特殊水質(zhì)處理-水的除砷

水的除砷教學(xué)內(nèi)容除砷的工程應(yīng)用內(nèi)容引入除砷設(shè)備

除砷的工程應(yīng)用除砷過濾器一．產(chǎn)品功能除砷過濾器主要用于去除系統(tǒng)中砷化物，凈化水質(zhì)；也可用于水的脫色、除味等。

二．適用范圍

常作為含砷量≤2.0mg/L的集中式去除以地下水為水源的飲用水中砷離子超標部分的專用設(shè)備。

三．產(chǎn)品特點

1．獨特的多濾室結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)在線反沖洗（過濾、排污和反洗同時進行）。

2．同時運行分別再生的處理工藝，大大提高了設(shè)備和濾料的利用率。

3．可根據(jù)系統(tǒng)水壓，罐體材質(zhì)可選擇使用碳鋼、玻璃鋼。

四．技術(shù)參數(shù)

1．處理效果：

①.含氟量：≤0.05mg/L；

②.出水濁度：<3FTU；

③.除砷能力：10g/kg濾料。

2．進水要求：

①.含砷量：≤2.0mg/L；

②.進水濁度：<50FTU；

③.堿度：≤2mg/L；

④.pH值：6-6.5。

3．工作環(huán)境參數(shù)

①.工作溫度：5-60℃（特殊溫度可定做）；

②.工作壓力：≤0.4MPa。

4．運行參數(shù)

①.工作方式：壓力式；

②.運行方式：水流自下而上下，串聯(lián)（高含砷量）或并聯(lián)；

③.濾料粒徑：0.5-2.5mm；

④.過濾速度：5m/h；

⑤.運行周期：20天（視原水水質(zhì)而定，最低不小于8小時）

⑥.反洗方式：水洗，或氣水結(jié)合反洗；

⑦.反洗時間：10-15min；

⑧.反洗耗水：1-3%；

⑨.反洗強度：18-25l/s·m2；

⑩.再生液：2.5-4%的氫氧化鈉溶液；

⑾.再生時間：10h；

五．外型尺寸及工藝流程

1．外型尺寸圖

五．外型尺寸及工藝流程

2．工藝流程

六．工作原理

1．工藝流程：氧化還原→吸附及離子交換→反復(fù)再生（反洗、吸藥、置換、正洗）

2．運行過程：①.氧化還原

研究表明，鐵鹽的除砷效果好于鋁鹽,而且對As（Ⅴ）的去除效果明顯好于As（Ⅲ），所以在除砷過程中常對所處理的水進行預(yù)氧化，把三價As（Ⅲ）氧化為五價As（Ⅴ）。

②.吸附及離子交換

一般，除砷吸附劑有活性分子篩、活性氧化鋁、骨炭等。在條件一致的情況下：

a.活性分子篩：三價砷去除率，80%；五價砷去除率，95%；

b.活性氧化鋁：三價砷去除率，70%；五價砷去除率，80%；

c.骨炭：三價砷去除率，25%；五價砷去除率，50%，價格貴，易造成氨氮超標。

綜上所述，結(jié)果表明活性分子篩是除砷最理想、最可靠的材料。

③.反復(fù)再生

當(dāng)出水達到一定量時，活性分子篩會飽和，失去交換能力，須退出運行進行再生。此時出水由其他罐提供，保證連續(xù)出水。

再生時要求先對分子篩進行反洗，以去除可能截流的懸浮物等雜質(zhì)，同時松動分子篩。然后從罐上部進藥液，再生廢液通過排污閥排出。藥洗結(jié)束后，最后進行正洗工藝，徹底清除分子篩層中殘留的藥液。

系統(tǒng)可采用手動、自動控制兩種方法。每臺罐的工作狀態(tài)依次為：運行→再生（反洗、吸藥、置換、正洗）→運行；當(dāng)設(shè)備失效時，自動退出運行，啟動再生程序，再生結(jié)束后自動投入運行。為保證生產(chǎn)用水的需要，控制系統(tǒng)禁止兩臺設(shè)備出現(xiàn)同時再生的情況。小結(jié)：

通過學(xué)習(xí)，使我們明白到了除砷的工程應(yīng)用。作業(yè)結(jié)合課堂中介紹的知識，詮釋除砷的工程應(yīng)用。水的除砷教學(xué)內(nèi)容除砷方法（混凝沉淀）及原理

內(nèi)容引入除砷原因混凝沉淀除砷技術(shù)吸附除砷技術(shù)離子交換除砷技術(shù)膜法除砷技術(shù)預(yù)氧化工藝除砷技術(shù)

