无机含氟废水处理的研究进展论文

工业废水是水环境污染的主要来源，环境保护是我国的一项基本国情。下面是由我整理的工业废水处理技术论文，谢谢你的阅读。

浅谈工业废水处理技术

【摘要】随着工业现代化的大力发展，国民经济和人民生活水平得到了显著提高，但是产生的废水越来越多，废水是造成环境污染的原因之一。工业废水是指含有生产原料、中间产物和产品以及在生产过程中能够产生污染物的废水、污水和废液。文章结合实际工作岗位，阐述了工业废水特点、分类、处理原则以及方法。

【关键词】环境污染 工业废水 处理原则及方法

工业废水是水环境污染的主要来源，环境保护是我国的一项基本国情。20世纪50年代，我国的工农业开始发展，水污染程度低，国家提倡采用废水混合灌溉的方式来处理废水;60、70年代，随着工农业的迅速发展，水污染程度升高，污染成分增多，国家开始设置环保组织机构，建立废水处理厂;20世纪末期，由于国家大量人力和财力的投入，我国的废水处理技术得到了显著提高，一些技术达到了国际领先水平，并引进了国外废水处理的新技术、新工艺、新设备;近些年来，随着国家政策全力支持，全国大力新建废水厂和改造工艺落后的废水厂，大大提高了废水处理数量和质量以及废水处理后的二次利用比例。建立大型废水处理厂和废水处理的全过程需要巨大的费用，要想把工业废水处理好，尽可能降低对环境的污染，我们就必须有一套科学完整的废水处理工艺和先进的废水处理设备。

1 工业废水特点和分类

与城市生活废水相比，工业废水的主要特点包括：

(1)种类多，防治途径复杂多样，废水处理后可以单独排放，或与城市废水一起处理，或是经过预处理后进入污水处理厂;

(2)污染物成分多，处理难度大，费用高，需要多种处理技术;

(3)有的污染物含量高，如果直接排放，会对环境造成很大影响;

(4)排放数量大，约占整个废水的70%左右;

(5)处理工艺复杂，往往需要多种化学、物理、生物代谢等工艺;

(6)具有明显的酸碱度;

(7)有的废水温度高，容易造成环境的热污染;

(8)常常含有易燃易爆有毒物质。

为了划分工业废水的类别，了解各种工业废水的性质和危害性，并制定出相应的废水处理方法，工业废水主要按下面方法分类：

(1)按废水中所含主要污染物的化学性质分为无机废水和有机废水。例如电解废水、电镀水、硝酸废水及合成氨废水是无机废水;食品、皮革及造纸加工过程产生的废水，是有机废水。

(2)按企业的产品和加工对象分类，如皮革制衣废水、催化重整废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、纺织印染废水、医药农药废水等。

(3)按废水中所含污染物的主要成分分类，如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含金属废水、含油废水、含有机磷废水和放射性废水等。

第(1)、第(2)种分类法没有指出废水中所含污染物的主要成分和危害;第(3)种分类法，明确地指出废水中主要污染物的成分，并能表明废水具有一定的危害性。此外，也可以按处理难度、危害性大小将废水分为：

(1)废热，主要是指设备和装置的冷却水，冷却水可以循环利用;

(2)一般污染物，无毒、易于生物代谢降解;

(3)有毒害污染物，有毒性而又不易生物降解的物质，主要是指重金属、有毒化合物等。

在实际生产活动中，单一的工业生产可以排出多种不同性质的废水，而一种废水可能含有多种污染物并且污染物的浓度不同。例如：皮革、纺织工厂既排出酸性废水，又排出碱性废水。具体的一套生产设备或装置排出的废水，也可能同时含有几种污染物，如石油化工厂的蒸馏、重整、裂化、催化等装置的塔顶油品蒸气凝结水中，常常含有酚类、油类、硫化物等。不同的工业企业，即使原料、产品和生产工艺不同，也可能排出性质相同或相似的废水，如石油化工厂和农药化肥厂的废水，可能均有含油类、酚类物质。

2 废水处理的原则和方法

由于工业废水量大，成分复杂，处理难，不易降解和净化，对环境的影响大，所以在进行工业生产同时要考虑如何控制废水的产生，加强工业废水的科学管理，处理废水应该遵循一些基本原则：

(1)首选无毒生产工艺，改革淘汰落后工艺，从源头尽可能杜绝或减少有毒有害废水排放;

(2)生产原料、中间产物、产品、副产品涉及有毒有害物质时，要加强监管，提高操作人员技能，避免有毒有害物质流失;

