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1、某半导体公司位于苏州市工业园区,主要产品为C(微控制器)和LCD驱动器。公司现有一套设计处理能力为20m3h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C2+和Z2+),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aO沉淀上述金属离子,CaC2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16mgL左右,仅略低于各相关标准和规定所要求的20mgL。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10mgL以内,以适应企业新的
2、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,反应槽、混合槽、沉淀槽p值都控制在912。反应槽中CaC2的加药量为假定全部与废水中F-反应生成CaF2所需的CaC2量。1.2现有电镀废水状况1.2.1进水水质(1)低浓度废水Q5.86.4th,p值5.35.5,(F-)3545mgL,(Z2+)7.88.2mgL,(C2+)1.01.5mgL,COD250310mgL。(2)高浓度废水Q0.40.6th,p值2.42.6,(F-)21002400mgL,COD12661288mgL。1.2.2出水水质p值7.28.0,(F-)1417mgL,(Z2+)1.1
3、2.3mgL,(C2+)0.61.1mgL,COD5368mgL。排放水中F-的质量浓度在1417mgL,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)p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。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,1mF-与Ca2+生
4、成沉淀,需要0.5mCa2+。以5次样品废水中最高F-的质量浓度(45mgL)为计算基准数据,完全沉淀45mgL(2.3710-3mL)F-(相对分子质量为19)需要Ca2+(相对分子质量为40)为1.1810-3mL,折算成CaC2(相对分子质量为111)的质量浓度为131mgL。试验中,分别在131mgL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。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p=78时,CaC2过量3540mgL时处理效果最好,处理性价比最高;而CaC2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
5、+与加入的O-离子生成Ca(O)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p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p值控制在78,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1819mgL,偶尔超过20mgL;(2)沉淀槽上清液中F-的质量浓度在1819mgL;(3)混合槽p值下降到5左右;(4)沉淀槽污泥松散,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FC3的絮凝作用,使得废水p值下降;3)废水p值的下降又影
6、响FC3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。同时为稳定F-的去除率,增强沉淀效果,利用同离子效应89,增设污泥回流,将沉淀池(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5.57.0mgL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p值7.08.2,(F-)5.86.3mgL,(Z2+)0.81.2mgL,(C2+)0.50.8mgL,COD3035mgL。4、结论含氟废水由于组成成分的不同,处理条件要
7、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p值和CaC2加药量等外界条件。试验结果再次证明,CaC2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7.9mgL。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。