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含砷廢水處理方法介紹

作者:    發布時間:2015-10-21 09:19:33    瀏覽量:




砷在自然界中廣泛分布具有類金屬特性其產品主要用於木材防腐劑玻璃搪瓷工業農藥合金材料醫藥飼料化工等領域特別是在醫藥合金材料方麵具有特殊用途但砷多與其他礦物如有色金屬礦物伴生存在由於自然釋放和人為的開發尤其是對貧礦的大量開采和使用生產過程中大量砷隨主元素被開發出來進入環境采礦有色金屬冶煉硫酸製備化工染料及農藥生產等工業領域排出的廢水往往含有高濃度砷。


1  沉澱法


沉澱法就是利用可溶性砷能夠與鈣鎂鐵鋁等金屬離子形成難溶化合物的特性以鈣鐵鎂鋁鹽及硫化物等作沉澱劑經沉澱後過濾除去溶液中的砷主要包括中和沉澱法鐵氧體法硫化物沉澱法混凝法亦稱吸附膠體沉澱法或載體共沉澱法等常用的沉澱劑有石灰氯化鐵聚合硫酸鐵硫酸亞鐵明礬和硫化鈉等。


由於鐵鹽尤其是三價鐵與AsⅤ形成的砷酸鐵FeAsO4溶度積很小sp=5.810-21而且AsⅢ的毒性遠高於AsⅤ所以盡管一些藥劑在適當的pH條件下也可以與AsⅢ反應生成沉澱物但在實踐中應用比較廣泛的還是基於三價鐵與AsⅤ的反應首先將廢水中的AsⅢ氧化為AsⅤ控製適宜pH使三價鐵與AsⅤ發生反應生成沉澱物而分離常用的氧化劑有O3H2O2MnO2高鐵酸鹽等也有人采用光催化氧化技術14對含砷廢水進行預氧化處理。


Fe3+又可在pH適當的溶液中以FeH2O63+Fe2OH33+Fe2OH24+等形式存在並易水解形成多核絡合物能夠強烈吸附廢水中的膠體微粒通過吸附架橋交聯等作用促使膠粒相互碰撞而絮凝並與生成的FeAsO4發生吸附共沉澱從而提高除砷效率另外適當地添加高分子絮凝劑如聚丙烯酰胺PAMPAM具有水溶性高分子長鏈線結構可在相距較遠的各微小沉澱物顆粒間形成聚合物橋並逐漸增大最終形成大絮凝體而快速降大大強化了除砷效果。


高pH下部分砷酸鐵沉澱會轉化為氫氧化鐵或針鐵礦使砷酸根離子重新被釋放出來所以出水pH應控製在69為宜有研究提出采用兩段沉澱法除砷即對一次中和沉澱後上清液再加藥劑如鐵鹽含鐵的鈣鐵複合絮凝劑有機搜捕劑等進行除砷使最終出水砷達標某大型銅冶煉企業采用石灰乳兩段中和加鐵鹽除砷工藝處理含砷酸性廢該方法不僅利於控製出水pH而且能夠節省鐵鹽使用量生產實踐證明該工藝有效可行在出水砷達標的同時還能保證其他重金屬離子達標。


沉澱法工藝簡單投資較少目前還是大多數企業含砷廢水的主要處理方法實際應用中往采用2——3種沉澱劑組合使用如應用最有效的氫氧化鈣和氯化鐵組合其除砷效率可達99%16高鐵酸鹽具有高氧化性和多相凝聚的特性菀寶玲等利用高鐵酸鹽法取代氧化鐵鹽法研究了其對飲用水中砷的去除效果結果表明在高鐵酸鹽與砷質量比為151pH為5.57.5氧化時間為10min絮凝時間為30min的最佳實驗條件下處理後水樣中砷殘留量可以達到10g/L的國家飲用水標準而且處理效果不受鹽度和硬度的幹擾該方法隻添加一種試劑就起到了氧化和絮凝的雙重效果使處理方法得到簡化謝曉梅等研究了稀土元素鈰作為絮凝劑對廢水中砷的去除效果發現在最佳條件下其對砷初始質量濃度為100mg/L的廢水的AsⅢ去除率>96%AsV>99%出水砷濃度能夠滿足排放標準的要求而且所生成的汙泥量從體積和質量上均比常用絮凝劑FeCl3FeSO4Al2SO43等要少許多但是該方法目前還多用於對高濃度的含砷廢水的預處理處理的深度尚需進一步提高並且該法往往需要投加大量的化學藥劑最終以沉澱物的形式沉澱出來產生大量的含砷廢渣量大且成分複雜目前尚無較好的處理方法對其中的砷也無法進行回收利用長期堆存還很容易導致二次汙染問題。


2  離子交換法


離子交換技術在水質軟化及重金屬離子的去除方麵得到了廣泛的應用該法通常是通過離交換樹脂上的離子與廢水中的目標離子進行交換而達到去除汙染物的目的實際上是一種特殊吸附國內外近幾年出現了應用活性炭更換樹脂硫化物再生樹脂螯合樹脂等處理含砷廢水的方法。


