含砷廢水處理方案比選(共10頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高濃度含砷廢水處理方案比選國(guó)內(nèi)目前處理含高砷、氟及重金屬?gòu)U水的方法主要有硫化沉淀法、絮凝共沉淀法、中和沉淀法、鐵氧體法等,應(yīng)用較多的是前兩種。對(duì)含砷濃度極高的廢水,采用硫化鈉脫砷, 再與廠內(nèi)其他廢水混合后一并中和處理(貴溪冶煉廠、金隆銅業(yè)有限公司等采用此法) ;對(duì)含砷濃度較低的廢水一般采用石灰鐵鹽共沉淀法(葫蘆島鋅廠、安徽金昌冶煉廠、銅陵第一冶煉廠等采用) 。下面就硫化沉淀法、絮凝共沉淀法、中和沉淀法、鐵氧體法進(jìn)行介紹。1. 硫化沉淀法硫化沉淀法是去除廢水中的砷和多種重金屬的常用方法，它的處理機(jī)理是在廢水中加入硫化劑與砷生成難溶的硫化物，沉降分離除去砷。常用的硫化劑有

2、硫化鈉、硫氫化鈉、硫化氫等。對(duì)于砷含量較高的酸性廢水，采用硫化法可去除廢水中約99%以上的砷，形成以三硫化二砷為主要成分且含量較高的含砷廢渣，有利于砷的回收利用。但該方法不適用于污水中的微量砷的去除，只適用于對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的高含量砷的污水進(jìn)行初步除砷，要使工業(yè)污水達(dá)標(biāo)排放，還要輔助使用混凝法等其它方法。而且最好在酸性條件下進(jìn)行，否則沉淀物難以過濾。另外，硫化沉淀后的清液中尚有過剩的S2-排放前要除H2S。硫化劑本身有毒、價(jià)貴，因而還限制了它在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。2. 絮凝共沉淀法絮凝共沉法是目前處理含砷廢水用得最多的方法。借助加入（或者原有）的Fe2+，F(xiàn)e3+，Al3+，Mg2+，Mn2+等離子，

3、并用堿（一般是氫氧化鈣）調(diào)到適當(dāng)?shù)腜H。使其水解形成氫氧化物膠體，這些氫氧化物膠體能把AsO43-Ca(AsO2)2、Fe(AsO2)3、CaF2及其它雜質(zhì)吸附在表面，在水中電解質(zhì)的作用下，氫氧化物膠體相互碰撞凝聚，并將其表面吸附物(砷化物)包裹在凝聚體內(nèi)，形成絨狀凝膠下沉，達(dá)到除砷的目的。常用的絮凝劑有鋁鹽(如硫酸鋁、聚合硫酸鋁等)和鐵鹽(如三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵等)。其中，鐵鹽混凝法是利用FeCl3在水溶液中易水解成Fe(OH)3的性質(zhì)，進(jìn)行混凝吸附五價(jià)砷的方法。該方法一般采用攪拌，鐵氧化等將三價(jià)砷氧化成五價(jià)砷，從而達(dá)到除砷目的。林玉琴33等用FeCl3在pH=7的中性水中

4、，將水解生成的Fe(OH)3與紙漿的復(fù)合沉淀物作為吸附劑處理飲用水，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)已取得成功。適宜于降低地下水中的砷，使之達(dá)到飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)Fe、Mn、As共存的地下水，降砷效果尤為顯著。3. 中和沉淀法中和沉淀法是一種應(yīng)用較廣的方法，其機(jī)理主要是往廢水添加堿Ca(OH)2或NaOH，提高溶液pH值，這時(shí)砷生成鈣或鈉鹽沉淀，由于砷的固有性質(zhì)，這種方法泥渣沉淀緩慢，且很難將廢水的砷凈化到符合排放標(biāo)準(zhǔn)。在酸性廢水處理中主要的堿性中和劑有：NaOH(燒堿)、Ca(OH)2(熟石灰)、氨水、白云石、石灰石、電石渣等。其中石灰應(yīng)用最為普遍，它價(jià)廉易得，中和反應(yīng)效果好。工業(yè)上也常用石灰作為鈣中和沉淀劑。

5、BOTHE和BROWN通過實(shí)驗(yàn)確定，在向含As5+的廢水中投加石灰時(shí)，會(huì)形成Ca4(OH)2(AsO4)2·4H2O、Ca5(AsO4)3OH和Ca3(AsO4)2等。朱義年等通過混合沉淀和溶解實(shí)驗(yàn)詳細(xì)研究了pH值和Ca與As摩爾比對(duì)石灰沉淀法處理高含量含砷廢水的影響。由于石灰與砷化合物作用較慢，生成的偏亞砷酸鈣Ca(AsO2)2顆粒較小，所以反應(yīng)不易完全，除砷效果較差。用石灰作為沉淀劑的最大優(yōu)點(diǎn)是處理成本低、工藝簡(jiǎn)單、對(duì)含砷較高的污水用此法可得到理想的處理效率，但在含砷廢水處理過程中沉淀析出的砷酸鈣穩(wěn)定性較差，上世紀(jì)80年代的一些研究結(jié)果表明，砷酸鈣與空氣中的二氧化碳接觸會(huì)分解成碳