(3)废水分类回收，特别是含有剧毒、重金属、放射性成分的废水要与其他废水分流，便于处理和回收其他有用物质;

(4)排放量大而污染较轻的废水，经过处理后可以循环使用，但不宜直接排入下水道;

(5)生物可以降解代谢的有毒废水，如含有酚、硫酸盐废水，要经处理达到国家废水排放标准后，再做进一步生化处理;

(6)一些生物不能降解代谢的有毒有害废水，应单独处理，禁止排入城市下水道;

(7)类似生活废水的有机废水，如食品、造纸等废水，可以直接排入城市污水管道。

19世纪末期，国外就开始了对废水处理的研究，做了大量的试验并用于生产实践。工业废水处理方法主要包括：物理法、化学法和生物法。

物理处理法是在不改变废水的化学性质的前提下利用过滤、分离等物理方法去除废水中不溶解的悬浮状颗粒污染物质，是对废水的预处理，也是废水处理的第一阶段。格栅和筛网工艺是用金属栅条制成一定间隔的框架结构，放置于废水渠里，主要用来去除悬浮颗粒物，保护后面的废水处理设备不堵塞;沉淀工艺是指利用污染物自身的重力，使废水中比水重的物质下沉，达到与水分离的效果，沉淀的类型分为：自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀和压缩沉淀;气浮工艺是在废水中通入空气，产生气泡并附着在细小污染物上，形成比水轻的浮体，使之浮在水面上，用来分离密度接近或者比水小的细微颗粒;离心分离工艺是借助离心设备产生离心力，使不同质量的悬浮物、水体分离。

化学处理法主要是向废水中加入化学物质，与废水反应，产生无害物，例如：酸碱中和法用来平衡废水中的酸碱度;萃取法是根据可溶物(溶质)在两种互不相溶的溶剂里溶解度不同，把溶质从一种溶剂中提出到另一种溶剂中;氧化还原法可以出去废水中还原性或氧化性污染物。

生物法是利用微生物降解代谢有机物为无机物来处理废水。自然界中，微生物种类繁多、数量巨大、分布范围广、繁殖力强，具有氧化分解有机物的能力等特性。因此，被广泛应用于处理生活废水以及炼油化工、印染纺织、制革造纸、食品制药等多种工业废水。根据微生物代谢过程中对氧的要求，废水的生物处理主要可分为好氧处理和厌氧处理两大类，常用生物过滤、活性污泥、藻类的光合作用等工艺。

上述废水处理原则和方法各有其适应范围和优缺点，某一种废水究竟优选哪种方法处理，必须经过详细调研和科学试验，根据废水性质和特点、水排放时对水的要求、废物回收的经济价值等来选择，同时还要考虑废水处理过程中产生的污泥、残渣以及二次污染，取长补短，相互补充，往往需要使用多种方法才能达到良好的处理效果。

3 结语

水资源缺乏是全球性问题，经过处理后的废水可以二次利用，随着科技的进步，废水处理技术越来越完善，废水二次利用的数量和领域日益扩大。目前我国工业废水处理还处于大力发展阶段，所面临的环境污染压力大，并且随着国民经济提高和城市化建设日益加快，工业废水排放量会持续增长。环境科学的出现和发展，促进了废水处理技术的发展，采用新技术、新工艺和新设备，对废水进行安全有效环保经济处理，引起了世界各国人民和政府部门的极大关注。

参考文献

[1] 邹家庆.工业废水处理技术[M].北京：化学工业出版社，2003

[2] 金兆丰，余志荣. 污水处理组合工艺及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2003

[3] 黄霞. 水处理工程[M].北京：清华大学出版社，1985

[4] 田波文.工业废水污染的检测与控制[J].广西轻工业，2009，(7)

作者简介

王青华(1983-)，女，河北石家庄人，化工分析助理工程师，研究方向：工业污水分析。

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含氟废水处理有多种方法。这里整理了化学沉淀法、混凝沉淀法、环瑞GMS系列除氟药剂法、吸附法、电析法、除氟药剂法、电凝聚法、离子交换树脂法、反渗透法、液膜法、微生物处理法、诱导结晶法。

一、除氟剂法：

主要分为液体除氟剂GMS-F4和固体除氟药剂GMS-F6，该产品主要成分为铝铁硅无机聚合盐，特殊的结构设计使其能够在水中快速水解，产生大量带正电荷的聚合胶体，胶体中含有多个羟基配位体，能够在废水中与氟离子实现交换，交换容量大。在交换以后，胶体半径大幅度降低，与游离氟离子产生强电荷吸附形成共沉淀。