F.G.A.Vagliasindi等采用固定床離子交換吸附反應器裝填強堿性陰離子交換樹脂處理含砷廢水對砷的形態和去除效果進行了實驗研究劉振中等研究了離子交換纖維IEF去除AsⅤ的性能結果表明IEF除AsⅤ的潛力較大在AsⅤ初始質量濃度為25mg/L時其對AsⅤ的吸附量達到285mg/g偏酸性環境利於吸附的進行共存離子的存在影響IEF的除砷效率可通過負載鐵到IEF上而提高IEF對AsⅤ的選擇性有效解決共存離子的競爭問題含硫基型螯合樹脂對AsⅢ有高的親和力胡天覺等合成了一種對AsⅢ離子具有高效選擇性的含氫硫基的選擇性螯合樹脂對AsⅢ為5g/L的溶液脫砷率高於99.99%脫砷溶液中砷含量完全達標吸附飽和的離子交換柱用2mol/L的氫氧化鈉硫氫化鈉質量分數為5%作洗脫劑進行洗脫可完全回收AsⅢ並使樹脂再生循環利用。


離子交換技術的最大優點在於可以實現資源的回收利用從而化害為利但樹脂價格較高一次性投入較大且受樹脂選擇性的限製該方法處理含砷廢水對原水水質要求較高一般適用於處理離子成分單一而又對出水水質要求較高的工業用水或飲用水當原水中有大量陰離子SO42-PO43-NO3-等共存時競爭吸附導致其除砷效率大大降低需要對原水進行預處理此時再用該法處理含砷廢水就顯得不經濟。


3  膜分離技術


膜分離法是利用膜的選擇透過性根據多組分流體中各組分在膜中傳質選擇性的差異借助較高的外壓來實現對其的分離分級提純或富集根據膜孔徑大小可分為微濾超濾納濾和反滲透無錫化工研究所曾采用醋酸纖維反滲透膜對農藥含砷廢水質量濃度500700mg/L進行處理除砷效率達到97.9%1夏聖驥等22在室溫條件下用納濾膜對含砷廢水進行處理發現納濾膜對AsⅤ的去除率很高一般大於90%且明顯大於對AsⅢ的去除率隨著進膜水AsⅢ濃度的升高納濾膜對其去除率下降而且進水的pH影響納濾膜對砷的去除pH越高納濾膜對砷的去除率越高P.Brandhuber等用超濾膜處理含砷廢水采用一係列的梯次試驗研究了操作條件和水質對除砷效果的影響實驗結果表明超濾膜對砷的去除規律和Donnan模型一致用該方法進行廢水處理不涉及不需投加其他物質無二次汙染操方便不僅可以達到淨化的目的而且出水水質一般較高可用作二次水源但是該技術對設備膜操作條件的要求都很苛刻目前還主要用於高純水和超純水的製備工業規模的應用實例還比較少。


4  生物法


生物法由於其高效無二次汙染處理費用低等優點在汙水處理中具有明顯優勢砷可以被水體中某些微生物富集和濃縮也可以被這些生物體氧化轉化如甲基化而甲基化後的砷毒性明顯比無機砷的毒性降低生物法就是利用這一特性來對砷降毒脫毒以解決水體砷汙染問題該方法目前主要是通過在特定培養基上培養菌種產生一種類似於活性汙泥的絮凝結構的物質與含砷廢水充分接觸結合其中的砷而絮凝沉降然後分離達到除砷效果。


楊宏等用已培養成熟的生物除錳濾池對AsⅢ為0.05——0.25mg/LMn2+0.5——3.0mg/L的原水進行處理結果表明經過15d左右的運行培養後濾池表現出了良好的除錳和除砷能力出水AsⅢMn2+的質量濃度分別為0.02mg/L和0.05mg/L左右。


菌藻共生體中藻類和細菌表麵存在許多功能團如羥基氨基羧基巰基等可與水中的砷共價結合而且藻類易於馴化能夠耐受高濃度毒物因而被用於含砷廢水的處理廖敏等25研究了菌藻共生體對廢水中砷的去除效果其培養分離所得菌藻共生體中以小球藻為主菌藻共生體積累砷達7.47g/kg在引入菌藻共生體並培養16h後其對無營養源的含AsⅢAsⅤ的廢水除砷率達80%以上並趨於平衡含營養源的AsⅢAsⅤ的廢水中菌藻共生體對AsⅤ的去除率大於AsⅢ對AsⅤ去除率超過70%但對AsⅢ的去除率也在50%以上在除砷過程中同時出現砷的解吸現象在無營養源條件下對AsⅢAsⅤ混和廢水的除砷率超過80%。


此外還有活性汙泥法諸多研究表明活性汙泥ECP胞外多聚物能大量吸附溶液中的金屬離子尤其是重金屬離子與ECP的絡合更為穩定該方法的除砷效果受砷濃度和價態有機負荷pH汙泥齡以及汙泥濃度的影響而該方法的首要條件是篩選出對砷有強耐受力和高吸收能力的微生物楊潔等就成功地篩選到一株菌該菌株可以在AsⅢ質量濃度為500mg/L或AsⅤ為1500mg/L的培養基中正常生長並顯示出對AsⅢ具有一定的氧化能力及對無機砷的甲基化能力未來AG亚游集团也有望從土壤中篩選出對砷有高耐受力及特殊處理效果混合菌種製成液態或固態的產品向活性汙泥中投加來達到對砷的高效處理用於工業含砷廢水的淨化。相關閱讀《重金屬廢水處理技術分析》


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