1 前言
氟是一種微量元素，長(zhǎng)期飲用含氟量大于1.5 mg/L以上的水則會(huì)給人體健康帶來不良影響。氨氮廢水具有一定的毒性和危害，其主要危害是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。在國(guó)家“十二五”規(guī)劃中要求主要污染物排放總量顯著減少，氨氮、氮氧化物分別減少13.3%和16.9%，這就對(duì)企業(yè)提出了更高的要求。企業(yè)如何去適應(yīng)其標(biāo)準(zhǔn)，改善其工藝以減少排放量，成為企業(yè)要克服的難題之一。
2 去除機(jī)理
兩種污染物原始濃度分別是：
氟化物：800～1000 mg/L；氨氮：600～800 mg/L
處理工藝采用石灰＋鳥糞石法處理，在第一步用石灰除氟，上清液或?yàn)V液用磷酸氫二鈉和氯化鎂除氨氮。
2.1 氟的去除機(jī)理
鋁型材含氟廢水主要含有氟化氫、氟鹽、鋁離子等，氟化氫是一種腐蝕性很強(qiáng)的酸，傳統(tǒng)的處理方法就是采用投加石灰進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)過曝氣攪拌后生成難溶的氟化鈣以固液分離手段來實(shí)現(xiàn)去除廢水中氟離子的目的，理想狀態(tài)下的出水氟濃度可以到達(dá)20 mg/L左右。
反應(yīng)式：2F-Ca2+→CaF2↓
在25℃時(shí)，CaF2在水中的飽和溶解度為16.5 mg/L，一般溫度下飽和溶解度過高是制約其去除反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行的根本原因，即使繼續(xù)投加石灰也很難形成沉淀物，而且CaF2與Ca(OH)2會(huì)產(chǎn)生共溶現(xiàn)象。改變其溫度以改變CaF2的飽和溶解度，在工程上很難實(shí)現(xiàn)，而且能量消耗太高，不符合節(jié)能減排政策要求。也就是說，在理想情況下，簡(jiǎn)單的投加石灰這種去除方法根本達(dá)不到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.1 氨氮的去除機(jī)理
目前處理氨氮廢水的方法有很多，常用的方法有吹脫法、生物硝化法、折點(diǎn)加氯法、化學(xué)沉淀法、離子交換法等。針對(duì)廢水中高濃度的氨氮，可以使用的方法是吹脫法＋化學(xué)沉淀法。
一般來說，水中的氨氮多以氨離子(NH4+)和游離氨(NH3)的狀態(tài)存在，兩者保持平衡，關(guān)系為：NH3＋H2O?NH4+＋OH-。這一關(guān)系受pH值的影響，當(dāng)pH值升高，平衡向左移動(dòng)，游離氨占的比例增大。當(dāng)pH值為11左右時(shí)，NH3大致在90%以上，游離氨易于從水中逸出，采用爆氣池，將壓縮空氣通入廢水中，氣水相互充分接觸，使水中溶解氣體和揮發(fā)性溶質(zhì)穿過氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到去除氨氮的目的。所以第一步的除氟工藝也是氨氮的初步去除工藝。
某廠化學(xué)沉淀法是采用磷酸銨鎂沉淀法。即向廢水中按參數(shù)比例投加磷酸氫二鈉(Na2HPO4)和氯化鎂(MgCl2)，使氨氮生成難溶復(fù)鹽MgNH4PO4?6H2O(簡(jiǎn)稱MAP)結(jié)晶，然后通過重力沉淀，壓渣過濾，使MAP從廢水中分離。
反應(yīng)式為：Mg2++NH4+＋PO43-+6H2O→MgNH4PO4?6H2O↓
此法生成的MAP結(jié)晶顆粒細(xì)小或是絮狀體，固液分離有一定的困難，通常要投加絮凝劑聚丙烯酰胺(簡(jiǎn)稱PAM)，以助結(jié)塊，方便沉淀壓渣。
3 影響因素
3.1 藥劑
3.1.1 石灰
足夠的石灰量是保證鈣離子進(jìn)行反應(yīng)的必要條件，也是后續(xù)工藝除氨氮反應(yīng)的重要因素。某廠經(jīng)過兩年的運(yùn)行情況得出：
廢水原始氟化物濃度為800～1000 mg/L
每池水量為6m3，投加的石灰量為120～160 kg
鈣鹽：氟離子＝17：1～20：1，氟化物初步去除率平均達(dá)到95～97%，出水濃度達(dá)到50 mg/L以下問題不大。但有些鋁材廠廢水濃度相當(dāng)，本來應(yīng)該每罐3m3投加60～80 kg的石灰，但現(xiàn)實(shí)投加的石灰量還不足50 kg，pH值在8~9之間，去除率可想而知。沒有充足的Ca+提供也直接影響了下一步工序除氟反應(yīng)的進(jìn)行：鈣鹽與磷酸鹽合用，產(chǎn)生Ca5(PO4)3F沉淀；CaCl2、AlCl3合用，形成一種Ca、Al及F組成的絡(luò)合物沉淀[1]。
