混合沉降法降低轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水中氟含量試驗(yàn)

馬安遠(yuǎn)

（秦皇島首秦金屬材料有限公司，河北秦皇島066326）

混合沉降法降低轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水中氟含量試驗(yàn)

馬安遠(yuǎn)

（秦皇島首秦金屬材料有限公司，河北秦皇島066326）

單純的氯化鈣沉淀法不能把含氟量較高的轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水中的氟含量降低到較低水平,氯化鈣與PAC（Al2(SO4）3)的混合沉降法可以將含氟量如此高的OG水中的氟降低到40 mg/L以下。其中,PAC的處理效果優(yōu)于Al2(SO4)3,在pH值范圍8.0～8.5時(shí),氯化鈣投加量為3000～3500 mg/L，PAC投加2～3mg/L的條件下,沉降1.5～2 h，處理后的水中氟含量可達(dá)40 mg/L以下。

氟含量；混合沉降法；轉(zhuǎn)爐濁環(huán)

1 引言

首秦公司轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水（簡(jiǎn)稱OG水）是用于冷卻煉鋼部轉(zhuǎn)爐煙道的水，其水屬于濁環(huán)水的一種，水質(zhì)非常差。pH值≥10，電導(dǎo)率≥10000μS/cm，懸浮物≥150 mg/L，氟含量≥200 mg/L。如此惡劣的水質(zhì)，一旦外排會(huì)對(duì)其它水系統(tǒng)造成非常嚴(yán)重的影響。尤其該水系統(tǒng)較高的氟含量，很容易與鈣離子反應(yīng)生成難容的氟化鈣（Ca2++2F-=CaF2），影響其它冷卻設(shè)備的正常運(yùn)行。特別是該系統(tǒng)的水一旦外排，會(huì)沿著排污管道流入污水處理站，高含量的氟與鈣離子形成難容的氟化物很容易堵塞污水處理站內(nèi)除鹽站的反滲透，反滲透膜一旦被氟化鈣堵塞，很難清洗，導(dǎo)致更換反滲透膜。本文針對(duì)轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)如此高氟含量開(kāi)展降氟實(shí)驗(yàn)，避免高氟含量的水進(jìn)入污水處理站，影響反滲透設(shè)備的正常運(yùn)行。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)原理

通過(guò)投加氯化鈣在含氟水中，所離解出的鈣離子與水中氟離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)[Ca2+][F-]2≥Ksp時(shí)，產(chǎn)生CaF2沉淀[1]，加入混凝劑加速沉淀效果。在25℃時(shí)Ksp=3.9×10-11。反應(yīng)式為：

2.2 試驗(yàn)儀器

磁力攪拌器、1000 mL燒杯、氟離子測(cè)量?jī)x、分析天平、pH計(jì)、膠頭滴管

2.3 試驗(yàn)方法

在不同pH下，投加不同量氯化鈣、混凝劑，沉淀不同時(shí)間下，OG水降氟的效果。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 pH值對(duì)降氟效果的影響

隨著pH值的降低,水中的氟濃度逐漸降低,在pH=8.0～8.5時(shí)達(dá)到最低,強(qiáng)堿性水中氟濃度降低不多,除氟效果較差,主要因?yàn)榇嬖谥鳲H-與F-的競(jìng)爭(zhēng),這種競(jìng)爭(zhēng)具有離子交換特征,但當(dāng)水中OH-含量高于F-時(shí)，OH-與Ca2+結(jié)合的機(jī)率就大于F-與Ca2+的結(jié)合機(jī)率,故易形成Ca(OH)2沉淀，降氟效果不好，反之易形成CaF2沉淀,將水中的F-除去。但pH值降的太低，在酸性水中主要是生成HF或H2F2,雖降低了水中的F-,但水中的氟含量沒(méi)有降低，隨著pH的升高,HF酸解離,使F-濃度升高,但當(dāng)pH＞7.5時(shí)水中氟含量又迅速降低。即在pH值小于這些值的情況下,水中氟的降低是由于形成了HF或H2F2,只有當(dāng)pH值大于這些值時(shí),才能形成CaF2沉淀去除水中的氟[2]。調(diào)節(jié)OG水pH值，向水中投加2000 mg/L氯化鈣，沉淀1 h后，取上清液，檢測(cè)其氟含量。

從圖1中看出,試驗(yàn)結(jié)果與理論的結(jié)果比較接近,在pH在8～8.5之間時(shí),水中氟含量達(dá)到最低值。

3.2 氯化鈣投加量對(duì)降氟效果影響

調(diào)節(jié)OG水pH在8～8.5間，向OG水中投加不同量氯化鈣，沉降1 h后，水系統(tǒng)內(nèi)氟含量見(jiàn)圖2。

圖1 pH值變化對(duì)OG水中降氟的影響

圖2 氯化鈣投加量對(duì)OG水中降氟的影響

由試驗(yàn)結(jié)果可看出，隨著氯化鈣投加量的增加，OG水中氟含量逐漸降低，當(dāng)氯化鈣投加量為3000～3500 mg/L時(shí)，水中氟含量降低基本不變，趨于穩(wěn)定，即氯化鈣最佳投加量為3000～3500 mg/L。