除氟剂是一种专为解决废水中氟去除难题研发的药剂，它适用于各行业污水氟超标治理；反应速度快，去除率可达95%以上。

(1)相对钙盐，去除过程产生的污泥量极少，形成的氟化物沉淀不会逆转；

(2) 环瑞除氟剂是一种多功能高效除氟剂，在强化去除重金属离子、悬浮物等方面具有明显的作用；

(3) 沉降速率快，吸附效率快，去除率高。在相同的条件下除氟效率是活性氧化铝的2-4倍，是沸石分子筛的8-10倍，可大大降低处理成本；

(4) 反应快速、投加量少。除氟混合反应仅需5-10分钟左右，可根据现场实际情况在工艺过程中投加处理，药剂投加成本比钙盐除氟剂、氧化铝离子交换吸附等经济；

(5) 产品中不含钙质，不会造成系统管道等组件堵塞；

(6) 产品中无游离氯离子，压滤液对生化系统无影响；

(7) 处理设备简单，投加即可见效，无需复杂调试；

(8) 不含钙质，长期使用不会造成管道、阀体结垢、堵塞现象。

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二、化学沉淀法：

化学沉淀法是含氟废水最常用的处理方法,普遍应用于高浓度含氟废水中。是将某些化学药品加入含氟废水中,从而生成难溶性氟化物或者利用共沉淀吸附氟离子,再用自然沉淀或者过滤材料等方法使沉淀物与水溶液分离,以达到除氟的目的。常用的试剂是石灰和氯化钙。

该工艺具有方法简单、处理方便、费用低等优点，但存在处理后出水很难达标、泥渣沉降缓慢且脱水困难等缺点。

如氟化钙在18℃时于水中的溶解度为 mg/L，按氟离子计为／L，在此溶解度的氟化钙会形成沉淀物。氟的残留量为10～20mg/L时形成沉淀物的速度会减慢。当水中含有一定数量的盐类，如氯化钠、硫酸钠、氯化铵时，将会增大氟化钙的溶解度。因此用石灰处理后的废水中氟含量一般不会低于20～30 mg／L。

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三、混凝沉淀法：

混凝沉淀法是利用混凝剂中的Al3+、Fe3+、Mg2+等阳离子与原水形成络合物而除氟的一种方法。混凝剂的投加量、原水pH值、混合强度及时间、反应强度及时间、沉淀时间、原水温度、水中共存干扰离子（CO32-、SO42-、Cl-）等都对除氟效果有较大影响。

铝盐混凝法是去除水中氟离子的常用方法之一，其中碱式氯化铝的铝离子与水中氢氧根反应，生成氢氧化铝。氢氧化铝在pH值6-7的范围，按下列反应，被吸附在氢氧化铝胶体颗粒上，发生沉淀后去除。

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四、电析法：

电渗析法处理技术是膜分离技术的一种。这种技术是在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过性(即阳膜只允许阳离子选择透过，只允许阴离子选择透过)，使水中阴、阳离子作定向迁移而将氟离子分离出来的方法。该法主要适用于苦咸水淡化、工业用纯水、超纯水制造。

电渗析法处理技术是膜分离技术的一种。这种技术是在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过性(即阳膜只允许阳离子选择透过，只允许阴离子选择透过)，使水中阴、阳离子作定向迁移而将氟离子分离出来的方法。该法主要适用于苦咸水淡化、工业用纯水、超纯水制造。

电渗析除氟优点在于不用投加药剂，除氟的同时可以降低高氟水的含盐总量，使水质得到全面改善。

缺点在于处理设备昂贵，管理复杂，能耗较大，除氟的同时除去了对人体有益的矿物质等，限制了该法的广泛使用。

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五、电凝聚法：

电凝聚法即电化学凝聚法。利用电解原理对水进行电化学处理。在直流电场作用下,氧化铁板或铝板等生成Fe3+或Al3+,可以与水反应生成水合络合物。在不同条件下,形成单核或多核的水解缩聚物,缩聚物表面含有大量经基。电凝聚除氟的作用机理实质上是静电吸附和离子交换。

电凝聚法是在酸性条件下,依靠静电吸附和离子交换吸附的双重作用达到除氟效果的。

影响除氟的因素较多（原水pH值，电流密度，水流速度等），且存在电极钝化的问题。针对于大水量现场，使用不太现实，目前仅针对于低浓度、小水量废水的除氟。

该法有以下优点 :

