含砷廢水處理方案比選

高濃度含砷廢水處理方案比選國內(nèi)目前處理含高砷、氟及重金屬廢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）；對含砷濃度較低的廢水一般采用石灰一鐵鹽共沉淀法（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。.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。對于砷含量較高的酸性廢水，采用硫化法可去除廢水中約99%以上的碑，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，只適用于對工業(yè)生產(chǎn)的高含量砷的污水進(jìn)行初步除碑，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、價貴，因而還限制了它在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。.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)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（碎化物）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)行混凝吸附五價砷的方法。該方法一般采用攪拌，鐵氧化等將三價砷氧化成五價碑，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）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碑，使之達(dá)到飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；對Fe、Mn、As共存的地下水，降砷效果尤為顯著。.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，且很難將廢水的確凈化到符合排放標(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通過實(shí)驗(yàn)確定，在向含As5+的廢水中投加石灰時，會形成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、工藝簡單、對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分解成碳酸鈣和砷酸，從而碑重新進(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。.鐵氧體法鐵氧體法是日本電氣公司氓￡0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，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。碑是具有金屬和非金屬性質(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碑比為2.0?2.5加入到廢水中，然后加堿調(diào)節(jié)pH值為8.5?9.0,反應(yīng)溫度為60?70℃,鼓風(fēng)氧化20?30分鐘后可生成咖啡色的磁性鐵氧體渣。NakazawaHiroshl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，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一鐵氧體一硫化物沉淀聯(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）:2FeCl3+3Ca(OH)2-2Fe(OH)sJ+SCa%AsO4-+Fe(OH)<=>FeAsO4+3OH-AsO33-+Fe(OH)3-FeAsO3+3OH-當(dāng)pH>10H時,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碑的pH值范圍要較三價砷大得多，所需的鐵

碑比較小，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。銅陵有色金屬（集團(tuán)）公司第一冶煉廠

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