6、酸鈣和砷酸，從而砷重新進(jìn)人溶液中，造成二次污染。NISHIMURA等通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在高溫下鍛燒可以降低砷酸鈣和亞砷酸鈣的溶解度。在鍛燒過程中，無定形的砷酸鈣和亞砷酸鈣可以轉(zhuǎn)變成晶體結(jié)構(gòu)的砷酸鈣，且鍛燒溫度越高，砷酸鈣的溶解度越小。4. 鐵氧體法鐵氧體法是日本電氣公司(NEC)研究出來的一種從廢水中除去重金屬的工藝技術(shù)，是在含重金屬離子廢水中加入鐵鹽，利用共沉淀法從廢水中制取通訊用的高級(jí)磁性材料超性鐵氧體，化學(xué)結(jié)構(gòu)式是Fe3O4。形成理想鐵氧體的條件是廢水中Fe3+：Fe2+=2：1，當(dāng)溶液中含有其他重金屬離子時(shí)，這些重金屬離子就取代晶格中的Fe2+位置，形成多種多樣的鐵氧體。砷是具有金屬和非金

7、屬性質(zhì)的兩性物質(zhì)，同樣可以用鐵氧體法處理，該方法的操作過程是將硫酸亞鐵按鐵砷比為2.02.5加入到廢水中，然后加堿調(diào)節(jié)pH值為8.59.0，反應(yīng)溫度為6070，鼓風(fēng)氧化2030分鐘后可生成咖啡色的磁性鐵氧體渣。Nakazawa Hiroshl等研究指出，在熱的含砷廢水中加鐵鹽，在一定pH值下，恒溫加熱1小時(shí)，用這種沉淀法比普通沉淀法效果更好。鐵氧體法的優(yōu)缺點(diǎn)：這種方法對(duì)砷的去除效率較高，形成的沉淀顆粒大，易于分離，且顆粒不會(huì)再溶解，無二次污染的問題。但是鐵氧體法在操作過程中需將廢水加熱到60或更高，存在處理成本較高，操作較為復(fù)雜等問題。方案比選及推薦方案根據(jù)以上論述，初選的四個(gè)方案：石灰-鐵鹽

8、共沉淀工藝方案，兩段硫化沉淀工藝方案，鐵氧體法工藝方案以及石灰中和鐵氧體硫化物沉淀聯(lián)合工藝方案。方案一：氧化-石灰中和-鐵鹽共沉淀工藝方案化學(xué)原理（以鐵為例）：2 FeCl33Ca（OH）22Fe（OH）33CaCl2AsO43-Fe（OH）3<=>FeAsO43OH-AsO33-Fe（OH）3<=>FeAsO33OH-當(dāng)pH>10H時(shí),砷酸根、亞砷酸根與氫氧根置換，使一部分砷僅溶于水中，故終點(diǎn)pH值最好控制在10以下。由于氫氧化鐵吸附五價(jià)砷的pH值范圍要較三價(jià)砷大得多，所需的鐵砷比較小，故在凝聚處理前，將亞砷酸鹽氧化成砷酸鹽，可以提高除砷的效果。方案二

9、：戈?duì)柲こ鏊疃忍幚硭嵝院閺U水二段二級(jí)中和槽的出水水質(zhì)因懸浮物含量較高，且懸浮顆粒中包裹著有害物質(zhì)，出水不能夠直接達(dá)標(biāo)排放。若出水使用圓筒過濾機(jī)進(jìn)行過濾，出水水質(zhì)可達(dá)標(biāo)，但出水穩(wěn)定性不高，渣的含水率高的達(dá)60%以上，不利于中和渣的運(yùn)輸和處置。綜合目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的膜過濾技術(shù)，針對(duì)該冶煉技改回收項(xiàng)目的含砷污酸及酸性含砷廢水的最終出水情況，設(shè)計(jì)采用戈?duì)柲ぬ幚硐到y(tǒng)對(duì)出水進(jìn)行深度處理。案例：在戈?duì)柲ひM(jìn)應(yīng)用中，銅陵有色金屬(集團(tuán))公司第一冶煉廠是全國(guó)首家將戈?duì)柋∧ひ后w過濾技術(shù)成功應(yīng)用于處理污酸污水的冶煉廠，并且在處理過程中運(yùn)轉(zhuǎn)良好，處理效果明顯有效地提高了出水水質(zhì)，并且節(jié)約了維護(hù)成本。原理：戈?duì)柋∧み^

