池中废水输送至中和反应池。单台卧式泵的性能为Q=150 m3/h，H=24 m，P=30 kW，配套电机为Y200L-4型。靠近调节池北面安装3具室外地上式消火栓，用于清池时冲洗池内的淤泥。

3)中和反应池。2座，合建，每座反应时间为60 min，采用3格矩形钢混结构，单格尺寸为3.5 m×3.5 m×4.0 m。每格设置1台LFJ-300型搅拌机，搅拌功率为7.5 kW。池底设放空管，清池或者检修时，可将池内污水放空至调节池。

4)浓密池。2座，浓密池直径为18 m，浓密池排泥选用GZN-18型周边传动高效浓缩机，电机功率达7.5 kW，可对氟化钙沉渣进行高效浓缩和沉降。浓密池底部布置2台XB144-70排泥泵，1用1备，用于将浓密池锥底高浓度的底泥抽送至污泥压滤车间，进行压滤脱水。底部排泥管设反冲洗水管，用于排泥管的疏通。

5)电凝聚设备间。单层厂房，规模为18 m×6 m，净空6 m。内设3套含氟废水电凝聚深度处理成套设备，每套处理能力达100 m3/h，功率为75 kW。

6)回水池。停留时间为6.7 h，回水池有效容积为2 000 m3，回水池旁边布置2台IHF80-65-160型离心泵作为回用水泵，1用1备，将处理达标污水回用至厂区。

7)压滤间。2层厂房，一层为泥饼运输间，压滤机置于二层楼面，氟化钙沉渣的脱水选用3台XAZGF200/1250-UK型压滤机，2用1备。单台过滤面积为200 m2，滤室容积为3.22 m3，电机功率为4 kW。

8)加药间。加药车间采用单层厂房，规模为24 m×15 m，污水处理站附近已建有石灰消化和制浆厂房，设计加药间时只需考虑石灰乳储槽和投加泵。设计2个4.7 m×4.7 m×3.7 m的矩形混凝土池作为石灰乳储槽，每个储槽布置2台50FDU-30工程塑料低转速料浆泵，1用1备，用于石灰乳投加。每个储槽安装LFJ-350型搅拌机，搅拌功率7.5 kW，且储槽用素混凝土做圆角填充处理，防止石灰乳静置沉降。其他药剂的制备和投加均采用成套加药装置。

4 工程运行效果

该项目于2013年4月完成施工图设计，2013年12月完成主体施工。调试和试运行阶段多次对出水进行取样分析，出水水质氟化物质量浓度稳定在10 mg/L以下。含氟污水处理前后指标对比见表1。

表1 含氟污水处理前后指标对比

5 结语

采用石灰沉淀-电凝聚工艺处理高氟酸性废水，比采用传统化学药剂沉淀法去除CaF2的效果更好，且易于控制，具有明显的优势。

在优化工艺条件下，处理后出水氟化物等指标达到GB 8978—1996一级标准，满足当地环保部门要求，可实现直接回用，从而实现高氟酸性废水的资源化与“零”排放，具有较好的经济效益和社会效益。

[1] 范建伟，张杰．钙盐-电凝聚法处理含氟工业废水[J]．工业用水与废水，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。

赵凌波，男，长沙有色冶金设计研究院有限公司工程师，主要从事环境工程、市政工程研究与设计。电话：0731-84397197；E-mail：cinf_zlb@126.com。

TQ111.16;X703

B

1002-1507(2017)10-0032-03