含砷廢水處理方案比選

1、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。常用的硫化劑有硫化鈉、硫氫化鈉、硫化氫等

2、。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(guò)濾。另外，硫化沉淀后的清液中尚有過(guò)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，并用堿（一般是氫氧化鈣）調(diào)

3、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，將水解生成的Fe(OH)

4、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。BOTHE和BROWN通過(guò)

5、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(guò)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(guò)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)分解成碳酸鈣和砷酸，從而砷重新進(jìn)人

6、溶液中，造成二次污染。NISHIMURA等通過(guò)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(guò)程中，無(wú)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(lái)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屬性質(zhì)的兩性物質(zhì)，同樣可以

7、用鐵氧體法處理，該方法的操作過(guò)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(wú)二次污染的問(wèn)題。但是鐵氧體法在操作過(guò)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(wèn)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、