（一）強化混凝沉淀除砷鐵鹽沉淀除砷法氧化鐵砷體系除砷法

氯-聚合硫酸鐵除砷法石灰軟化法高鐵酸鹽除砷法1.鐵鹽沉淀除砷攪拌1沉淀2過濾As5+

3去除4最適宜被污染的地面水源地砷去除利用FeCl3

在水溶液中易水解成Fe(OH)3的性質(zhì)進行混凝吸附五價砷(As5+)除砷原理操作步驟在鐵鹽混凝劑中加入方解石(粗)，可增加含砷絮體的粒徑和沉淀性，使強化除砷。相同量的方解石，顆粒越細，表面積越大，強化效果越明顯。

問題：該法需投加大量藥劑，成本高，同時產(chǎn)生大量含砷沉渣，不宜長期采用，但可考慮作為突發(fā)性砷污染應(yīng)急措施。2、氧化鐵砷體系除砷當(dāng)1≤pH≤5.5時，水中五價砷(As5+)與三價鐵(Fe3+)形成FeAsO4沉淀物。在低pH值的條件下，向水溶液中加入過量的三氯化鐵(FeCl3)溶液，使水溶液中的砷酸根離子與鐵離子形成溶解度很小的FeAsO4，并與過量的鐵離子形成的FeOOH羥基氧化鐵，吸附沉淀使砷得到去除。本法多用于處理含砷濃度較低的飲用水，且得到的鐵砷沉淀物毒性低，化學(xué)穩(wěn)定性強，產(chǎn)渣率低，含砷品位高，可以進行砷回收而不易造成渣的二次污染。在上述這兩種除砷方法中，F(xiàn)eCl3效果好，對As(Ⅴ)及As(Ⅲ)去除率達98％和60％。原因：FeCl3為無定形金屬，對As(Ⅴ)親和力更強，對As(Ⅲ)去除受水質(zhì)影響更大 因此，考慮對As(Ⅲ)進行預(yù)氧化，優(yōu)先使用鐵鹽作為混凝劑。

3、氯-聚合硫酸鐵除砷混凝劑——聚合硫酸鐵往水溶液中加入氯溶液，As3+

被氧化為As5+

，由于五價砷的鹽類比三價砷的鹽類溶解度小，且As5+

的毒性比As3+

的毒性小。加入聚合硫酸鐵溶液，攪拌放置，除砷之后水中的沉淀物仍可作為混凝劑重復(fù)使用。本法適宜的pH值為6.5～8.5之間。除砷后上清液中鐵的殘留量和硫酸鹽的含量均未超標，不會造成二次污染。

4、高鐵酸鹽除砷法

高鐵酸鹽：多功能水處理劑，具有氧化絮凝雙重水處理功能苑寶玲等人對其氧化除砷效果進行了研究發(fā)現(xiàn)，高鐵酸鹽與砷濃度比為15∶1，最佳pH為5.5～7.5，適宜的氧化時間為10min，絮凝時間為30min，處理后的水樣中砷殘留量可達到國家飲用水標準；鹽度和硬度不干擾除砷過程。與傳統(tǒng)的鐵鹽法和氧化鐵鹽法對比，高鐵酸鹽除砷簡便，高效，無二次污染，更有利于飲用水的清潔化除砷。但是天然有機物(NOM)的存在會影響砷的去除效果。

5、石灰軟化法石灰常常用作高硬度[Q(CaCO3)>150mg/L]飲用水的軟化劑。高硬度飲用水中含有較高含量的砷，飲用水經(jīng)過石灰軟化后，飲用水中的砷可有效地得到去除。石灰軟化法去除As3+

的效果遠小于去除As5+

的效果，由于砷的去除過程常包括帶負電荷的砷酸鹽(AsO43-)被吸附在帶正電荷的物質(zhì)表面，而亞砷酸鹽常以中性物H3AsO3

存在于大多數(shù)水體中。所以飲用水中As3+

必須先氧化成As5+后，才能更有效地去除飲用水中的砷。小結(jié)：

通過學(xué)習(xí)，使我們明白到了除砷的原理及方法。作業(yè)簡述混凝沉淀除砷有哪幾種方法？水的除砷教學(xué)內(nèi)容除砷方法（吸附）及原理混凝沉淀除砷技術(shù)吸附除砷技術(shù)離子交換除砷技術(shù)膜法除砷技術(shù)預(yù)氧化工藝除砷技術(shù)