10、濾技術(shù)與傳統(tǒng)采用的固體顆粒沉降原理不同，它是以膨化聚四氟乙烯薄膜為濾料，達(dá)到真正的表面過濾效果，能將液體中的微小顆粒全部截留在薄膜的表面。當(dāng)薄膜表面的濾餅達(dá)到一定的厚度后，在控制器的控制下，過濾器會(huì)自動(dòng)地以秒計(jì)時(shí)一，對(duì)膜表面進(jìn)行反沖洗，濾餅被徹底地從膜表面清理干凈。這樣，就完成了一個(gè)過濾周期，使得整個(gè)過濾基本連續(xù)運(yùn)行，提高了工作效率。采用戈?duì)柋∧ひ后w過濾技術(shù)與傳統(tǒng)的過濾技術(shù)相比，戈?duì)柲すに囅冗M(jìn)，能有效縮短流程;采用一級(jí)固化，一次完成固液分離，原、輔材料種類較少，無需其他附屬設(shè)備。同時(shí)具有極佳不粘性和極小摩擦系數(shù)的濾膜，避免了濾膜的堵塞;極高的濾膜孔隙率，保證了高通量;過濾精度高，能有效過濾液體

11、中所有懸浮物，保證清水回用，過濾效率高，副產(chǎn)品單一;在膜反沖洗時(shí)可用低壓反沖洗，大大降低能耗;投資省、運(yùn)行成本低，分別僅為傳統(tǒng)工藝的二分之一和三分之一;并且戈?duì)柲すに囌嫉孛娣e小，可有效縮短施工期。戈?duì)柲み^濾器工作原理如圖所示方案三：中和-鐵鹽-硫化物沉淀三級(jí)聯(lián)合處理工藝工藝流程：通過加入不同的藥劑,控制不同的pH值,得到不同的產(chǎn)物,最終實(shí)現(xiàn)處理后的污水能達(dá)標(biāo)排放之目的。一級(jí)中和通過加入10%Ca(OH)2,控制pH值為23,用以提取一部分合格的石膏;二級(jí)中和通過加入10%Ca(OH)2,控制pH值為1011,同時(shí)加入10%FeSO4·7H2O及絮凝劑并通入曝氣,用以達(dá)到除去氟、砷及鋅

12、、鉛等重金屬的目的;三級(jí)中和首先通過加10%H2SO4調(diào)節(jié)pH值為56,同時(shí)加入10%Na2S及10%FeSO4·7H2O進(jìn)一步去除砷、汞和微量的重金屬,最后通過加入10%NaOH調(diào)節(jié)pH值為78;中和后的廢水經(jīng)過砂濾塔過濾,實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放、回收利用。主要設(shè)備：由于這種污水處理方法主要是通過控制pH值來實(shí)現(xiàn)的,所以對(duì)其的控制很嚴(yán)格。我們?cè)谏婕皃H值控制的部分均采用日本生產(chǎn)的pH在線分析儀監(jiān)測(cè),將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)與可編程邏輯控制器(PLC)相聯(lián),由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制藥劑的加入量。再有,一級(jí)中和采用了2臺(tái)全自動(dòng)立式離心機(jī)分離石膏,二、三級(jí)中和采用了2臺(tái)全自動(dòng)板框壓濾機(jī)濾出重金屬化合物沉淀,同時(shí)在二

13、級(jí)中和部分還采用了2臺(tái)空氣壓縮機(jī),用來提供曝氣,曝氣量為3m3/min。最后為了去除污水本身及各級(jí)中和過程形成的固體懸浮物,在三級(jí)中和的后部設(shè)置了一個(gè)砂濾塔,以保證處理后水中的懸浮物達(dá)標(biāo)。主要構(gòu)筑物：在構(gòu)筑物方面,主要是設(shè)置了一個(gè)大的藥劑配制廠房,用以Ca(OH)2和FeSO4·7H2O原料的儲(chǔ)存和配制,另一個(gè)主要建筑是辦公廠房,里面有一個(gè)用來配制Na2S、絮凝劑及其他藥劑的藥劑室,以及離心機(jī)室、壓濾機(jī)室、配電室、主控室、操作室、分析室等。在污水處理現(xiàn)場(chǎng),主要有一、二、三級(jí)中和各自的中和槽、濃密池、清水池等。對(duì)上述方案進(jìn)行比較方案四：硫化法+石灰石二段中和法硫化法+石灰石二段中和法處

