1 前言
氟是一種微量元素，長期飲用含氟量大于1.5 mg/L以上的水則會給人體健康帶來不良影響。氨氮廢水具有一定的毒性和危害，其主要危害是造成水體富營養化。在國家“十二五”規劃中要求主要污染物排放總量顯著減少，氨氮、氮氧化物分別減少13.3%和16.9%，這就對企業提出了更高的要求。企業如何去適應其標準，改善其工藝以減少排放量，成為企業要克服的難題之一。
2 去除機理
兩種污染物原始濃度分別是：
氟化物：800～1000 mg/L；氨氮：600～800 mg/L
處理工藝采用石灰＋鳥糞石法處理，在第一步用石灰除氟，上清液或濾液用磷酸氫二鈉和氯化鎂除氨氮。
2.1 氟的去除機理
鋁型材含氟廢水主要含有氟化氫、氟鹽、鋁離子等，氟化氫是一種腐蝕性很強的酸，傳統的處理方法就是采用投加石灰進行反應，經過曝氣攪拌后生成難溶的氟化鈣以固液分離手段來實現去除廢水中氟離子的目的，理想狀態下的出水氟濃度可以到達20 mg/L左右。
反應式：2F-Ca2+→CaF2↓
在25℃時，CaF2在水中的飽和溶解度為16.5 mg/L，一般溫度下飽和溶解度過高是制約其去除反應繼續進行的根本原因，即使繼續投加石灰也很難形成沉淀物，而且CaF2與Ca(OH)2會產生共溶現象。改變其溫度以改變CaF2的飽和溶解度，在工程上很難實現，而且能量消耗太高，不符合節能減排政策要求。也就是說，在理想情況下，簡單的投加石灰這種去除方法根本達不到國家排放標準。
2.1 氨氮的去除機理
目前處理氨氮廢水的方法有很多，常用的方法有吹脫法、生物硝化法、折點加氯法、化學沉淀法、離子交換法等。針對廢水中高濃度的氨氮，可以使用的方法是吹脫法＋化學沉淀法。
一般來說，水中的氨氮多以氨離子(NH4+)和游離氨(NH3)的狀態存在，兩者保持平衡，關系為：NH3＋H2O?NH4+＋OH-。這一關系受pH值的影響，當pH值升高，平衡向左移動，游離氨占的比例增大。當pH值為11左右時，NH3大致在90%以上，游離氨易于從水中逸出，采用爆氣池，將壓縮空氣通入廢水中，氣水相互充分接觸，使水中溶解氣體和揮發性溶質穿過氣液界面，向氣相轉移，從而達到去除氨氮的目的。所以第一步的除氟工藝也是氨氮的初步去除工藝。
某廠化學沉淀法是采用磷酸銨鎂沉淀法。即向廢水中按參數比例投加磷酸氫二鈉(Na2HPO4)和氯化鎂(MgCl2)，使氨氮生成難溶復鹽MgNH4PO4?6H2O(簡稱MAP)結晶，然后通過重力沉淀，壓渣過濾，使MAP從廢水中分離。
反應式為：Mg2++NH4+＋PO43-+6H2O→MgNH4PO4?6H2O↓
此法生成的MAP結晶顆粒細小或是絮狀體，固液分離有一定的困難，通常要投加絮凝劑聚丙烯酰胺(簡稱PAM)，以助結塊，方便沉淀壓渣。
3 影響因素
3.1 藥劑
3.1.1 石灰
足夠的石灰量是保證鈣離子進行反應的必要條件，也是后續工藝除氨氮反應的重要因素。某廠經過兩年的運行情況得出：
廢水原始氟化物濃度為800～1000 mg/L
每池水量為6m3，投加的石灰量為120～160 kg
鈣鹽：氟離子＝17：1～20：1，氟化物初步去除率平均達到95～97%，出水濃度達到50 mg/L以下問題不大。但有些鋁材廠廢水濃度相當，本來應該每罐3m3投加60～80 kg的石灰，但現實投加的石灰量還不足50 kg，pH值在8~9之間，去除率可想而知。沒有充足的Ca+提供也直接影響了下一步工序除氟反應的進行：鈣鹽與磷酸鹽合用，產生Ca5(PO4)3F沉淀；CaCl2、AlCl3合用，形成一種Ca、Al及F組成的絡合物沉淀[1]。