（二）吸附除砷技術(shù)有效，不會產(chǎn)生大量泥渣，但常用吸附劑需一定環(huán)境(pH＝5左右)，或效果不佳。原理：鐵鹽

水解

無定形水合氧化鐵

(HFO，hydratedferricoxide)對As(Ⅴ)和As(Ⅲ)有強親和力機理：As(Ⅲ)與As(Ⅴ)通過共價鍵的形式有選擇地固定在其表面，與之形成雙核橋式，內(nèi)層表面配位體，即≡Fe-o-As(OH)-o-Fe≡≡Fe-o-AsO(OH)-o-Fe≡（二）吸附除砷技術(shù)活性氧化鋁吸附過濾法海泡石除砷法粉煤灰除砷法磁性吸附材料除砷法鈰鐵吸附劑除砷法載鐵(Ⅲ)-配位體交換棉纖維素吸附劑除砷法1.活性氧化鋁吸附過濾法定形和晶體的氧化鋁在近中性溶液中對許多陰離子有親和力。吸附包括表面絡(luò)合和離子交換。提高活性氧化鋁的除砷效率及容量，微酸性（pH6～6.5）。我國大多數(shù)高砷地區(qū)的水質(zhì)條件下，采用此法可以保證水中的砷含量完全符合衛(wèi)生標準(0.05mg/L以下)。1.活性氧化鋁吸附過濾法

每立方米(約合830kg左右)粒徑為0.4mm～1.2mm的活性氧化鋁在處理4000多立方米的水之后，可以進行再生，再生液可選用1%的氫氧化鈉溶液，用量為濾料體積的4倍左右。 再生后的活性氧化鋁可以重復(fù)使用。

2、海泡石除砷法 海泡石系天然非金屬礦物材料，無毒、無有害元素、高效、并能進一步改善飲用水的質(zhì)量。3、粉煤灰除砷法粉煤灰是一種燃煤產(chǎn)生的一種粉塵狀廢棄物，具有一定的骨架結(jié)構(gòu)和微孔，對許多物質(zhì)都有一定的吸附作用。對砷的價態(tài)無要求。無論是對五價砷還是三價砷，都有同樣優(yōu)良的去除效果。4、鐵吸附劑除砷法稀土元素的水合氧化物和稀土鹽類具有較高的吸附陰陽離子的能力。鈰鐵吸附劑活性氧化鋁最佳pH3～73.5～5.5最大吸附量16.0mgAs5+·g-18.6mgAs5+

·g-1鈰鐵合成的新型稀土無機除砷吸附劑與傳統(tǒng)活性氧化鋁吸附劑相比，吸附過程不受硬度、鹽度和氟離子的干擾，吸附效果好，在飲水除砷中具有較大的應(yīng)用前景。

5、磁性吸附材料除砷法根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)都對砷有較強的親和性。武榮成等制備了同時含有Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)、可用磁分離方法進行分離回收的磁性吸附材料CuFe2O4

。該吸附劑對砷的吸附能力：1）溶液pH有關(guān)，在弱酸性及中性條件下吸附能力最強。2）該吸附劑而對As5

+

的吸附能力更強。在平衡濃度為10μg/L時，其吸附容量可達10mg/g左右，可以很容易地將水中濃度為1～20mg/L的As5+

降到10μg/L以下。3）負載的As5+可較容易地用0.1mol/LNaOH洗脫下來，使吸附劑再生，而As3+

則難以洗脫。

小結(jié)：

通過學(xué)習(xí)，使我們明白到了除砷的原理及方法。作業(yè)簡述吸附除砷有哪些方法？水的除砷教學(xué)內(nèi)容其他除砷方法（離子交換、膜法、預(yù)氧化）及原理混凝沉淀除砷技術(shù)吸附除砷技術(shù)離子交換除砷技術(shù)膜法除砷技術(shù)預(yù)氧化工藝除砷技術(shù)

（三）離子交換除砷技術(shù)對As(Ⅴ)有較好去除效果，其去除能力主要取決于樹脂中相鄰電荷的空間距離，官能團的流動性，伸展性及親水性。對As(Ⅲ)效果不佳，As(Ⅲ)以中性分子存在，易穿透離子交換柱。pH對As(Ⅴ)去除效果有較大影響，pH增大，去除效果提高。樹脂類型對砷的去除效果有很大影響。水中高濃度SO42-(>120mg/L)、NO3-、Cl-、TDS(>1000mg/L)也會與As(Ⅴ)形成競爭效應(yīng)導(dǎo)致離子交換失敗。該法適合于較清潔、背景離子強度較小的水體。

