摘 要 用戈尔薄膜液体过滤器处理钢厂不锈钢酸洗工序排出的酸性含氟废水的试验结果表明, 采用电石渣悬浊液中和废水并经戈尔薄膜液体过滤器过滤, 当pH 值为9～ 10, 滤膜孔径为015 Lm 时, 氟的去除率达99 % 以上, 出水氟离子浓度低于10 mg/L , 达到国家允许排放标准。
关键词 戈尔薄膜液体过滤器 过滤 酸性含氟废水 氟去除率a
钢厂在生产不锈钢板、带、管等产品时, 需用HF2HNO 3 混合酸对不锈钢材表面进行酸洗处理,在此过程因冲洗产生大量酸性含氟废水, 其pH 值在2 左右, 主要成分有氟离子和Fe、Cr、N i、M n 等重金属离子。目前该类废水主要采用石灰法中和混凝沉淀处理, 由于生成的氟化钙溶度积较大, 采用常规的斜板(管) 沉淀池或平流沉淀池氟化物沉淀不完全, 出水氟离子浓度在20m g/L 左右, 无法达标。若将该水回用, 往往因为水中残留较多的氟离子和铁离子造成不锈钢产品表面黄斑, 影响产品外观质量。
上海五钢(集团) 有限公司钢管分公司现年产不锈钢管5 000 余吨, 在用HF2HNO 3 混合酸进行表面酸洗处理中平均排出酸性含氟废水1 000 t/d 左右。该公司于1988 年建成一套40 m 3/h 的含氟废水处理设施, 采用电石渣悬浊液中和, 碱式氯化铝混凝沉淀, 两级斜板沉淀池去固处理工艺。经近10 年运行,出水氟离子浓度始终未能达标。为此, 在采用戈尔薄膜液体过滤器处理合金钢酸洗冲洗水获得成功的基础上[ 1 ] , 试用高效的戈尔薄膜液体过滤器, 对经电石渣悬浊液中和的废水进行固液分离, 探索其去除氟离子和重金属离子的可行性及运行条件。
1 材料与方法
1.1 废水来源与水质
废水水样采自五钢钢管分公司酸洗车间冲洗废水集水池。废水水质指标见表1。
1.2 试验装置
中和反应在2 000 mL 烧杯中进行, 六联搅拌器搅拌。戈尔薄膜液体过滤器由<100mm 戈尔薄膜过滤料。喇叭型吸口, 2 000 mL 锥形抽滤瓶和真空抽气泵组成。喇叭型吸口与抽滤瓶用树脂管连接, 将吸口放入烧杯, 废水从吸口吸入, 经薄膜滤料过滤, 清液进入抽滤瓶。悬浮物被截留在滤料外, 由洗耳球反吹排下。
1.3 试验方法
1.3.1 中和反应
取冲洗废水1 000 mL , 逐步加入电石渣悬浊液并搅拌直至pH 值到9 左右, 继续搅拌反应0.5 h。
1.3.2 固液分离
把戈尔薄膜液体过滤器的吸口放入中和反应完毕的烧杯, 连续吸入废水, 每隔一定时间精确记录过滤时间和计量出水量, 过滤压力0.08～ 0.09M Pa,每隔10 m in 反吹排泥一次。薄膜滤料孔径分别为0.5 Lm 和1 Lm, 重复上述操作。
1.3.3 分析方法
pH 值用PHA —3 型酸度计测定; F 用PXS215氟离子电极法测定; SS 用标准方法[ 2 ]; Fe、Cr、N i、M n 用3500 型原子吸收光谱法测定。
2 结果与讨论
2.1 处理效果
采用戈尔薄膜液体过滤器处理含氟废水的试验处理效果与五钢现有含氟废水处理系统沉淀池出水分析结果分别列在表2 和表3。
2.1.1 氟的去除
由表2 可知, 采用戈尔薄膜液体过滤器处理中和后的废水, 当膜孔选用015 Lm 时, 出水氟离子浓度低于10 m g/L , 达到国家排放标准; 当膜孔选用1Lm 时, 出水氟离子浓度在10 m g/L 左右, 尚不能稳定达标, 但加入适量助沉淀剂后, 出水可稳定达标。
由表3 可知, 采用常规中和混凝沉淀法处理含氟废水出水, 氟离子浓度无法达标。
2.1.2 重金属离子及悬浮物的去除
如表2 和表3 所示, 无论混凝沉淀还是戈尔薄膜过滤, 出水重金属离子和悬浮物浓度均能达到国家排放标准。但用戈尔薄膜过滤出水质量较好, 外观无色透明, 经酸洗工艺技术负责人认定该水返回酸洗应用不会在不锈钢产品表面产生黄斑。
2.2 运行条件
2.2.1 膜通量与过滤周期
取2 000 mL 中和的废水, 在0.08～ 0.09 M Pa工作压力下通过01007 m 2 戈尔薄膜滤料, 选用孔径分别为0.5 Lm 和1 Lm 的戈尔薄膜滤料, 过滤时每隔1 m in 左右精确记录流量, 约10 m in 反吹一次,所得试验结果见图1。图1 的试验条件为工作压力0.08M Pa, 工作温度22 ℃, 进液SS 7 450 m g/L 。
由图1 可见, 015 Lm 和1 Lm 的戈尔薄膜滤料在前5 m in 的平均膜通量分别为0.8 m 3/(m 2·h)和1.2 m 3/(m 2·h) , 以后膜通量减小, 曲线趋于平缓, 但每次反吹脱泥饼后仍可恢复良好膜通量特性,这是因为该滤料采用戈尔专有的膨体聚四氟乙烯薄膜制造技术制成的。具有表面摩擦因数低, 单位膜面积成孔率高等特性, 能始终保持较低过滤阻力和较高膜通量。因此, 用戈尔薄膜滤料处理含氟废水, 膜孔选用0.5 Lm, 设计单位处理量0.8 m 3/(m 2·h) ,过滤压力0.08～ 0.10M Pa, 过滤周期每5 m in 设定反吹一次。
2.2.2 排泥量及泥饼的水含量
取10 L 废水, 每次1 000 mL 置于烧杯中, 加含固量8 %～ 10 %的电石渣悬浊液中和至pH 值为9.0 左右, 用戈尔薄膜液体过滤器过滤, 将滤饼置于经干燥称重的量杯内称重, 然后烘干再次称重, 结果见表4。
从表4 可得, 每处理1m 3 含氟废水产生湿渣36 kg, 渣的水含率为83 %。湿渣的容重经量杯测算约为2, 即每处理100 m 3 废水产生约118 m 3 污泥渣。
3 结论
(1) 不锈钢酸洗工序产生的酸性含氟废水可用电石渣悬浊液中和, 即用戈尔薄膜液体过滤器固液分离处理法来处理。选用0.5 Lm 膜孔或选用1 Lm膜孔, 另加适量助沉淀剂可使出水氟离子浓度和重金属离子浓度达到国家排放标准。
(2) 采用戈尔薄膜液体过滤器处理含氟废水的运行条件, 当进水SS 为6 000 m g/L 左右、过滤压力0.8～ 0.10M Pa、膜孔选择0.5 Lm 时, 单位处理能力为0.8 m 3/(m 2 ·h ) , 出泥水含率83 % , 排泥量0.018 m 3/m 3 废水, 折干排泥量6.12 kg/m 3 废水。
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