3.1.2 磷酸氫二鈉和氯化鎂
處理工藝第二步除氨氮投加的就是這兩種藥劑，這步工序也同時是除氟工藝，這兩種藥劑質量的好壞也直接影響了處理的效果，據研究表明，一些由多種元素組成的氟化物，比單一元素組成的氟化物具有更小的溶解度，磷酸鹽、鎂鹽、鈣鹽、鋁鹽聯合使用可以與氟離子形成新的更難溶的化合物，如鈣鹽與磷酸鹽合用，產生Ca5(P04)3F沉淀。鈣鹽：磷酸鹽：氟離子＝15 ： 2：1～20： 2 ：l，，能使殘氟達到5mg/L，低于10mg/L排放標準[2]。
但在實際運行時，操作工沒有按照計算結果精確加藥，磷酸氫二鈉包裝規格為25kg/包，氯化鎂包裝規格為50kg/包，本來應該投加111kg磷酸氫二鈉和62kg的氯化鎂，工人操作貪求方便，沒有過磅稱量，實際只投加了4包磷酸氫二鈉和1包氯化鎂，導致磷酸氫二鈉和氯化鎂實際用量比例失衡，本來磷酸氫二鈉與氯化鎂的比例是1.77：1，但實際往往達到2：1～2.8：1。磷酸氫二鈉的過量與氯化鎂的不足導致處理效果不佳，加大藥量提高處理效果使處理成本虛高。
3.2 pH值
其實，在很多反應條件上，pH值是關鍵因素。
投加石灰后：pH值在10～11
投加除氨氮藥劑前：pH值在10～11
投加除氨氮藥劑后：pH值在9.0～9.5
在處理氟化物上，pH值在10～11，水中的Al(OH)4-量增大，由于F-與OH-電荷相同，半徑及電荷較為接近，Al(OH)4-的OH-與F-發生交換[2]，從而使出水含氟量降低。在處理氨氮上，第一步加石灰除氟時，當pH在11左右，游離氨大致在90%以上易于從水中逸出，加以曝氣，也能達到初步除氨氮效果。
而在第二步除氨氮工序上，投加磷酸氫二鈉和氯化鎂前，廢水pH值要求達到10～11，但由于石灰量的不足導致pH值達不到上述要求，現實中操作工經常忽略了這一步的調節。投加完磷酸氫二鈉和氯化鎂以后，廢水pH值會有所下降，這時就要投加片堿以調節pH值，使它達到反應要求。但現實是操作工對投加完藥劑后的pH值調節不夠重視，從而影響了處理效果。
3.3 攪拌方式
通常，在廢水處理上采用兩種攪拌方式：
曝氣攪拌
螺旋槳電動攪拌
這種高濃度廢水處理方法第一步工序，既是除氟也是除氨氮，但空氣攪拌在這第一步工序上除氨氮的效果比電動攪拌要好。空氣攪拌能使氣水更好的相互接觸，使水中溶解氣體和揮發性溶質穿過氣液界面，向氣相轉移，揮發性氨更易從水中逸出，從而提高初步去除效率。但是空氣攪拌帶來一定的環境的影響，揮發出的氣體屬于無組織排放，在環保工作越來越嚴格的形勢下，也有必要進行再一步的完善。安裝廢氣處理系統，把廢氣收集后處理是一種可以考慮的處理方式。
4 結語
本文針對鋁型材企業高濃度氟化物和氨氮廢水處理工藝在運行中存在的問題進行分析。從去除機理、藥劑，pH值，攪拌方式等方面進行探討，分析其影響處理效果的因素。
充足的鈣鹽、合適的磷酸氫二鈉與氯化鎂比例、適當的pH值，是石灰＋鳥糞石法處理這種高濃度廢水的關鍵。除氟除氨氮在國內進行了很多研究，工藝技術也相對成熟，找出適合自己企業的工藝技術，做好節能減排工作，提高社會責任心，向“資源節約型和環境友好型”企業邁進，將環保進行曲持續地吹響下去，是企業在“十二五”期間要面臨的任務。