3.3 混凝劑對(duì)降氟效果的影響

單獨(dú)投加氯化鈣降氟，沉淀速度很慢，使用一些混凝劑會(huì)增加處理速度[3]。因此最佳的處理方法是先往含氟水中投加氯化鈣,攪拌一段時(shí)間后,再加聚鋁或硫酸鋁吸附微細(xì)晶體氟化鈣,使其快速沉降。

3.3.1 Al2(SO4)3投加量對(duì)降氟效果的影響

根據(jù)氯化鈣直接沉淀法中得出的規(guī)律,即氯化鈣投加到3000～3500 mg/L時(shí),水中的殘氟濃度降低較慢,但此時(shí)加入一定混凝劑會(huì)使出水氟降到較低水平。故本試驗(yàn)條件為加入CaCl2(3000 mg/L)攪拌10 min后,再加入不同量的Al2(SO4)3攪拌10 min,沉淀1 h,測(cè)上層清液中的氟含量,見(jiàn)圖3的試驗(yàn)結(jié)果。

圖3中的曲線顯示了Al2(SO4)3的投加量與水中殘氟的關(guān)系,隨著Al2(SO4)3投量的增加,水中殘氟濃度逐漸降低,當(dāng)Al2(SO4)3的投加量為4～5 mg/L時(shí),水中氟濃度低于50 mg/L。

3.3.2 PAC投加量對(duì)降氟效果的影響

先加入CaCl2(3000 mg/L)攪拌10 min后,再投加不同量的PAC攪拌10 min,沉淀1 h,測(cè)上層清液中的氟含量,得到圖4的試驗(yàn)結(jié)果。圖4中的曲線顯示了PAC的投加量與水中殘氟的關(guān)系,隨著PAC投量的增加,水中殘氟濃度逐漸降低,當(dāng)PAC的投加量為2～3 mg/L時(shí),出水中氟濃度低于50 mg/L。比較圖3和圖4的結(jié)果,可以得出投加PAC的效果要優(yōu)于Al2(SO4)3的效果,要達(dá)到相同的處理效果,PAC的投加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Al2(SO4)3的投加量。

3.4 沉降時(shí)間對(duì)降氟效果影響

調(diào)節(jié)OG水pH值在8～8.5之間，向OG水中投加3000 mg/L氯化鈣，攪拌10 min，投加2 mg/L PAC，沉降不同時(shí)間，測(cè)上層清液中的氟含量,得到圖5的試驗(yàn)結(jié)果。

由試驗(yàn)結(jié)果可看出，隨著氯沉降時(shí)間的增加，OG水中氟含量逐漸降低，當(dāng)沉降時(shí)間在1.5～2 h以上時(shí)，水中氟含量降低到40 mg/L以下，下降效果趨于穩(wěn)定，即最佳沉降時(shí)間為1.5～2 h。

圖3 硫酸鋁的投加量對(duì)OG水降氟的影響

圖4 PAC投加量對(duì)OG水除氟效果的影響

圖5 不同沉淀時(shí)間對(duì)OG水降氟的影響

4 結(jié)論

氯化鈣與PAC混合沉降法降低OG水中氟含量的工藝參數(shù)是：OG水pH=8～8.5之間,氯化鈣投加量為3000～3500 mg/L，混合反應(yīng)時(shí)間為10 min，投加2～3 mg/L的PAC，沉淀時(shí)間為1.5～2 h，可使OG水中氟含量降低至40 mg/L以下。

[1]郭瑞光等.含氟廢水中CaF2形成的動(dòng)力學(xué)研究[J].環(huán)境與開(kāi)發(fā). 1994,9(4)：337～340.

[2]徐金蘭等.石灰沉淀-混凝沉淀處理含氟廢水的試驗(yàn)[J].水處理技術(shù).2003,10（5）：282～285.

[3]劉鴻儀等.石灰一硫酸鋁一聚丙烯酸胺法處理含氟廢水的試驗(yàn)研究[J].工業(yè)水處理,1998,8(1)：27～30.

An Experiment on Reducing Fluorine Content in Converter Turbid Circulating W ater by M ixed Sedimentation

Ma Anyuan
（Qinhuangdao Shouqin Metal Material Co.,Ltd.,Qinhuangdao,Hebei 066326,China）

Using the calcium chloride sedimentation method alone cannot reduce the fluorine content in converter turbid circulating water to a low level,but adopting mixed sedimentation of calcium chloride and PAC can reduce the fluorine content in high-F OG water to below 40 mg/L.The treatment result of PAC process is better than that of Al2(SO4)3.With the pH value between 8.0～8.5,calcium chloride of 3000～3500 mg/L,PAC of 2～3 mg/L and sedimentation for 1.5～2 h,the fluorine content in the water reaches to less than 40 mg/L.

fluorine content;mixed sedimentation;converter turbid circulating water

TQ085

B

1006-6764（2015）02-0050-03

2014-09-02

馬安遠(yuǎn)（1985-），男，大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師,現(xiàn)從事水質(zhì)管理工作。參與編寫(xiě)“一種降低連鑄二冷水氟含量的方法”的專利，專利號(hào)201010259053，公開(kāi)號(hào)101898233A。