1 工程概況
 
某石英制品企業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域涉及石英提純、高純石英砂、石英玻璃管（棒）、石英坩堝、各種石英器件生產(chǎn)等。該企業(yè)生產(chǎn)廢水排放量為240 t/d，主要污染物包括氟化物和石英砂粉末等，廢水中的氟化物在50～200 mg/L。國家規(guī)定高濃度含氟工業(yè)廢水必須處理后排放，GB 8789—1996規(guī)定企業(yè)對外排放含氟廢水的氟化物質(zhì)量濃度不得超過10 mg/L，當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)局要求企業(yè)生產(chǎn)廢水中的氟化物不得超過5 mg/L。設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)見表 1。

表1 設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)

 2 廢水處理工藝流程
 
含氟廢水的處理方法有多種：石灰沉淀法、混凝沉淀法、吸附法、離子交換法和電滲析法。但這些方法都存在一定的不足，目前國內(nèi)外常用的處理方法為化學(xué)沉淀法。對于高濃度含氟廢水一般采用鈣鹽沉淀法，即向廢水中投加石灰或其他可溶性鈣鹽，使氟離子生成氟化鈣沉淀而去除。該工藝方法簡單、費用低。但如果僅投加石灰或氯化鈣，易與水中污染物形成可溶性鹽，使廢水存在一定量強(qiáng)電解質(zhì)，由于鹽效應(yīng)增加了氟化鈣的溶解度而降低除氟效果。如果在投加鈣鹽的基礎(chǔ)上聯(lián)合投加鋁鹽、磷鹽等，處理效果比單純投加鈣鹽的效果要好得多。常用絮凝劑為鋁鹽，鋁鹽投加到水中后利用Al3＋ 與F－ 的絡(luò)合作用以及鋁鹽的水解中間產(chǎn)物，最后生成 Al（OH）3（am），通過礬花對氟離子的配體交換、物理吸附、卷掃作用去除水中的氟離子。

車間排放的含氟廢水通過管路系統(tǒng)自流進(jìn)入含氟廢水調(diào)節(jié)池，經(jīng)水泵提升后進(jìn)入初沉池除砂，將SS降到200 mg/L以下，然后自流入混合反應(yīng)池1，在該槽內(nèi)投加Ca（OH）2溶液和CaCl2溶液，使氟離子生成CaF2沉淀，并將pH調(diào)整至9.5～10.0；廢水隨后自流入混合反應(yīng)池2，在該槽內(nèi)投加混凝劑PAC溶液，Al3+ 與F－絡(luò)合生成羥基氟化鋁化合物以及鋁鹽水解中間產(chǎn)物，部分Al3+ 生成Al（OH）3礬花對F－進(jìn)行配位體交換、物理吸附、網(wǎng)捕而去除廢水中的氟離子；然后廢水自流入絮凝反應(yīng)池，在該槽內(nèi)投加絮凝劑PAM，增加絮凝體的沉淀效果，絮凝反應(yīng)后的廢水自流入斜管沉淀池，通過沉淀作用達(dá)到固液分離目的，同時使污泥得到沉淀和濃縮。斜管沉淀池出水自流入pH調(diào)整池，pH調(diào)整到6.5后通過除氟器進(jìn)一步處理，除氟器出水可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。工藝流程如圖 1所示。

 圖 1 工藝流程

3 主要處理構(gòu)筑物與設(shè)備
 
（1）調(diào)節(jié)池。該池用于收集和儲存廢水，設(shè)置液位控制器3套，設(shè)提升泵2臺，1用1備；通過液位控制提升泵，高位啟動，低位停止，超低位報警。該池為鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP，工藝尺寸為12 000 mm× 6 000 mm×4 500 mm。

（2）初沉池。從調(diào)節(jié)池收集的廢水通過提升泵泵入初沉池，采用豎流式沉淀池，該池處理能力大，處理效率高，停留時間短，占地面積小。廢水在重力作用下進(jìn)行固液分離，上清液進(jìn)入下一道工序，沉淀的泥渣通過渣漿泵打入污泥池。該池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP防腐，工藝尺寸為5 000 mm×5 000 mm× 6 500 mm ，共設(shè)1座，有效容積87.5 m3。

（3）混合反應(yīng)池。設(shè)pH控制器和混凝劑投加裝置2套，設(shè)1套機(jī)械攪拌設(shè)施。該池為鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP防腐，工藝尺寸為 4 000 mm×4 000 mm× 4 500 mm，共設(shè)1座，有效容積56 m3。

（4）絮凝反應(yīng)池。設(shè)藥劑投加裝置1套，用于自動控制定量加藥；另設(shè)1套機(jī)械攪拌設(shè)施。該池為鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP防腐，工藝尺寸為 4 000 mm× 4 500 mm×4 500 mm，共設(shè)1座，有效容積72 m3。

