燃煤电厂在湿式除尘过程中产生大量氟浓度高并且悬浮物(粉煤灰)超标的废水,如直接排放必然污染环境,因此,必 须对此进行处理使之达到排放或回用的要求。含氟废水的处理一般为吸附法、电凝聚法和混凝沉淀法等〔1～3〕。其中混凝沉淀法应用最为广泛。
粉煤灰是以煤为燃料的火力发电厂排出的固体废弃物,每10000kW发电机组排灰渣量约1万t,其中85%为粉煤灰。目前,我国堆放的粉煤灰达4亿t以上,而且还以每年300多万t的速度在增加,而我国粉煤灰利用率不到30%,而用于研制PSAA混凝剂来处理含氟废水的研究报道甚少。我们利用粉煤灰研制的PSAA混凝剂处理热电厂含氟废水,取得了较理想的结果,并达到了以废治废、资源综合利用的目的。
1 实验部分
1.1 仪器
DBJ—621型定时变速搅拌机;PXD—3型数字式离子计;PF—2型氟离子选择电极;221型玻璃电极;FYX—1型高压反应釜。
1.2 粉煤灰、含氟废水的成分分析
实验用粉煤灰和含氟废水取自湘潭电厂和株洲电厂,主要成分如表1和表2。
1.3 试剂
8.21mg/mL(以Ca2+计)电石渣(原浓度为16.42%);PSAA混凝剂(自制):液体产品,pH值为2～3,有效浓度为6%,具体制备方法可参考文献〔4〕。
1.4 实验方法
用DBJ—621型定时变速搅拌机在6个1L的塑料烧杯中同时进行试验,取C0=78mg/L的含氟废水,改变电石渣用量、反应时间、PSAA用量、静置沉降时间等条件进行试验,取距液面25mm处的上清液测定水中F-浓度。
2 结果与讨论
2.1 投加电石渣对除氟效果的影响
2.1.1 搅拌时间与除氟率之间的关系
取含氟废水,电石渣用量为160mg/L,与废水充分混匀,静置30min后上清液的水质分析结果如图1所示。由图1可见,反应时间对除氟效果的影响较大,反应时间短,除氟效率低,反应速度快;时间长,速度慢。大部分F-是在加入电石渣后反应20min之内去除的,反应时间再长对除氟无明显的影响,因此选择反应时间为20min。
2.1.2不同电石渣用量下的除F-结果取含氟废水水样,加入一定量的电石渣,反应时间为20min,静置30min,电石渣用量对除氟效果的影响见图2。从图2可看出,电石渣用量越大,上清液中残余的F-浓度越小但pH值会逐渐升高。根据残F-浓度和上清液的pH值,我们选择电石渣用量为80mg/L,这时残余的F-浓度为25mg/L,pH值为8.5。然后加PSAA进一步处理。
2.2 PSAA用量对除氟效果的影响
取一定的废水,电石渣用量为80mg/L,反应时间为20 min,加PSAA混凝剂后反应20min,PSAA的用量对除氟效果的影响见图3所示。从图3可看出,随着PSAA用量的增加,残余F-离子浓度逐渐降低。当PSAA的用量大于30mg/L以后,残余的F-离子浓度几乎不变,这时上清液中残余的F-为23mg/L,F-去除率达97%,pH值为7.5,同时测得SS的去除率为96.5%。引起这些变化的主要原因是与PSAA的性质和它的除氟机理有关。
2.3 混凝沉降时间对除氟效果的影响
取25mg/L的预除氟废水在6个1L的烧杯中同时进行试验,各加入30mg/L的PSAA混凝剂,快搅拌1min,慢搅5min,沉降不同的时间,再分别测定上清液中的含氟量。结果表明,上清液中残余含氟量随着沉降时间的延长而降低,当沉降时间达20min后,水中残余含氟量趋于一固定值,表明PSAA已基本完成了沉淀、络合、凝聚和絮凝等过程,由于PSAA是在酸性条件下制备的,酸浸液中已经有相当一部分的Ca2+离子,能够与F-生成沉淀;当PSAA投入到碱性介质中,Al3+、Fe3+等都能形成多核羟基络正离子对F-离子具有吸附和络合作用以及对水中的悬浮物具有脱稳作用;在无机高分子聚硅酸的桥连网捕下,将细小的胶粒聚集成大的絮团而迅速沉降。所以PSAA混凝剂具有良好的除氟和净水效果。PSAA混凝剂的除氟机理是沉淀、络合、凝聚和絮凝等多种作用于一体,是良好的除氟、净水剂。
2 结论
利用电石渣及从粉煤灰研制的PSAA混凝剂处理热电厂含氟废水,能够使含氟为78mg/L的原水经两级除氟后,氟去除率达97%,出水含氟量降至工业废水的排放标准以下可用于热电厂的除尘水或冷却水。用本法除氟与其它除氟法相比,就地取材,操作简单,处理后的水质达到了回用的要求。实现了以废治废、减少环境污染、综合利用的目的,为热电厂废弃资源的综合治理提供了理论依据。
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