含氟废水处理

氟是一种微量元素，饮用水含氟量在0.4~0.6mg/L的水对人体无害有益，而长期饮用含量大于1.5mg/L的高氟水则会给人体带来不利影响，严重的会引起氟斑牙和氟骨病。我国某些地区特殊的地球化学特征使该区域水源含氟量大于1.0mg/L，从而造成地方性氟中毒，某些高浓度含氟工业废水的排放，更对人们身体健康造成很大威胁，所以必须对含氟工业废水加以处理。

　　1973年颁布的《工业三废排放试行标准》（GBJ4-73）中规定，氟的无机化合物排放标准为10mg/L（以F^-计）。1988年颁布的《污水综合排放标准》（GB8789-88）中规定，新扩改企业对外排放含氟废水，氟化物不得超过10mg/L（向二级污水处理厂排放除外）。此废水带出物是以氟化钙计，那么1988年的标准比1973年的标准严格了一倍以上。

　　山西运城某铝厂在其酸处理和钝化两个工艺阶段产生高浓度含氟废水，最高氟离子浓度达300mg/L。本文基于钙离子与氟离子结合生成难溶于水氟化钙，利用同离子效应理论，得出了最佳方案。并以此方案为基础进行了该厂污水处理的工艺设计。

　　1.药剂的选择与化学反应原理

　　1. 1消石灰

　　石灰来源广泛，价格便宜。作为主要的絮凝剂，在除氟过程中主要起沉淀和调节pH值的作用。含氟废水主要含有氟化氢和氟化钙盐。氟化氢（HF）是一种腐蚀性很强的酸。传统的处理方法是采用消石灰（Ca（OH）₂）进行中和反应，生成难溶的氟化钙（CaF₂），以固液分离手段从废水中去除。反应式为：

　　 2F^- + Ca²⁺ CaF₂↓ （1）

　　在25^OC时，CaF₂在水中的饱和溶解度为16.5mg/L，其中F^-离子占8.03mg/L。暂不考虑处理后出水带出的CaF₂固形物，处理后出水中溶解性CaF₂仅能达到现以作废的1973年国家废水排放标准，无法达到现行的1988年国家废水排放标准。因为1988年的标准要比CaF₂的饱和溶解度低的多。这也就是说简单地用Ca（OH）₂去中和含氟废水，结果无法达到现行国家废水排放标准。

　　可以看出，无法达到国家排放标准的根本问题是CaF₂在一般温度下饱和溶解度过高。以改变温度的方法改变CaF₂的饱和溶解度，能量消耗太高，在工程中几乎无法实现，更换中和剂，价格昂贵，来源困难，也不可行。所以，在工程中比较实际的方法是，仍以Ca（OH）₂作为中和剂，应用同离子效应理论，控制处理后出水中CaF₂的饱和溶解度，使出水水质符合国家有关排放标准。有含氟废水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

　　1. 2氯化钙

　　同离子效应理论认为，在难溶电解质的饱和溶液中，加入含有同离子的另一种电解质时，原有的电解质溶解度降低。含氟废水中加入Ca（OH）₂，可以生成CaF₂。随着反应的进行，CaF₂的浓度不断升高。当CaF₂的浓度超过了饱和溶解度时，就会有固体CaF₂析出。溶液能否有固体析出，是根据溶度积规则判断。就CaF₂而言，它的溶度积规则形式为：

　　 Sp = [Ca²⁺] [2F^-]² （2）