C9冷聚樹脂裝置高濃度含氟廢水處理的研究及工業(yè)應(yīng)用

張衛(wèi)東 游卓霖 施全寶 李亮 魏艷鵬

摘 要：使用簡易的實驗方法和器材，初步確定了C9冷聚樹脂裝置高濃度含氟污水預(yù)處理的工藝參數(shù)，及工業(yè)化的含氟廢水處理原則流程。通過實際生產(chǎn)驗證方案的可行性，并對工藝條件進(jìn)行了修正。

關(guān)鍵詞：C9冷聚樹脂裝置;高濃度含氟廢水;預(yù)處理

1 概述

C9聚合反應(yīng)液經(jīng)過堿、水洗工序，產(chǎn)生的廢水含有較高濃度的F-。該股廢水具有水量小、pH值高、F-濃度高的特點。須預(yù)處理控制F-濃度小于60mg/L。

本裝置含氟廢水預(yù)處理單元考慮采用化學(xué)沉淀法，通過調(diào)整pH值以及沉淀劑和助凝劑的投加量，達(dá)到降解F-濃度，滿足預(yù)處理外排水F-的要求。針對此思路，在實驗室展開了模擬水質(zhì)的F-脫除處理實驗并據(jù)此建成工業(yè)化的含氟廢水處理單元投入運行。

2 實驗部分

2.1 原材料準(zhǔn)備

pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉、鹽酸（硫酸），沉淀劑為氯化鈣，絮凝劑為聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。

CaCl2溶液按20%（wt）濃度配制;陰離子型PAM用無鹽水配制成0.1%（wt）濃度溶液;PAC用無鹽水配制成2%（wt）濃度溶液。

含氟污水水樣：模擬實際工況，用三氟化硼乙醚絡(luò)合物和凝結(jié)水配制F-濃度7900mg/L、用NaOH調(diào)節(jié)pH值在12.5左右。

2.2 試驗過程

2.2.1 絮凝沉降時間

考慮到工業(yè)生產(chǎn)時含氟污水的沉淀時間遠(yuǎn)高于實驗室，因此本實驗的沉淀比均為實驗開始30min時的測量值。

2.2.2 pH調(diào)節(jié)劑的選用

用鹽酸調(diào)節(jié)pH至8.5左右的水樣，再加入氯化鈣溶液。無論調(diào)整PAC、PAM的加入量、加入順序均無法出現(xiàn)絮凝沉淀。以鹽酸作為pH調(diào)節(jié)劑時，檢測含氟污水的電導(dǎo)率為175000us/cm左右，將含氟污水稀釋4倍后，絮凝成功?？紤]到高電導(dǎo)率對下游污水處理的影響，確定用硫酸作為pH調(diào)節(jié)劑。同時，為了杜絕鹽效應(yīng)對實驗的擾動，以硫酸作為pH調(diào)節(jié)劑之后的實驗也是在含氟水稀釋4倍的基礎(chǔ)上開展的。

2.2.3 PAC的加入量

稀釋倍數(shù)4的含氟廢水，PAM加入量為15ppm，考察PAC含量變化對CaF2沉淀比和上清液清澈度的影響。

實驗中的沉淀比和上清液透明度隨PAC濃度的增大而增大，當(dāng)PAC≥300ppm時，上清液清澈;PAC<300ppm時，上清液不透明，含有少量絮狀物;當(dāng)PAC大于600ppm時，沉降比變化緩慢。

