1 前言
氟是一种微量元素，长期饮用含氟量大于1.5 mg/L以上的水则会给人体健康带来不良影响。氨氮废水具有一定的毒性和危害，其主要危害是造成水体富营养化。在国家“十二五”规划中要求主要污染物排放总量显著减少，氨氮、氮氧化物分别减少13.3%和16.9%，这就对企业提出了更高的要求。企业如何去适应其标准，改善其工艺以减少排放量，成为企业要克服的难题之一。
2 去除机理
两种污染物原始浓度分别是：
氟化物：800～1000 mg/L；氨氮：600～800 mg/L
处理工艺采用石灰＋鸟粪石法处理，在第一步用石灰除氟，上清液或滤液用磷酸氢二钠和氯化镁除氨氮。
2.1 氟的去除机理
铝型材含氟废水主要含有氟化氢、氟盐、铝离子等，氟化氢是一种腐蚀性很强的酸，传统的处理方法就是采用投加石灰进行反应，经过曝气搅拌后生成难溶的氟化钙以固液分离手段来实现去除废水中氟离子的目的，理想状态下的出水氟浓度可以到达20 mg/L左右。
反应式：2F-Ca2+→CaF2↓
在25℃时，CaF2在水中的饱和溶解度为16.5 mg/L，一般温度下饱和溶解度过高是制约其去除反应继续进行的根本原因，即使继续投加石灰也很难形成沉淀物，而且CaF2与Ca(OH)2会产生共溶现象。改变其温度以改变CaF2的饱和溶解度，在工程上很难实现，而且能量消耗太高，不符合节能减排政策要求。也就是说，在理想情况下，简单的投加石灰这种去除方法根本达不到国家排放标准。
2.1 氨氮的去除机理
目前处理氨氮废水的方法有很多，常用的方法有吹脱法、生物硝化法、折点加氯法、化学沉淀法、离子交换法等。针对废水中高浓度的氨氮，可以使用的方法是吹脱法＋化学沉淀法。
一般来说，水中的氨氮多以氨离子(NH4+)和游离氨(NH3)的状态存在，两者保持平衡，关系为：NH3＋H2O?NH4+＋OH-。这一关系受pH值的影响，当pH值升高，平衡向左移动，游离氨占的比例增大。当pH值为11左右时，NH3大致在90%以上，游离氨易于从水中逸出，采用爆气池，将压缩空气通入废水中，气水相互充分接触，使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面，向气相转移，从而达到去除氨氮的目的。所以第一步的除氟工艺也是氨氮的初步去除工艺。
某厂化学沉淀法是采用磷酸铵镁沉淀法。即向废水中按参数比例投加磷酸氢二钠(Na2HPO4)和氯化镁(MgCl2)，使氨氮生成难溶复盐MgNH4PO4?6H2O(简称MAP)结晶，然后通过重力沉淀，压渣过滤，使MAP从废水中分离。
反应式为：Mg2++NH4+＋PO43-+6H2O→MgNH4PO4?6H2O↓
此法生成的MAP结晶颗粒细小或是絮状体，固液分离有一定的困难，通常要投加絮凝剂聚丙烯酰胺(简称PAM)，以助结块，方便沉淀压渣。
3 影响因素
3.1 药剂
3.1.1 石灰
足够的石灰量是保证钙离子进行反应的必要条件，也是后续工艺除氨氮反应的重要因素。某厂经过两年的运行情况得出：
废水原始氟化物浓度为800～1000 mg/L
每池水量为6m3，投加的石灰量为120～160 kg
钙盐：氟离子＝17：1～20：1，氟化物初步去除率平均达到95～97%，出水浓度达到50 mg/L以下问题不大。但有些铝材厂废水浓度相当，本来应该每罐3m3投加60～80 kg的石灰，但现实投加的石灰量还不足50 kg，pH值在8~9之间，去除率可想而知。没有充足的Ca+提供也直接影响了下一步工序除氟反应的进行：钙盐与磷酸盐合用，产生Ca5(PO4)3F沉淀；CaCl2、AlCl3合用，形成一种Ca、Al及F组成的络合物沉淀[1]。
