含氟廢水如何處理？——吸附+工藝

在地殼中，氟含量為544ppm，是豐度第13位的元素。氟主要是以螢石（CaF2）、氟磷酸鈣（Ca10F2(PO4)6）、冰晶石（Na3AlF6）等化合物的形式存在于自然界中。巖石、礦物及土壤中的氟是地表水和地下水中氟的主要來源。

工業(yè)生產(chǎn)過程中，也會排放大量的含氟廢氣、廢液和廢渣，造成工業(yè)氟污染的氟化物主要來源于冶金工業(yè)的煉鋁、煉鋼，化學(xué)工業(yè)的磷肥和氟塑料生產(chǎn)，硅酸鹽工業(yè)的磚瓦、陶瓷、玻璃、耐火材料的生產(chǎn)，電力工業(yè)的燃煤發(fā)電。

廢氣和廢液會直接污染環(huán)境，而含氟廢渣也會成為間接的氟污染源。這些含氟廢氣、廢液和廢渣的特點是排放集中，引起周邊人、畜中毒，引發(fā)地方性氟病。

含氟廢水的處理方法有多種，國內(nèi)外常用的方法大致分為兩類——沉淀法和吸附法。

除這兩類方法外，還有離子交換樹脂除氟法、超濾膜法、電凝聚法、電滲析法，由于成本高和除氟率低等原因，這些方法至今很少推廣應(yīng)用于常用除氟工藝。

一、化學(xué)沉淀法

對于高濃度含氟水（氟離子濃度大于20mg/L），一般采用石灰或電石渣沉淀法，利用石灰中的鈣離子與氟離子生成氟化鈣沉淀而去除氟離子?；瘜W(xué)沉淀法具有原理簡單、處理方便、成本低、效果好的特點，目前廣泛應(yīng)用于處理高濃度的含氟水。但在一定程度上存在設(shè)備龐大、處理后出水很難達標(biāo)、沉渣沉降緩慢且脫水困難等缺點，常常需要添加氯化鈣或其他混凝劑，使沉淀加速。

二、混凝沉淀法

該方法是將酸、堿含銅廢液經(jīng)由第一次中和、離心過濾、再次中和結(jié)晶，以及篩濾與脫水等作程序而制得具有較高品質(zhì)硫酸銅的方法。這種方法得到了產(chǎn)品硫酸銅，產(chǎn)品附加值比銅泥高。但廢液中的銅以硫酸銅的形式回收之后，廢水也需要排放，污染環(huán)境。

三、混凝沉淀法

對于低濃度含氟水（氟離子濃度小于20mg/L），一般采用混凝沉降法，利用混凝劑在水中形成帶正電的膠粒吸附水中的F-，使膠粒相互并聚為較大的絮狀物沉淀，以達到除氟的目的。混凝沉降法具有藥劑投加量少、處理水量大等優(yōu)點，但一般只適用于含氟較低的水處理，如果要取得更好的效果則需要與其他方法聯(lián)合使用。

但除氟效果受攪拌條件、沉降時間等操作因素及水中CO32-、SO42-、Cl-等陰離子濃度的影響較大。近年來隨著化學(xué)和水處理工業(yè)的不斷發(fā)展，很多高效的混凝除氟劑不斷涌現(xiàn)，使強化混凝技術(shù)重現(xiàn)生機，隨著傳感技術(shù)和自動控制技術(shù)的應(yīng)用，實時控制混凝劑的投加量已成為可能。

四、海普定制化處理工藝

江蘇海普功能材料有限公司開發(fā)的吸附+（HAP工藝）可對廢水或廢酸中的氟離子進行選擇性吸附并富集到吸附材料中，從而實現(xiàn)分離氟離子的目的，吸附出水氟含量大大降低，滿足后續(xù)步驟相關(guān)要求。

海普HAP工藝在對料液調(diào)節(jié)pH后先過濾處理，將其中的懸浮物和細小顆粒物截留，防止雜質(zhì)進入吸附材料中，影響吸附性能。

過濾后的料液再進入裝有特種吸附材料的吸附塔進行吸附，吸附飽和后，對吸附材料進行脫附再生處理，吸附材料再生后可重復(fù)使用，吸附出水料液由客戶后續(xù)回收處理，高濃度脫附液客戶自行除氟處理。

圖1 工藝流程圖

五、案例介紹

安徽某新材料科技有限公司經(jīng)營范圍包括前驅(qū)體、正極材料及新能源材料的研發(fā)、生產(chǎn)、加工、銷售。企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硫酸鋰料液需要進行除氟處理，針對該料液的特點、難點和處理要求，選用我公司相關(guān)專用吸附材料對該料液進行吸附處理，出水能滿足客戶要求，廢水設(shè)計指標(biāo)如下表。

廢水設(shè)計參數(shù)表

實驗室小試吸附處理數(shù)據(jù)

處理效果外觀圖：

圖2 左為原水、右為吸附出水

該廢水經(jīng)前處理調(diào)節(jié)pH至4左右后，再經(jīng)特種吸附劑吸附處理后，氟含量在1ppm以內(nèi)，滿足客戶要求；.吸附劑經(jīng)過多批次吸附脫附試驗測試，其結(jié)果表明吸附性能穩(wěn)定可靠；

該HAP工藝整體項目采用PLC程序自動控制，對吸附裝置的溫度、壓力及液位等參數(shù)實時監(jiān)控，實現(xiàn)全程自動化操作， 且PLC與上位機通信，便于生產(chǎn)中掌握裝置運行情況:

（1）配備的獨立操作控制柜，便于管理及日常維護；

（2）機泵的控制：機泵與對應(yīng)儲罐液位計聯(lián)動，隨儲罐液位的高低而動作；且每臺電機均設(shè)置現(xiàn)場操作柱，根據(jù)需要現(xiàn)場可切換手動/自控操作模式。

（3）吸附系統(tǒng)的自動控制：水泵與自控閥門根據(jù)溫度壓力及運行時間等流程進行自動切換；

（4）吸附系統(tǒng)的手動控制：為應(yīng)對偶然情況需單個設(shè)備動作，中央控制臺兼有手動系統(tǒng)，即各臺設(shè)備的控制兼有獨立性，可不與其它設(shè)備關(guān)聯(lián)。

（5）邏輯控制圖包含吸附和脫附模塊，吸附模塊具備手動、自動、停止、啟動等功能，脫附模塊具備結(jié)束、暫停、恢復(fù)、停止、脫附啟動等功能。

（6）所有的泵、閥在上位機中有手動控制和自動控制兩種操作模式，可以實現(xiàn)對單臺泵、閥門的控制。

六、吸附法的優(yōu)點

1.有效降低出水中氟離子濃度，可保證出水達標(biāo)排放或滿足后續(xù)工藝的運行要求；

2.采用特種改性的吸附材料，吸附容量大，設(shè)備投資少，運行費用低；

3.工藝流程簡單，可實現(xiàn)全程自動化操作，操作維護方便；

4.可實現(xiàn)多層布置，占地面積小，安裝周期短；