（5）沉淀池。采用斜板沉淀池，為鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP防腐，工藝尺寸為 4 000 mm×11 000 mm× 4 500 mm，共設(shè)1座，有效容積176 m3。為進(jìn)一步提高除氟效率可采用污泥回流的方法。由于生成的CaF2沉淀物顆粒小，給固液分離帶來困難，致使沉淀后上清液中氟的濃度較高。如果將沉淀池沉降下來的污泥回流一部分至反應(yīng)槽，即相當(dāng)于向反應(yīng)槽投加氟化鈣晶體，可促進(jìn)氟化鈣沉淀生成和促使氟化鈣沉淀物顆粒增大，能有效改善沉淀效果，降低出水中氟的濃度。

（6）集水桶。用于收集沉淀處理后的含氟廢水，采用PE水箱 ，容積為15 m3。

（7）pH調(diào)整池。設(shè)藥劑投加裝置1套，pH控制器1套，用于自動控制定量加藥；另設(shè)1套機(jī)械攪拌設(shè)施，使加入的酸與廢水快速混合。該池為鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP防腐，工藝尺寸為 2 000 mm×2 000 mm× 4 500 mm，共設(shè)1座，有效容積16 m3。

（8）除氟器。除氟器集過濾、吸附、交換、再生等于一體，采用壓力式順流吸附、逆流再生的方式運行。該設(shè)備的主要特點是：整機(jī)一體化占地面積小，設(shè)備投資少，運行費用低，操作簡單，產(chǎn)水量大，除氟效果顯著，使用安全可靠。當(dāng)出水氟離子超標(biāo)時，需進(jìn)行填料再生，以恢復(fù)吸附劑的除氟能力。正常運行情況下，廢水自上而下經(jīng)過活性填料（活性氧化鋁）吸附，達(dá)到除氟效果。再生時，再生劑自下而上流入到吸附罐內(nèi)，洗脫活性填料上吸附的氟離子，再生后用水反沖洗。除氟器共有3套，正常操作時用二塔并聯(lián)順流吸附，另一塔逆流再生。主要控制參數(shù)包括： 進(jìn)水pH 、流速和停留時間等。除氟器進(jìn)水要求氟離子≤10 mg/L，進(jìn)水懸浮物≤20 mg/L。除氟器凈空尺寸：D 1 200 mm× 2 200 mm（3套），2用1備，再生周期36 h/次，保證連續(xù)運行。除氟器筒體材料為Q235襯膠。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4 工藝控制要點和系統(tǒng)運行情況
 
含氟廢水呈強(qiáng)酸性（pH為2～3），首先通過初沉池除砂，將SS降到200 mg/L以下，然后投加石灰調(diào)節(jié)pH到9.5～10.0，同時按5 mL/L的投加量加入5％的CaCl2溶液，混合反應(yīng)30 min，再按照10 mL/L的投加量加入10％的聚合氯化鋁（PAC），混合反應(yīng)30 min，最后按照1.5 mL/L的投加量加入5％的聚丙烯酰胺（PAM）溶液，混合反應(yīng)60 min后沉淀出水，調(diào)整上清液pH到6.5后用除氟器處理，出水可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。該工程已運行2.5 a，出水F－均＜5 mg/L，可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。實踐證明對于高濃度含氟廢水采用初沉池—混凝沉淀—吸附組合工藝處理是可行的。助凝劑PAM加入后，其通過架橋作用捕獲懸浮的膠體粒子，加速沉淀從而降低水中氟離子。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析
 
該工藝在傳統(tǒng)鈣鹽沉淀法基礎(chǔ)上作了較大改進(jìn)，增加了同離子效應(yīng)沉淀及絮凝沉淀反應(yīng)，最后使用活性氧化鋁進(jìn)行吸附反應(yīng)，不僅保證出水達(dá)標(biāo)，而且降低了運行成本。由于大量的F－通過鈣鹽和鋁鹽沉淀去除，降低了后續(xù)吸附反應(yīng)的負(fù)荷，延長了吸附劑的再生周期。在未考慮設(shè)備折舊的情況下，運行成本為10～12元／t。

6 結(jié)論
 
（1）采用初沉—混凝沉淀—吸附組合工藝對高濃度含氟廢水進(jìn)行處理，全過程采用加藥自動控制技術(shù)保證了沉淀反應(yīng)條件，出水氟化物可穩(wěn)定控制在5 mg／L以下。（2）在混合反應(yīng)池中投加適量PAC有助于提高氟化物的去除率，且運行成本較單獨投加鈣鹽稍低。在未考慮設(shè)備折舊的情況下，日常運行成本為10～12 元／t。（3）在含氟廢水處理過程中選擇設(shè)備時需考慮設(shè)備的耐磨性和耐腐蝕性，以減少日常維護(hù)的工作量。