14、理復(fù)雜精金礦冶煉污酸廢水是一種新型的處理工藝組合的應(yīng)用，該工藝中用到的主要設(shè)備為濃密機(jī)、石灰石漿化槽和壓濾機(jī)，這些設(shè)備的造價(jià)較低，運(yùn)行維護(hù)較為簡(jiǎn)單，在運(yùn)行過程中也會(huì)出現(xiàn)設(shè)備腐蝕、漏酸等現(xiàn)象，但總體運(yùn)行較為穩(wěn)定，工藝事故發(fā)生率小。在此法處理過程中實(shí)現(xiàn)一步硫化替代分步硫化，根據(jù)銅、汞、砷硫化物溶度積不同，理論上可通過控制硫化反應(yīng)階段的pH值和氧化還原電極電位。二段配合處理過程中，能使銅、汞元素先沉淀，砷后沉淀去除，更有利于銅、汞、砷的深度綜合利用。同時(shí)兩段中和處理后，出水呈堿性，可與全廠酸性廢水中和進(jìn)行后續(xù)處理，在深化處理的同時(shí)，使堿性出水得到了有效地利用。同時(shí)，進(jìn)過二段處理后，出水水質(zhì)在汞、砷、

15、氟等多項(xiàng)元素指標(biāo)上均能達(dá)標(biāo)，相對(duì)于其他工藝來說，工藝流程較為簡(jiǎn)練。含砷污酸的二段處理方法雖然分為兩個(gè)處理階段，但在工藝流程設(shè)計(jì)上是連續(xù)進(jìn)行的。制酸車間及電解凈液車間排出的污酸集中送至原液貯槽，原液貯槽設(shè)置在污酸污水處理站，作用相當(dāng)于調(diào)節(jié)池。污酸原液用原液泵送至硫化氫吸收塔，硫化氫吸收塔主要功能是吸收硫化氫反應(yīng)槽產(chǎn)生的硫化氫(H2S)氣體。吸收處理完的廢酸自流進(jìn)硫化反應(yīng)槽，在硫化反應(yīng)槽內(nèi)投加飽和Na2S溶液，反應(yīng)去除Hg、As離子。飽和Na2S溶液的投加量參照試驗(yàn)研究確定的最佳投藥量，即每噸水中投加的飽和NaZS溶液量為4一5L。經(jīng)流化槽反應(yīng)后的水自流進(jìn)硫化段濃密機(jī)。濃密機(jī)上清液進(jìn)下段處理，底流

16、用泵加壓送至硫化渣壓濾機(jī)，經(jīng)壓濾機(jī)脫水后，其渣為硫化渣，汽車外運(yùn)可回收或返回原料配料倉(cāng)。壓濾機(jī)濾液與濃密機(jī)上清液一并進(jìn)下段處理。硫化氫吸收塔內(nèi)的硫化氫氣體用風(fēng)機(jī)送至除害塔，用堿液處理。一段硫化法處理工藝經(jīng)硫化處理后的廢酸自流進(jìn)入污酸貯槽，然后用污酸泵送至中和槽，進(jìn)行二段中和處理。中和槽是二段處理的主要反應(yīng)場(chǎng)所，在中和槽內(nèi)投加純度為93%的石灰石藥劑，使石灰石的主要成分CaCO3與污酸中的酸(主要為H2S04)進(jìn)行污酸中和，控制pH為8左右，同時(shí)主要成分CaCO3與污酸中殘留的中As反應(yīng)生產(chǎn)沉淀，并與班反應(yīng)生成CaF2，反應(yīng)后的混合漿液自流至污酸濃密機(jī)。在濃密機(jī)中進(jìn)行沉淀分離，濃密機(jī)上清液進(jìn)下一階段酸性污水處理程序，底流用泵揚(yáng)至污酸壓濾機(jī)，經(jīng)壓濾機(jī)脫水后，生成含Ca3(As04)2、Ca3(As02)2、CaF:及石灰石雜質(zhì)的渣質(zhì)，其渣質(zhì)為石膏，這里生成的石膏經(jīng)反復(fù)脫水處理后外運(yùn)回收利用，實(shí)現(xiàn)處理雜質(zhì)零排放，有效資源的回收重復(fù)利用。壓濾機(jī)濾液與濃密機(jī)上清液一并自流進(jìn)入酸性污水處理調(diào)節(jié)池，進(jìn)入下一段處理階段酸性廢水處理階段，去除砷及重金屬離子等有害物質(zhì)，進(jìn)一步凈化處理酸性廢水，使出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。二段石灰中和處理流程如圖所示：經(jīng)過投加石灰進(jìn)行石灰中和，使得經(jīng)二段處理法處理后的污酸呈弱堿性，同時(shí)去除了污酸中95%的雜質(zhì)、顆粒物