王文斌

（金隆銅業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244021）

投產(chǎn)初期，金隆銅業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱金隆公司）具有2套中和廢水處理系統(tǒng)，處理能力1200m3/d。伴隨著冶煉系統(tǒng)的擴(kuò)產(chǎn)改造，以及國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，廢水處理系統(tǒng)也逐步擴(kuò)建改造。目前金隆公司具有5套中和廢水處理系統(tǒng)，1套電化學(xué)廢水處理系統(tǒng)，以及1套初期雨水處理系統(tǒng)， 廢水總處理能力最高達(dá)到6000m3/d，但是都不具備將廢水氟含量降低到5mg/L以內(nèi)的工藝技術(shù)。硫酸鋁除氟技術(shù)在文獻(xiàn)上討論的較多［1-4］，但實(shí)際成功應(yīng)用的案例卻很少。為確保排放廢水氟化物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)摸索，由燒杯試驗(yàn)，再到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，成功摸索出適用于現(xiàn)場(chǎng)操作的硫酸鋁除氟工藝［5-6］?，F(xiàn)將硫酸鋁除氟工藝在金隆公司廢水處理系統(tǒng)的應(yīng)用情況介紹如下：

1 工藝原理

1.1 化學(xué)反應(yīng)

廢水中的F-、Ca2+與加入的Al3+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成一種由元素F、Al、Ca組成的化合物。

1.2 吸附

硫酸鋁水解產(chǎn)物有[Al（H2O）6]3+、[Al(OH)（H2O）5]2+、[Al2(OH)2（H2O）8]4+、[Al3(OH)5（H2O）9]4+、[Al3(OH)4]5+、[Al7(OH)17]4+、[Al13O4(OH)17]7+等多種高價(jià)陽(yáng)離子，通過(guò)靜電作用吸附廢水中的F-。其中水解產(chǎn)物A1(OH)3是膠體，由于表面積大，易吸附F-而形成共存。

1.3 生成絡(luò)合物

鹵族元素F是常見(jiàn)的配位體，F(xiàn)-能與A13+形成絡(luò)合物,夾雜在硫酸鋁的水解產(chǎn)物A1(OH)3中沉降下來(lái)。

1.4 電中和及吸附

帶正電的鋁離子，對(duì)離子半徑小、負(fù)電性強(qiáng)的氟離子具有很強(qiáng)的電中和和吸附作用，使水中的氟產(chǎn)生電中和后在布朗運(yùn)動(dòng)作用下相互碰撞并由于氫氧化鋁的吸附性使它們凝聚在一起形成沉淀。

2 工藝流程及設(shè)備

2.1 工藝流程

通過(guò)輸送泵將氟含量約16mg/L的廢水輸送至反應(yīng)槽，按照Al/F摩爾比約4/1，在反應(yīng)槽添加硫酸鋁，在氧化槽入口流槽添加電石渣，調(diào)整廢水pH至6～8，然后往凝聚槽內(nèi)添加適量凝聚劑，經(jīng)絮凝后的廢水進(jìn)入濃密機(jī)沉淀，濃密機(jī)底流漿液通過(guò)壓濾機(jī)壓濾處理，產(chǎn)生的中和濾餅外運(yùn)處置，濃密機(jī)上清液進(jìn)入清液槽，通過(guò)清夜槽輸送泵輸送至廢水排口達(dá)標(biāo)外排。該工藝除了僅需要新增硫酸鋁溶解添加槽，其余均為原有設(shè)備。金隆公司原有電石渣儲(chǔ)槽一用一備，使用備用電石渣儲(chǔ)槽作為硫酸鋁溶解添加槽。工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程圖

2.2 設(shè)備規(guī)格型號(hào)

設(shè)備規(guī)格型號(hào)見(jiàn)表1。

表1 設(shè)備規(guī)格型號(hào)

3 應(yīng)用實(shí)踐效果

3.1 參數(shù)控制

通過(guò)燒杯試驗(yàn)得出：反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，除氟效率越高；Al/F比越高，除氟效率越高；pH控制在6～8的范圍，除氟效率最高。綜合考慮藥劑成本、含氟廢水處理能力以及除氟效率、廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)等因素，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，確定Al/F比為4/1，反應(yīng)時(shí)間為30min，pH值為6～8。

3.2 運(yùn)行效果

該工藝僅將原有一套電石渣儲(chǔ)槽系統(tǒng)作為硫酸鋁溶解添加使用，其余工藝沒(méi)有變化。硫酸鋁溶解后pH約為2，呈弱酸性。電石渣儲(chǔ)槽為內(nèi)襯橡膠設(shè)備，能夠耐弱酸腐蝕。原有的電石渣管道為碳鋼材質(zhì)，不耐弱酸腐蝕。將碳鋼管線更換為316L不銹鋼管線，作為硫酸鋁添加管線使用。

運(yùn)行效果見(jiàn)表2。通過(guò)表2可以看出，通過(guò)硫酸鋁除氟，能夠?qū)U水氟含量由約16mg/L降低至3.5mg/L以內(nèi)，滿足國(guó)家《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25467-2010）規(guī)定的≤5mg/L的標(biāo)準(zhǔn)要求，確保廢水含氟穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

表2 運(yùn)行效果

3.3 運(yùn)行成本

按照Al/F摩爾比約4/1，通過(guò)計(jì)算，處理每噸含氟廢水的硫酸鋁藥劑成本約1.5元，按照含氟廢水處理量1200m3/d，運(yùn)行天數(shù)350d計(jì)算，每年需硫酸鋁藥劑費(fèi)用約63萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，通過(guò)硫酸鋁除氟，將廢水氟含量由約16mg/L降低至3.5mg/L以內(nèi)，滿足國(guó)家《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25467-2010)規(guī)定的≤5mg/L的標(biāo)準(zhǔn)要求，確保廢水含氟穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，

每年需要增加約63萬(wàn)元硫酸鋁藥劑費(fèi)用。除了傳統(tǒng)的硫酸鋁除氟外，還有生物制劑除氟，以及采用復(fù)合極板的電化學(xué)除氟等。不論是硫酸鋁除氟，還是生物制劑法、電化學(xué)法除氟，都需要額外增加廢水處理成本，不利于公司的提質(zhì)增效。在確保廢水達(dá)標(biāo)排放的前提下，降低廢水處理成本，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，一方面是要減少?gòu)U水的產(chǎn)生量；另一方面是要通過(guò)技改等措施，盡可能的回用廢水。目前金隆公司含氟廢水已經(jīng)用于電石渣、硫酸亞鐵的溶解，用于石膏工序球磨機(jī)補(bǔ)水的廢水回用管線也已在鋪設(shè)。另外，將含氟廢水用于尾氣脫硫工序補(bǔ)水的試驗(yàn)也在進(jìn)行中。