3.1.2 磷酸氫二鈉和氯化鎂
處理工藝第二步除氨氮投加的就是這兩種藥劑，這步工序也同時(shí)是除氟工藝，這兩種藥劑質(zhì)量的好壞也直接影響了處理的效果，據(jù)研究表明，一些由多種元素組成的氟化物，比單一元素組成的氟化物具有更小的溶解度，磷酸鹽、鎂鹽、鈣鹽、鋁鹽聯(lián)合使用可以與氟離子形成新的更難溶的化合物，如鈣鹽與磷酸鹽合用，產(chǎn)生Ca5(P04)3F沉淀。鈣鹽：磷酸鹽：氟離子＝15 ： 2：1～20： 2 ：l，，能使殘氟達(dá)到5mg/L，低于10mg/L排放標(biāo)準(zhǔn)[2]。
但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，操作工沒有按照計(jì)算結(jié)果精確加藥，磷酸氫二鈉包裝規(guī)格為25kg/包，氯化鎂包裝規(guī)格為50kg/包，本來應(yīng)該投加111kg磷酸氫二鈉和62kg的氯化鎂，工人操作貪求方便，沒有過磅稱量，實(shí)際只投加了4包磷酸氫二鈉和1包氯化鎂，導(dǎo)致磷酸氫二鈉和氯化鎂實(shí)際用量比例失衡，本來磷酸氫二鈉與氯化鎂的比例是1.77：1，但實(shí)際往往達(dá)到2：1～2.8：1。磷酸氫二鈉的過量與氯化鎂的不足導(dǎo)致處理效果不佳，加大藥量提高處理效果使處理成本虛高。
3.2 pH值
其實(shí)，在很多反應(yīng)條件上，pH值是關(guān)鍵因素。
投加石灰后：pH值在10～11
投加除氨氮藥劑前：pH值在10～11
投加除氨氮藥劑后：pH值在9.0～9.5
在處理氟化物上，pH值在10～11，水中的Al(OH)4-量增大，由于F-與OH-電荷相同，半徑及電荷較為接近，Al(OH)4-的OH-與F-發(fā)生交換[2]，從而使出水含氟量降低。在處理氨氮上，第一步加石灰除氟時(shí)，當(dāng)pH在11左右，游離氨大致在90%以上易于從水中逸出，加以曝氣，也能達(dá)到初步除氨氮效果。
而在第二步除氨氮工序上，投加磷酸氫二鈉和氯化鎂前，廢水pH值要求達(dá)到10～11，但由于石灰量的不足導(dǎo)致pH值達(dá)不到上述要求，現(xiàn)實(shí)中操作工經(jīng)常忽略了這一步的調(diào)節(jié)。投加完磷酸氫二鈉和氯化鎂以后，廢水pH值會(huì)有所下降，這時(shí)就要投加片堿以調(diào)節(jié)pH值，使它達(dá)到反應(yīng)要求。但現(xiàn)實(shí)是操作工對(duì)投加完藥劑后的pH值調(diào)節(jié)不夠重視，從而影響了處理效果。
3.3 攪拌方式
通常，在廢水處理上采用兩種攪拌方式：
曝氣攪拌
螺旋槳電動(dòng)攪拌
這種高濃度廢水處理方法第一步工序，既是除氟也是除氨氮，但空氣攪拌在這第一步工序上除氨氮的效果比電動(dòng)攪拌要好?？諝鈹嚢枘苁箽馑玫南嗷ソ佑|，使水中溶解氣體和揮發(fā)性溶質(zhì)穿過氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，揮發(fā)性氨更易從水中逸出，從而提高初步去除效率。但是空氣攪拌帶來一定的環(huán)境的影響，揮發(fā)出的氣體屬于無組織排放，在環(huán)保工作越來越嚴(yán)格的形勢(shì)下，也有必要進(jìn)行再一步的完善。安裝廢氣處理系統(tǒng)，把廢氣收集后處理是一種可以考慮的處理方式。
4 結(jié)語(yǔ)
本文針對(duì)鋁型材企業(yè)高濃度氟化物和氨氮廢水處理工藝在運(yùn)行中存在的問題進(jìn)行分析。從去除機(jī)理、藥劑，pH值，攪拌方式等方面進(jìn)行探討，分析其影響處理效果的因素。
充足的鈣鹽、合適的磷酸氫二鈉與氯化鎂比例、適當(dāng)?shù)膒H值，是石灰＋鳥糞石法處理這種高濃度廢水的關(guān)鍵。除氟除氨氮在國(guó)內(nèi)進(jìn)行了很多研究，工藝技術(shù)也相對(duì)成熟，找出適合自己企業(yè)的工藝技術(shù)，做好節(jié)能減排工作，提高社會(huì)責(zé)任心，向“資源節(jié)約型和環(huán)境友好型”企業(yè)邁進(jìn)，將環(huán)保進(jìn)行曲持續(xù)地吹響下去，是企業(yè)在“十二五”期間要面臨的任務(wù)。
