含氟廢水處理

氟是一種微量元素，飲用水含氟量在0.4~0.6mg/L的水對人體無害有益，而長期飲用含量大于1.5mg/L的高氟水則會給人體帶來不利影響，嚴重的會引起氟斑牙和氟骨病。我國某些地區特殊的地球化學特征使該區域水源含氟量大于1.0mg/L，從而造成地方性氟中毒，某些高濃度含氟工業廢水的排放，更對人們身體健康造成很大威脅，所以必須對含氟工業廢水加以處理。

　　1973年頒布的《工業三廢排放試行標準》（GBJ4-73）中規定，氟的無機化合物排放標準為10mg/L（以F^-計）。1988年頒布的《污水綜合排放標準》（GB8789-88）中規定，新擴改企業對外排放含氟廢水，氟化物不得超過10mg/L（向二級污水處理廠排放除外）。此廢水帶出物是以氟化鈣計，那么1988年的標準比1973年的標準嚴格了一倍以上。

　　山西運城某鋁廠在其酸處理和鈍化兩個工藝階段產生高濃度含氟廢水，最高氟離子濃度達300mg/L。本文基于鈣離子與氟離子結合生成難溶于水氟化鈣，利用同離子效應理論，得出了最佳方案。并以此方案為基礎進行了該廠污水處理的工藝設計。

　　1.藥劑的選擇與化學反應原理

　　1. 1消石灰

　　石灰來源廣泛，價格便宜。作為主要的絮凝劑，在除氟過程中主要起沉淀和調節pH值的作用。含氟廢水主要含有氟化氫和氟化鈣鹽。氟化氫（HF）是一種腐蝕性很強的酸。傳統的處理方法是采用消石灰（Ca（OH）₂）進行中和反應，生成難溶的氟化鈣（CaF₂），以固液分離手段從廢水中去除。反應式為：

　　 2F^- + Ca²⁺ CaF₂↓ （1）

　　在25^OC時，CaF₂在水中的飽和溶解度為16.5mg/L，其中F^-離子占8.03mg/L。暫不考慮處理后出水帶出的CaF₂固形物，處理后出水中溶解性CaF₂僅能達到現以作廢的1973年國家廢水排放標準，無法達到現行的1988年國家廢水排放標準。因為1988年的標準要比CaF₂的飽和溶解度低的多。這也就是說簡單地用Ca（OH）₂去中和含氟廢水，結果無法達到現行國家廢水排放標準。

　　可以看出，無法達到國家排放標準的根本問題是CaF₂在一般溫度下飽和溶解度過高。以改變溫度的方法改變CaF₂的飽和溶解度，能量消耗太高，在工程中幾乎無法實現，更換中和劑，價格昂貴，來源困難，也不可行。所以，在工程中比較實際的方法是，仍以Ca（OH）₂作為中和劑，應用同離子效應理論，控制處理后出水中CaF₂的飽和溶解度，使出水水質符合國家有關排放標準。有含氟廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經驗的企業。

　　1. 2氯化鈣

　　同離子效應理論認為，在難溶電解質的飽和溶液中，加入含有同離子的另一種電解質時，原有的電解質溶解度降低。含氟廢水中加入Ca（OH）₂，可以生成CaF₂。隨著反應的進行，CaF₂的濃度不斷升高。當CaF₂的濃度超過了飽和溶解度時，就會有固體CaF₂析出。溶液能否有固體析出，是根據溶度積規則判斷。就CaF₂而言，它的溶度積規則形式為：

　　 Sp = [Ca²⁺] [2F^-]² （2）