酸性含氟廢水的處理思路與技術(shù)分析

一、引言

氟是一種化學性質(zhì)極為活潑的元素，攝入過量的氟會對人類健康產(chǎn)生嚴重影響，進而導致骨髓畸形、急性中毒與休克等。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，酸性含氟廢水的排放一直以來是一個嚴峻的環(huán)境問題。此類廢水對人體和環(huán)境危害性較大。因此，有效地處理各類含氟廢水對于環(huán)境保護和人類健康至關重要。

二、含氟廢水的來源及特點

（一）來源

含氟廢水主要來源于冶金、光伏、化工、電子、電鍍、玻璃制造等工業(yè)領域。這些行業(yè)中對含氟原料的加工和使用都會產(chǎn)生大量含氟廢水：例如在鋁電解工業(yè)中，氧化鋁在被還原成鋁的過程中會伴隨著大量廢水的排放，氟化物、懸浮物、重金屬以及酸堿物質(zhì)往往會隨之排出；在電子工業(yè)中，半導體制造過程中的蝕刻工藝也會產(chǎn)生含氟廢水，這些含氟廢水中不僅有重金屬離子，通常還混合了強酸(如liusuan、鹽酸等）以及強堿（如qingyanghuana、氫氧化鉀等）；而電鍍行業(yè)的廢水中，除了氟化物、重金屬、強酸強堿之外，還會存在一些電鍍添加劑，例如絡合劑、光亮劑、整平劑等等。

（二）特點

這些廢水通常呈酸性（pH值一般在 2以下）且氟離子濃度較高（可高達數(shù)萬mg/L）。同時，廢水中還可能含有其他雜質(zhì)離子，部分行業(yè)的廢水還會伴隨重金屬離子（如鉛、鎘、鎳、鋅等）、有機物等，更是進一步增加了廢水處理的難度。酸性高或氟離子濃度高的廢水會腐蝕設備，而高濃度氟離子的去除又需要特定的技術(shù)和工藝來滿足嚴格的排放標準。

三、酸性含氟廢水處理工藝的選擇

（一）常用含氟廢水處理方法技術(shù)分析

在考慮酸性的含氟廢水處理工藝時，含氟廢水的常見處理方法的特點需要綜合考慮。例如化學沉淀法中，投加鈣鹽的同時廢水的pH會因此升高，但鈣鹽的過量投加又會導致廢水硬度增加，后續(xù)需要增加其他的處理工藝。

使用吸附法處理的原理為氟離子與活性氧化鋁表面的羥基發(fā)生離子交換反應（活性氧化鋁具有較大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)），但活性氧化鋁對氟離子的吸附容量與廢水的pH值、氟離子濃度、溫度等因素均密切相關。一般來說，適宜的pH值范圍在5-6左右，在酸性條件下吸附效果較差。因此，使用吸附法處理含氟廢水時需要先進行pH調(diào)節(jié)處理，才能達到較好的吸附效果。

若使用膜分離法處理含氟廢水則需進行預處理，以防止膜的污染和堵塞。預處理包括調(diào)節(jié)pH值、去除懸浮物和大分子有機物等。反滲透膜法可以有效地去除氟離子，出水氟離子濃度可以達到很低的水平，但該方法的運行成本較高，對設備和操作要求嚴格，而且膜的使用壽命有限，需要定期更換。

核晶造粒技術(shù)的合適反應區(qū)間為pH 5-8之間。當廢水中存在高濃度酸性物質(zhì)時，需先調(diào)升pH值，防止因強酸廢水直接進入反應器而造成的晶種損失，從而保護專用晶種并提高廢水中氟離子的回收效率。

（二）考慮因素

在選擇酸性含氟廢水的處理工藝時，需要綜合考慮多種因素。首先是廢水的水質(zhì)特點，包括酸度、氟離子濃度、雜質(zhì)離子種類和含量、有機物含量等。如果廢水酸度及氟離子濃度均很高，可能需要先進行中和預處理，然后再選擇合適的除氟方法。其次是對出水水質(zhì)標準的考量，不同的行業(yè)和地區(qū)對廢水排放中氟離子濃度的限制不同，需要根據(jù)具體的排放標準來確定處理工藝的目標。此外，還需要考慮處理成本、操作難度、設備維護等因素，例如化學沉淀法成本相對較低但可能產(chǎn)生大量污泥，膜分離法處理效果好但運行成本高，核晶造粒技術(shù)沒有污泥產(chǎn)生但需要調(diào)控pH值配合反應。

（三）組合工藝的應用

由于酸性含氟廢水的復雜性，單一的處理方法往往難以滿足處理要求，因此常常采用組合工藝。例如，可以先采用化學沉淀法進行初步除氟和中和酸度，然后再用吸附法進一步降低氟離子濃度，以達到更嚴格的排放標準。或者在化學沉淀之前先進行膜分離，將廢水中的大分子有機物和部分雜質(zhì)離子去除，提高后續(xù)化學沉淀的效果。或者調(diào)節(jié)廢水pH之后，通過核晶造粒技術(shù)處理含氟廢水，從而達到處理標準。同時還需考慮各行業(yè)的廢水特點，如電子行業(yè)、光伏行業(yè)、電鍍行業(yè)等都會同時產(chǎn)生酸性廢水和堿性廢水。可以考慮將兩種廢水混合直到pH不再過低，再進行后續(xù)處理。通過合理的組合工藝，可以充分發(fā)揮各種處理方法的優(yōu)勢，提高廢水處理的效率和質(zhì)量。

五、結(jié)論

酸性含氟廢水的處理是一個復雜而重要的環(huán)境工程問題。隨著環(huán)保要求的日益嚴格，對含氟廢水處理技術(shù)的研究和應用也在不斷發(fā)展。化學沉淀法、吸附法、膜分離法等常用方法各有優(yōu)缺點，新興除氟技術(shù)例如核晶造粒也在不斷發(fā)展，因此實際應用中需要根據(jù)廢水的具體情況和處理要求選擇合適的處理工藝或組合工藝。云南氟業(yè)-西安交大氟污染控制與資源化工程研究中心也會進一步研究和開發(fā)更加高效、經(jīng)濟、環(huán)保的處理技術(shù)，以應對日益嚴峻的含氟廢水污染問題，保護生態(tài)環(huán)境和人類健康。