（四）膜法除砷技術(shù)納濾膜法除砷技術(shù)混凝－微濾膜聯(lián)合工藝(CMF)納濾較反滲透具有更高產(chǎn)水量及更低的能耗，且不需任何化學(xué)藥劑，適于小型水廠及用水終端。去除機理：膜中不帶電納米成分的空間位阻排斥效應(yīng)溶液(同離子)與膜電荷的排斥效應(yīng)納濾膜法膜性質(zhì)去除效果很大程度取決于膜性質(zhì)溫度對As(Ⅴ)的去除影響不大，穩(wěn)定于90％～95％，可見納濾除砷可存在較大季節(jié)溫差的地區(qū)壓力對As(Ⅴ)去除影響不大，對As(Ⅲ)有較大影響納濾膜法除砷影響因素混凝－微濾膜聯(lián)合工藝混凝目的：提高砷顆粒的粒徑使用鐵鹽混凝，砷的去除率取決于Fe3+絡(luò)合物對砷的吸附能力及MF對含砷礬花的截流能力。與As(Ⅴ)相比，該法對As(Ⅲ)去除率很低，因此有效去除As(Ⅲ)需先將其全部氧化為As(Ⅴ)。

（五）預(yù)氧化工藝許多研究都證實了As(Ⅲ)的毒性，溶解性，流動性都遠遠大于As(Ⅴ)，且As(Ⅲ)通常以分子形式存在，難直接去除。單獨預(yù)氧化技術(shù)氧化吸附同步新技術(shù)生物氧化技術(shù)單獨預(yù)氧化As(Ⅲ)－As(Ⅴ)系統(tǒng)的氧化還原電位為0.560V，因此，曝氣或加入純氧都不能迅速有效將As(Ⅲ)氧化為As(Ⅴ)，而需要添加化學(xué)氧化劑。在pH＝6.3～8.3的范圍內(nèi)，Cl2和MnO4都能迅速將As(Ⅲ)氧化為As(Ⅴ)。(1min內(nèi)完全氧化)O3依靠水解產(chǎn)生·OH間接氧化As(Ⅲ)，但水中天然有機物(NOM)會通過捕獲·OH而極大地減緩氧化反應(yīng)地速率，故O3不適合于受有機污染嚴重地水體中As(Ⅲ)氧化ClO2只能有限氧化As(Ⅲ)；NH2Cl對As(Ⅲ)基本無氧化效果。Fenton試劑，以及UV/自然光－TiO2催化氧化等高級氧化技術(shù)也能很好氧化水中As(Ⅲ)氧化吸附同步新技術(shù)其對As(Ⅲ)的氧化機理的最新研究為：①式中，RI為Fe(0)、Fe(Ⅱ)和溶解氧反應(yīng)形成的中間產(chǎn)物H2O2、·OH、·O2、Fe(Ⅵ)等②③④⑤Fe(Ⅲ)聚合體對As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附以及HFO同As(Ⅲ)、As(Ⅴ)產(chǎn)生的共沉淀影響因素有：DO和pH值對Fe(0)除砷有較大影響PO43-，NO3-的存在減緩了砷的去除效率在30℃～40℃內(nèi)，溫度決定著砷的去除效率小結(jié)：

通過學(xué)習(xí)，使我們明白到了除砷的原理及方法。作業(yè)水中除砷的方法有哪些？水的除砷教學(xué)內(nèi)容

砷的性質(zhì)與危害。

輝砷鈷礦（As4S4）雄黃（As2S3）雌黃水砷鋅礦砷鋁銅礦

內(nèi)容引入砷，俗稱砒，是一種類金屬元素，在化學(xué)元素周期表中位于第4周期，原子序數(shù)33，元素符號As，單質(zhì)以灰砷、黑砷和黃砷這三種同素異形體的形式存在。砷元素廣泛的存在于自然界，共有數(shù)百種的砷礦物是已被發(fā)現(xiàn)。砷與其化合物被運用在農(nóng)藥、除草劑、殺蟲劑，與許多種的合金中。其化合物

三氧化二砷被稱為砒霜，是種毒性很強的物質(zhì)。砷有兩種氧化物：三氧化物（As2O3）和五氧化物（As2O5)世界衛(wèi)生組織推薦飲用水最高標準為0.01mg/L,我國飲用水最高標準為0.05mg/L。砒霜主要存在形式砷的來源人工源自然源礦物及巖石的風(fēng)化

12火山的噴發(fā)

溫泉的上溢水

3農(nóng)業(yè)和林業(yè)使用砷化合物藥劑

冶金、化工

化學(xué)制藥、制革、紡織

木材加工、玻璃

油漆顏料、陶瓷等

人工源砷化物的開采和冶煉砷的危害急性砷中毒造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)障礙導(dǎo)致全身麻木、呼吸道和消化道病變甚至快速死亡慢性砷中毒導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、全身乏力、食欲減退、惡心皮膚色素沉著和角化病等皮膚病變，如臺灣黑腳病等國內(nèi)資料調(diào)查表明