2.2.4 PAM的加入量

通過PAM的吸附架橋作用，促使溶液中的CaF2形成絮狀沉淀，以達(dá)到提高沉降速度及沉降性能的目的，從而強(qiáng)化除氟的效果。

稀釋倍數(shù)4的含氟廢水，PAC加入量為500ppm，考察PAM含量變化對CaF2沉淀速度和上清夜清澈度的影響。

試驗中隨著PAM含量的增加，沉淀比變化不大。PAM加入量在10ppm時，沉淀比最小，上清液的清澈度最好。

2.2.5 含氟廢水的稀釋比

確定PAC、PAM情況下，對實驗室配置的含氟廢水原液用脫鹽水稀釋1倍、2倍、3倍和4倍，考察沉降比和上清液清澈度。

隨著稀釋倍數(shù)增大，沉淀比減少，上清液透明度增高，絮凝物顆粒相對較大。我們分析，隨稀釋倍數(shù)增大，沉淀比減少的原因是試樣中可沉降的CaF2數(shù)量隨沉降倍數(shù)增大而對應(yīng)減少導(dǎo)致的。

實驗室配置的含氟廢水原液經(jīng)過稀釋后，在兌入3倍的脫鹽水時沉降比最大，兌入4倍的脫鹽水時，沉降比反而降低。

2.3 實驗總結(jié)

綜合以上實驗結(jié)果，初步確定PAC范圍在300-600ppm、PAM加入量在10-15ppm、稀釋倍數(shù)在1-3倍、硫酸用量為催化劑用量的0.36倍、氯化鈣用量為催化劑用量的1.5倍、堿液用量為催化劑用量的3.5倍。

3 高濃度含氟廢水工業(yè)處理方案

工業(yè)處理方案簡述：高濃度含氟廢水在第一反應(yīng)器與氯化鈣反應(yīng)后進(jìn)入沉淀罐，沉淀物沉入罐底，上清液則進(jìn)入第二反應(yīng)器。上清液在第二反應(yīng)器與氯化鈣反應(yīng)后進(jìn)入第二沉降罐，沉淀物沉入罐底，第二沉淀罐的上清液合格外排。沉淀罐罐底的污泥送入壓濾機(jī)脫水。

4 高濃度含氟廢水工業(yè)處理成果及分析

高濃度含氟污水經(jīng)預(yù)處理之后的氟離子含量見圖1所示，滿足污水外排的要求。

裝置性能測試期間，含氟污水預(yù)處理單元的運行工況及控制參數(shù)，見表1所示。含氟污水預(yù)處理單元累計產(chǎn)生濾渣24t（固含量73%）。

表1所示，實際生產(chǎn)測試期間加入了14t三氟化硼乙醚絡(luò)合物、6.09t硫酸、23.2t氯化鈣。理論上應(yīng)產(chǎn)生氟化鈣和硫酸鈣分別為10.91t和11.35t，合計量為22.3t（按73%的含水率折算成濾渣量應(yīng)為30.5t）。理論計算的沉淀物比實際產(chǎn)出的24t沉淀物多6.5t，即約有2.376g/L的氟化鈣和硫酸鈣溶解在預(yù)處理單元外排的污水中。

在20℃的水溶液，硫酸鈣的溶解度2.097g/L，氟化鈣的溶解度0.016g/L?；灧治鲲@示的污水中F-含量0.027g/L，即氟化鈣溶解量為0.056g/L。由此計算出外排污水中硫酸鈣的溶解量為2.32g/L。

5結(jié)論

①根據(jù)C9冷聚樹脂生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高濃度含氟廢水，以實驗室數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)提出的CaCl2-PAC-PAM混凝沉降法處理堿性高氟廢水工藝，通過實驗確定了最佳工藝條件：在鈣鹽絮凝沉淀階段，pH≈9，PAC投加量到850mg/kg、PAM投加量到55mg/kg、稀釋倍數(shù)為3倍、氯化鈣加注量約為催化劑的1.5倍，最后水中氟離子含量可以到60mg/L以內(nèi)，滿足含氟廢水外排指標(biāo)要求;

②實驗室數(shù)據(jù)對工業(yè)生產(chǎn)起到了極大的指導(dǎo)作用，工業(yè)處理的藥劑配方與實驗室提供的基礎(chǔ)配方基本吻合，處理極高濃度含氟污水取得較好效果。

作者簡介：

張衛(wèi)東，工程師，現(xiàn)從事C5、C9石油樹脂的生產(chǎn)及規(guī)劃。