(1)设备简单 ,操作容易;

(2)由于地下水清净,吸附介质始终具有较大的活性,可调节电流来达到所要求的出水含氟量;

(3)不必再生,简化操作和管理;

(4)基本保持地下原有水质,不影响饮水者的健康。

一般用混凝沉淀除氟。在废水中可加除氟剂（RECY-DAF-01），它能与废水中的氟离子进行络合反应形成不溶性沉淀物，氟化物去除彻底，可处理至3 mg/L以下；氟化物去除范围广，应用两级沉淀工艺，还可将3000 mg/L以内的氟化物处理达标。

一、含氟废液处理方法一于废液中加入消化石灰乳，至废液充分呈碱性为止，并加以充分搅拌，放置一夜后进行过滤。滤液作含碱废液处理。此法不能把氟含量降到8ppm以下。要进一步降低氟的浓度时，需用阴离子交换树脂进行处理。二、工业含氟废水处理方法二本课题是研究高含氟废水的适用处理技术，以限制城市地区氟的排放量。实验从小试研究开始，并完成中试。提出了钙盐一电凝聚和磷酸一钙沉淀法的工艺技术及有关参数。电凝聚的混凝效果好、稳定、且易于控制，适于处理水量较小的工业含氟废水。 磷酸一钙盐沉淀是一种共沉淀方法，生成的沉淀物为Ca5(PO4)，反应速度快，沉淀效果好。该法可直接用来对现有石灰沉淀法处理设施进行改造，可提高除氟率。 本成果特点：工艺较为简便易行，且沉渣量较少，有推广价值。 经专家鉴定认为，该研究成果达到了国内先进水平，如推广将可防止水体氟污染，具有显著的环境效益。三、含氟废水处理技术 本技术特点： 1、 只需要进行简单的改造就可以提高现有设备的除氟效率。2、 通过简单的工艺改造还可以实现氟、磷的同时去除。3、 方法简单、工艺可靠、既能提高处理效率又可减少加药量。本系统有关参数：停留时间：晶种预制槽10-60分；反应槽20-40分。加药量：氟离子浓度+300mg/l钙离子。 含氟废水的处理存在出水水质不稳定、药剂使用量过多、污泥发生量多且含水率高等问题。特别是随着近年电子信息产业的迅猛发展以及国际环境标准ISO14000在世界范围内得到普遍的认可，从根本上解决含氟废水的处理问题已成为以大规模集成回路和液晶显示器等电子元件为代表的现代电子工业的一个重要的任务。 中国科学院生态环境研究中心研究人员在国外工作期间对常规的石灰法除氟技术进行了系统细致的研究，发现氟化钙沉淀的生成不是单纯地受溶度积的支配。实验结果证明，氟化钙沉淀的生成实际上是氟化钙晶体的形成的过程，在反应初期，特别是在原水浓度相对较低的情况下，能否形成有充分数量的晶种是决定含氟废水处理成败的关键。研究发现，可以按照结晶理论通过设置预制晶种的步骤，也就是所谓的原水分段注入法（已申请日本专利）达到大幅度提高含氟废水处理效率的目的。由于该方法在不改变添加药品的种类，不增加药品使用量的情况下能显著提高除氟效率，该方法在旧厂改造以及新厂建设中都不断得到实际应用（在日本有十几例应用）。该技术曾在每年一度的日本半导体展览会上得到展出。 四、矿山含氟废水处理方法 矿山含氟废水的处理方法，适用于含固体悬浮物和氟的废水处理，以铝盐或铝酸盐、高分子絮凝剂为聚集剂，以钙盐为辅助降氟剂，并将部分固体沉渣返回用作聚集晶种。其控制条件是按顺序加入辅助降氟剂、铝盐或铝酸盐、调整pH＝6～8、混匀后再加入高分子絮凝剂，混匀后沉降分离固体渣与处理水，将部分沉渣返回到原水中形成连续的循环处理过程。可采用二段处理过程处理含悬浮物高的废水。药剂来源广、用量少，水处理过程时间短。五、燃煤电厂含氟废水处理方法 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，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。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、采用钙盐沉淀法处理高浓度含氟废水，及向废水中投加石灰乳，并选用聚丙烯酰作为絮凝剂，使氟离子与钙离子生成氟化钙沉淀除去。 2、特点：方法简单，处理方便，费用低，泥渣沉降缓慢，脱水困难，处理后的出水很难达到国家标准.