电镀含氟废水处理工艺最新改进 0 前言 某半导体公司位于苏州市工业园区,主要产品为mcu(微控制器)和lcd驱动器。公司现有一套设计处理能力为20m3 h的废水处理装置,处理电镀工艺中所产生的含氟废水(同时含有少量的cu2+和zn2+),处理水排放至城市二级污水处理厂。现有处理装置采用传统化学沉淀法。利用naoh沉淀上述金属离子,cacl2沉淀f-。在长期的运行过程中,处理后的废水中金属离子和f-基本达标。但作为废水中的主要处理对象,排放水中f-的质量浓度较高,在16mg l左右,仅略低于各相关标准和规定所要求的20mg l。 随着企业自身环境保护意识进一步加强,该公司对f-的处理提出了更高的要求,希望将f-的质量浓度控制在10mg l以内,以适应企业新的环境质量要求。 1 现有废水处理概况 1.1 电镀废水处理工艺流程 电镀废水处理工艺流程,如图1所示。反应槽、混合槽、沉淀槽ph值都控制在9~12。反应槽中cacl2的加药量为假定全部与废水中f-反应生成caf2所需的cacl2量。 1.2 现有电镀废水状况 1.2.1 进水水质 (1)低浓度废水 q5.8~6.4t h,ph值5.3~5.5,ρ(f-)35~45mg l,ρ(zn2+)7.8~8.2mg l,ρ(cu2+)1.0~1.5mg l,cod250~310mg l。 (2)高浓度废水 q0.4~0.6t h,ph值2.4~2.6,ρ(f-)2100~2400mg l,cod1266~1288mg l。 1.2.2 出水水质 ph值7.2~8.0,ρ(f-)14~17mg l,ρ(zn2+)1.1~2.3mg l,ρ(cu2+)0.6~1.1mg l,cod53~68mg l。 排放水中f-的质量浓度在14~17mg l,而高浓度废水总量很小,因此,以低浓度废水作为主要研究对象。 2 可行性 试验可行性分析从小试着手,进而对现有工艺进行调整。 一般情况下,f-的沉淀处理效果主要受4个方面因素的影响 1)ca2+的加药量;(2)ph值;(3)废水中其他可干扰离子的影响;(4)絮凝剂的作用。但所有以往的相关研究和工程实例告诉我们:含氟废水由于其独特性,必须具体问题具体分析[1 7]。本实验的目的主要为定量或定性确定上述因素的影响,从而得出正确结论。 ca2+与f-反应的化学方程式如下: ca2++2f-caf2↓ 可见,1molf-与ca2+生成沉淀,需要0.5molca2+。以5次样品废水中最高f-的质量浓度(45mg l)为计算基准数据,完全沉淀45mg l(2.37×10-3mol l)f-(相对分子质量为19)需要ca2+(相对分子质量为40)为1.18×10-3mol l,折算成cacl2(相对分子质量为111)的质量浓度为131mg l。试验中,分别在131mg l取若干数据进行对比试验。 经过大量的对比试验后,筛选出较为代表性的数据,如图2所示。 由图2可看出,在现有基础上进一步降低f-的质量浓度是可行的。数据表明,当ph=7~8时,cacl2过量35~40mg l时处理效果最好,处理性价比最高;而cacl2进一步过量,对f-的去除已经没有明显作用,反而增加了处理成本。其原因:一部分ca2+与加入的oh-离子生成ca(oh)2沉淀,后者一方面与ca2+协同与f-反应;另一方面其本身为微溶物,与caf2一起沉淀,增强了沉淀作用。 3 工艺改进 3.1 调整ph值和加药量 在试验结果的指导下,对处理工艺进行了调整。将反应槽的ph值控制在7~8,加药量进行了调整。运行结果出乎意料。 (1)出水中f-的质量浓度在18~19mg l,偶尔超过20mg l; (2)沉淀槽a上清液中f-的质量浓度在18~19mg l; (3)混合槽ph值下降到5左右; (4)沉淀槽a污泥松散,不断上浮。 经分析后,得出下列结论: (1)重金属离子在反应槽发生沉淀反应,影响f-去除效果; (2)混合槽中fecl3的絮凝作用,使得废水ph值下降; (3)废水ph值的下降又影响fecl3的絮凝作用,污泥沉淀性能下降。 3.2 调整工艺流程 针对上述问题,采用跨越软管对工艺流程进行了调整,如图3所示。同时为稳定f-的去除率,增强沉淀效果,利用同离子效应[8 9],增设污泥回流,将沉淀池a(辐流式沉淀池)底部泥斗内的一部分污泥回流至凝聚槽。 caf2沉淀在溶液中存在以下电离平衡: caf2ca2++2f- 经上述调整后,排放水中f-在5.5~7.0mg l之间,重金属离子的去除效果更佳,污泥浓缩性能好,脱水效果好,泥饼结实。经检测,排放水ph值7.0~8.2,ρ(f-)5.8~6.3mg l,ρ(zn2+)0.8~1.2mg l,ρ(cu2+)0.5~0.8mg l,cod30~35mg l。 4 结论 含氟废水由于组成成分的不同,处理条件要求不同。本工艺经过调整,使得f-的去除率在原有基础上进一步提高,其主要得益于以下几点: (1)将废水中的重金属离子和f-的处理分离,在不同阶段予以处理,减少了彼此之间由于对反应条件要求不同所造成干扰的影响; (2)满足f-去除所需要的ph值和cacl2加药量等外界条件。试验结果再次证明,cacl2的加药量并非越多越好,恰当的量对于处理效果和保持低成本非常重要。 (3)污泥回流使废水中f-产生同离子效应。对于此类含氟及其它重金属离子废水的处理有裨益。 (4)由于caf2在19℃时的饱和溶解度折算成f-的质量浓度为7.9mg l。因此,此工艺中混合槽和絮凝槽形成良好沉淀的作用,对于抑制caf2的溶解有较好作用。 工艺的改进对于含氟废水处理的研究及企业含氟废水处理工艺均有一定的参考价值。