3.1.2 磷酸氢二钠和氯化镁
处理工艺第二步除氨氮投加的就是这两种药剂，这步工序也同时是除氟工艺，这两种药剂质量的好坏也直接影响了处理的效果，据研究表明，一些由多种元素组成的氟化物，比单一元素组成的氟化物具有更小的溶解度，磷酸盐、镁盐、钙盐、铝盐联合使用可以与氟离子形成新的更难溶的化合物，如钙盐与磷酸盐合用，产生Ca5(P04)3F沉淀。钙盐：磷酸盐：氟离子＝15 ： 2：1～20： 2 ：l，，能使残氟达到5mg/L，低于10mg/L排放标准[2]。
但在实际运行时，操作工没有按照计算结果精确加药，磷酸氢二钠包装规格为25kg/包，氯化镁包装规格为50kg/包，本来应该投加111kg磷酸氢二钠和62kg的氯化镁，工人操作贪求方便，没有过磅称量，实际只投加了4包磷酸氢二钠和1包氯化镁，导致磷酸氢二钠和氯化镁实际用量比例失衡，本来磷酸氢二钠与氯化镁的比例是1.77：1，但实际往往达到2：1～2.8：1。磷酸氢二钠的过量与氯化镁的不足导致处理效果不佳，加大药量提高处理效果使处理成本虚高。
3.2 pH值
其实，在很多反应条件上，pH值是关键因素。
投加石灰后：pH值在10～11
投加除氨氮药剂前：pH值在10～11
投加除氨氮药剂后：pH值在9.0～9.5
在处理氟化物上，pH值在10～11，水中的Al(OH)4-量增大，由于F-与OH-电荷相同，半径及电荷较为接近，Al(OH)4-的OH-与F-发生交换[2]，从而使出水含氟量降低。在处理氨氮上，第一步加石灰除氟时，当pH在11左右，游离氨大致在90%以上易于从水中逸出，加以曝气，也能达到初步除氨氮效果。
而在第二步除氨氮工序上，投加磷酸氢二钠和氯化镁前，废水pH值要求达到10～11，但由于石灰量的不足导致pH值达不到上述要求，现实中操作工经常忽略了这一步的调节。投加完磷酸氢二钠和氯化镁以后，废水pH值会有所下降，这时就要投加片碱以调节pH值，使它达到反应要求。但现实是操作工对投加完药剂后的pH值调节不够重视，从而影响了处理效果。
3.3 搅拌方式
通常，在废水处理上采用两种搅拌方式：
曝气搅拌
螺旋桨电动搅拌
这种高浓度废水处理方法第一步工序，既是除氟也是除氨氮，但空气搅拌在这第一步工序上除氨氮的效果比电动搅拌要好。空气搅拌能使气水更好的相互接触，使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面，向气相转移，挥发性氨更易从水中逸出，从而提高初步去除效率。但是空气搅拌带来一定的环境的影响，挥发出的气体属于无组织排放，在环保工作越来越严格的形势下，也有必要进行再一步的完善。安装废气处理系统，把废气收集后处理是一种可以考虑的处理方式。
4 结语
本文针对铝型材企业高浓度氟化物和氨氮废水处理工艺在运行中存在的问题进行分析。从去除机理、药剂，pH值，搅拌方式等方面进行探讨，分析其影响处理效果的因素。
充足的钙盐、合适的磷酸氢二钠与氯化镁比例、适当的pH值，是石灰＋鸟粪石法处理这种高浓度废水的关键。除氟除氨氮在国内进行了很多研究，工艺技术也相对成熟，找出适合自己企业的工艺技术，做好节能减排工作，提高社会责任心，向“资源节约型和环境友好型”企业迈进，将环保进行曲持续地吹响下去，是企业在“十二五”期间要面临的任务。
