混合沉降法降低转炉浊环水中氟含量试验

马安远

（秦皇岛首秦金属材料有限公司，河北秦皇岛066326）

混合沉降法降低转炉浊环水中氟含量试验

马安远

（秦皇岛首秦金属材料有限公司，河北秦皇岛066326）

单纯的氯化钙沉淀法不能把含氟量较高的转炉浊环水中的氟含量降低到较低水平,氯化钙与PAC（Al2(SO4）3)的混合沉降法可以将含氟量如此高的OG水中的氟降低到40 mg/L以下。其中,PAC的处理效果优于Al2(SO4)3,在pH值范围8.0～8.5时,氯化钙投加量为3000～3500 mg/L，PAC投加2～3mg/L的条件下,沉降1.5～2 h，处理后的水中氟含量可达40 mg/L以下。

氟含量；混合沉降法；转炉浊环

1 引言

首秦公司转炉浊环水（简称OG水）是用于冷却炼钢部转炉烟道的水，其水属于浊环水的一种，水质非常差。pH值≥10，电导率≥10000μS/cm，悬浮物≥150 mg/L，氟含量≥200 mg/L。如此恶劣的水质，一旦外排会对其它水系统造成非常严重的影响。尤其该水系统较高的氟含量，很容易与钙离子反应生成难容的氟化钙（Ca2++2F-=CaF2），影响其它冷却设备的正常运行。特别是该系统的水一旦外排，会沿着排污管道流入污水处理站，高含量的氟与钙离子形成难容的氟化物很容易堵塞污水处理站内除盐站的反渗透，反渗透膜一旦被氟化钙堵塞，很难清洗，导致更换反渗透膜。本文针对转炉浊环水系统如此高氟含量开展降氟实验，避免高氟含量的水进入污水处理站，影响反渗透设备的正常运行。

2 实验部分

2.1 试验原理

通过投加氯化钙在含氟水中，所离解出的钙离子与水中氟离子发生化学反应，当[Ca2+][F-]2≥Ksp时，产生CaF2沉淀[1]，加入混凝剂加速沉淀效果。在25℃时Ksp=3.9×10-11。反应式为：

2.2 试验仪器

磁力搅拌器、1000 mL烧杯、氟离子测量仪、分析天平、pH计、胶头滴管

2.3 试验方法

在不同pH下，投加不同量氯化钙、混凝剂，沉淀不同时间下，OG水降氟的效果。

3 试验结果与分析

3.1 pH值对降氟效果的影响

随着pH值的降低,水中的氟浓度逐渐降低,在pH=8.0～8.5时达到最低,强碱性水中氟浓度降低不多,除氟效果较差,主要因为存在着OH-与F-的竞争,这种竞争具有离子交换特征,但当水中OH-含量高于F-时，OH-与Ca2+结合的机率就大于F-与Ca2+的结合机率,故易形成Ca(OH)2沉淀，降氟效果不好，反之易形成CaF2沉淀,将水中的F-除去。但pH值降的太低，在酸性水中主要是生成HF或H2F2,虽降低了水中的F-,但水中的氟含量没有降低，随着pH的升高,HF酸解离,使F-浓度升高,但当pH＞7.5时水中氟含量又迅速降低。即在pH值小于这些值的情况下,水中氟的降低是由于形成了HF或H2F2,只有当pH值大于这些值时,才能形成CaF2沉淀去除水中的氟[2]。调节OG水pH值，向水中投加2000 mg/L氯化钙，沉淀1 h后，取上清液，检测其氟含量。

从图1中看出,试验结果与理论的结果比较接近,在pH在8～8.5之间时,水中氟含量达到最低值。

3.2 氯化钙投加量对降氟效果影响

调节OG水pH在8～8.5间，向OG水中投加不同量氯化钙，沉降1 h后，水系统内氟含量见图2。

图1 pH值变化对OG水中降氟的影响

图2 氯化钙投加量对OG水中降氟的影响

由试验结果可看出，随着氯化钙投加量的增加，OG水中氟含量逐渐降低，当氯化钙投加量为3000～3500 mg/L时，水中氟含量降低基本不变，趋于稳定，即氯化钙最佳投加量为3000～3500 mg/L。

3.3 混凝剂对降氟效果的影响

单独投加氯化钙降氟，沉淀速度很慢，使用一些混凝剂会增加处理速度[3]。因此最佳的处理方法是先往含氟水中投加氯化钙,搅拌一段时间后,再加聚铝或硫酸铝吸附微细晶体氟化钙,使其快速沉降。

3.3.1 Al2(SO4)3投加量对降氟效果的影响

根据氯化钙直接沉淀法中得出的规律,即氯化钙投加到3000～3500 mg/L时,水中的残氟浓度降低较慢,但此时加入一定混凝剂会使出水氟降到较低水平。故本试验条件为加入CaCl2(3000 mg/L)搅拌10 min后,再加入不同量的Al2(SO4)3搅拌10 min,沉淀1 h,测上层清液中的氟含量,见图3的试验结果。

图3中的曲线显示了Al2(SO4)3的投加量与水中残氟的关系,随着Al2(SO4)3投量的增加,水中残氟浓度逐渐降低,当Al2(SO4)3的投加量为4～5 mg/L时,水中氟浓度低于50 mg/L。

3.3.2 PAC投加量对降氟效果的影响

先加入CaCl2(3000 mg/L)搅拌10 min后,再投加不同量的PAC搅拌10 min,沉淀1 h,测上层清液中的氟含量,得到图4的试验结果。图4中的曲线显示了PAC的投加量与水中残氟的关系,随着PAC投量的增加,水中残氟浓度逐渐降低,当PAC的投加量为2～3 mg/L时,出水中氟浓度低于50 mg/L。比较图3和图4的结果,可以得出投加PAC的效果要优于Al2(SO4)3的效果,要达到相同的处理效果,PAC的投加量远远小于Al2(SO4)3的投加量。

3.4 沉降时间对降氟效果影响

调节OG水pH值在8～8.5之间，向OG水中投加3000 mg/L氯化钙，搅拌10 min，投加2 mg/L PAC，沉降不同时间，测上层清液中的氟含量,得到图5的试验结果。

由试验结果可看出，随着氯沉降时间的增加，OG水中氟含量逐渐降低，当沉降时间在1.5～2 h以上时，水中氟含量降低到40 mg/L以下，下降效果趋于稳定，即最佳沉降时间为1.5～2 h。

图3 硫酸铝的投加量对OG水降氟的影响

图4 PAC投加量对OG水除氟效果的影响

图5 不同沉淀时间对OG水降氟的影响

4 结论

氯化钙与PAC混合沉降法降低OG水中氟含量的工艺参数是：OG水pH=8～8.5之间,氯化钙投加量为3000～3500 mg/L，混合反应时间为10 min，投加2～3 mg/L的PAC，沉淀时间为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.含氟废水中CaF2形成的动力学研究[J].环境与开发. 1994,9(4)：337～340.

[2]徐金兰等.石灰沉淀-混凝沉淀处理含氟废水的试验[J].水处理技术.2003,10（5）：282～285.

[3]刘鸿仪等.石灰一硫酸铝一聚丙烯酸胺法处理含氟废水的试验研究[J].工业水处理,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

马安远（1985-），男，大学本科学历，助理工程师,现从事水质管理工作。参与编写“一种降低连铸二冷水氟含量的方法”的专利，专利号201010259053，公开号101898233A。