磁混凝沉淀技术处理含氟废水的效果及参数优化
霍槐槐，夏天晨
（青岛洛克环保科技有限公司，山东 青岛 266071）
摘要：随着我国工业化进程的加快，含氟废水的排放量逐年增加，氟污染问题日益加剧。因此，必须采取有效措施，妥善地处理含氟废水。采用磁混凝沉淀技术处理某光伏产业园区的含氟废水，考察了混凝剂投量、静置沉淀时间对除氟效果的影响。结果表明，磁混凝沉淀技术能够有效去除氟离子，相比传统混凝沉淀法，它可以缩短含氟絮体完全沉淀所需要时间，从而提高了沉淀池的表面负荷，减小构筑物占地面积。
关键词：含氟废水；磁混凝沉淀；传统混凝沉淀；除氟；参数优化
中图分类号：TU991 文献标志码：A 文章编号：1006-8945
Effect and Parameter Optimization of Magnetic Coagulation and Precipitation Technology in Treating Fluorine Containing Wastewater
HUO Huaihuai，XIA Tianchen
（Qingdao Low-carbon Environmental Technology Co． Ltd．，Qingdao 266071，China）
Abstract：With the acceleration of industrialization in China, the discharge of fluoride-containing wastewater has been increasing year by year, leading to a growing fluoride pollution problem. Therefore, effective measures must be taken to properly treat fluoride-containing wastewater. The magnetic coagulation and sedimentation technology was employed to treat fluoride-containing wastewater from a photovoltaic industrial park, investigating the effects of coagulant dosage and static sedimentation time on fluoride removal efficiency. The results showed that the magnetic coagulation and sedimentation technology can effectively remove fluoride ions. Compared to traditional coagulation and sedimentation methods, it can reduce the time required for fluoride flocs to fully settle, thereby increasing the surface loading of sedimentation tanks and reducing the occupied area of the structures.
Keywords：fluorine-containing wastewater；magnetic coagulation and sedimentation； traditional coagulation and sedimentation; fluoride removal; parameter optimization
0引言
氟是人体必不可少的微量元素之一，可以帮助骨骼钙化，提高骨骼密度。但是，过量地摄入氟可能造成氟中毒，引起氟斑牙、氟骨症、骨髓畸形等疾病，甚至诱发癌症、生殖功能障碍及甲状腺系统疾病，严重影响人们的健康状况[1]。饮用水是人体最主要的氟摄入来源，我国最新版的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2022）规定氟化物的限值为1.0 mg/L。水环境中的氟绝大部分来源自于工业废水的排放，因此需要采取有效的措施严格控制氟化物的输入，防止水源被污染。
含氟废水主要产生于氟化工、有色金属冶炼、半导体、电镀、光伏等行业。当前在我国积极推进 “双碳”的政策背景下，光伏产业发展迅速，逐步形成了聚集型的光伏产业园区，随之而来的是了大量含氟废水的产生[2]。含氟废水的处理技术主要包括混凝沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法和电渗析法等。其中，混凝沉淀法是目前适用性最广的处理含无机F-废水的方法之一，但传统的混凝沉淀工艺占地面积较大，其应用受到一定限制。
磁混凝将磁分离与混凝相结合，能够显著提高固液分离效率并降低污泥产量，并有效解决了传统混凝工艺存在的药剂投加量不易控制、运行不稳定等问题。作为传统混凝技术的升级技术，它已在再生水回用[3]、污水厂尾水深度处理[4]、黑臭水体治理[5]、雨水径流快速净化[6]等领域得到了广泛应用。陈义[7]将磁混凝工艺与除氟剂结合，并应用于某新能源企业含氟尾水处理工程，出水氟化物浓度稳定低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB 32/4440—2022）限值，证明了在去除氟化物方面的有效性。本文采用磁混凝处含氟废水，考察了磁粉投加量、沉淀时间等因素对去除效果的影响，以期为实际工程应用提供指导。
1 磁混凝沉淀技术除氟机理
磁混凝沉淀是一种加磁介质（磁粉）的强化混凝沉淀技术，其除氟基本原理是在待处理水中依次投加混凝剂、磁粉，形成的微小絮体与磁粉混合均匀后可以成长为更大的高密度污泥絮团，最终通过沉淀的方式实现含F-污泥絮团和清水的分离。
除氟采用的混凝剂有铝盐和铁盐等。以铝盐为例，其对于F-的去除方式之一为离子吸附，这主要是由于F-的半径小、电负性强，铝盐水解后形成的无定形Al(OH)3絮体对F-产生了吸附作用。铝盐去除F-的另一个作用方式为离子交换，这是由于F-和OH-的半径及电荷十分接近，使得Al(OH)3絮体中的OH-与F-发生交换。铁盐的除氟机理与铝盐类似，其区别在于铁盐除氟需要在原水pH值较高的条件下才能获得较好的去除效果。
虽然通过投加混凝剂可以对水体中的F-进行去除，但是要将小絮体从原水中分离出来，则需要比较长的沉淀时间。这主要是由于所形成的含F-絮体具有较大的比表面积，导致其沉降性能较差。这在实际工程应用上会导致沉淀池的占地面积偏大，造成用地成本的增加。在处理低浓度含氟废水时，由于F-与混凝剂的碰撞概率较低，可能需要增加混凝剂的投加量才能达到处理目标。所以，在投加混凝剂和磁粉的同时，再投加高分子絮凝剂（一般为PAM），可将这些小絮体和磁粉通过架桥的方式结合，形成密度更大的絮团，从而获得更好的沉降性能，提高除氟效果。
