戈爾薄膜液體過濾器在酸性含氟廢水處理中的應用
鋼廠在生產不銹鋼板、帶、管等產品時，需用HF-HNO3混合酸對不銹鋼材表面進行酸洗處理，在此過程因沖洗產生大量酸性含氟廢水，其pH值在2左右，主要成分有氟離子和Fe、Cr、Ni、Mn等重金屬離子。目前該類廢水主要采用石灰法中和混凝沉淀處理，由于生成的氟化鈣溶度積較大，采用常規的斜板(管)沉淀池或平流沉淀池氟化物沉淀不完全，出水氟離子濃度在20 mg/L左右，無法達標。若將該水回用，往往因為水中殘留較多的氟離子和鐵離子造成不銹鋼產品表面黃斑，影響產品外觀質量。
上海五鋼(集團)有限公司鋼管分公司現年產不銹鋼管5000余噸，在用HF-HNO3混合酸進行表面酸洗處理中平均排出酸性含氟廢水1 000 t/d左右。該公司于1988年建成一套40 m3/h的含氟廢水處理設施，采用電石渣懸濁液中和，堿式氯化鋁混凝沉淀，兩級斜板沉淀池去固處理工藝。經近10年運行，出水氟離子濃度始終未能達標。為此，在采用戈爾薄膜液體過濾器處理合金鋼酸洗沖洗水獲得成功的基礎上，試用高效的戈爾薄膜液體過濾器，對經電石渣懸濁液中和的廢水進行固液分離，探索其去除氟離子和重金屬離子的可行性及運行條件。
廢水來源與水質
廢水水樣采自五鋼鋼管分公司酸洗車間沖洗廢水集水池。廢水水質指標見表1。
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采用戈爾薄膜液體過濾器處理含氟廢水的試驗處理效果與五鋼現有含氟廢水處理系統沉淀池出水分析結果分別列在表2和表3。
表 2 戈爾過濾器數據
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表 3 混凝沉淀處理分析結果
由表2可知，采用戈爾薄膜液體過濾器處理中和后的廢水，當膜孔選用0.5 μm時，出水氟離子濃度低于10 mg/L，達到國家排放標準；當膜孔選用1 μm時，出水氟離子濃度在10 mg/L左右，尚不能穩定達標，但加入適量助沉淀劑后，出水可穩定達標。
由表3可知，采用常規中和混凝沉淀法處理含氟廢水出水，氟離子濃度無法達標。
膜通量與過濾周期
取2 000 mL中和的廢水，在0.08～0.09 MPa工作壓力下通過0.007 m2戈爾薄膜濾料，選用孔徑分別為0.5 μm和1 μm的戈爾薄膜濾料，過濾時每隔1 min左右精確記錄流量，約10 min反吹一次，所得試驗結果見圖1。圖1的試驗條件為工作壓力0.08 MPa，工作溫度22 ℃，進液SS 7 450 mg/L。
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由圖1可見，0.5 μm和1 μm的戈爾薄膜濾料在前5 min的平均膜通量分別為0.8 m3/(m2*h)和1.2 m3/(m2*h)，以后膜通量減小，曲線趨于平緩，但每次反吹脫泥餅后仍可恢復良好膜通量特性，這是因為該濾料采用戈爾專有的膨體聚四氟乙烯薄膜制造技術制成的。具有表面摩擦因數低，單位膜面積成孔率高等特性，能始終保持較低過濾阻力和較高膜通量。因此，用戈爾薄膜濾料處理含氟廢水，膜孔選用0.5 μm，設計單位處理量0.8 m3/(m2*h)，過濾壓力0.08～0.10 MPa，過濾周期每5 min設定反吹一次。
排泥量及泥餅的水含量
取10 L廢水，每次1 000 mL置于燒杯中，加含固量8 %～10 %的電石渣懸濁液中和至pH值為9.0左右，用戈爾薄膜液體過濾器過濾，將濾餅置于經干燥稱重的量杯內稱重，然后烘干再次稱重，結果見表4。
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從表4可得，每處理1 m3含氟廢水產生濕渣36 kg，渣的水含率為83 %。濕渣的容重經量杯測算約為2，即每處理100 m3廢水產生約1.8 m3污泥渣。
結論
(1) 不銹鋼酸洗工序產生的酸性含氟廢水可用電石渣懸濁液中和，即用戈爾薄膜液體過濾器固液分離處理法來處理。選用0.5 μm膜孔或選用1 μm膜孔，另加適量助沉淀劑可使出水氟離子濃度和重金屬離子濃度達到國家排放標準。
(2) 采用戈爾薄膜液體過濾器處理含氟廢水的運行條件，當進水SS為6 000 mg/L左右、過濾壓力0.8～0.10 MPa、膜孔選擇0.5 μm時，單位處理能力為0.8 m3/(m2*h)，出泥水含率83 %，排泥量0.018 m3/m3廢水，折干排泥量6.12 kg/m3廢水。
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