低濃度含砷廢水處理試驗探究

喬愛平，史慶龍，李行德，2，任雪嬌，2**

(1.云南大地豐源環保有限公司，云南 昆明 650401;2.云南大地綠坤環?？萍加邢薰?，云南 昆明 650401)

近年來，隨著工業的發展，在日常的工業生產過程中產生了大量的含砷廢水，很容易造成砷的污染[1-2]。如果水源受到砷污染，人們飲用被污染的水時可導致中毒、死亡或者發生癌變，嚴重威脅著人類的健康；如果使用被污染的水灌溉土地，會導致砷在地表土壤中的積累，進而導致可食用植物中砷的生物累積，再通過食物最終危害到人類的健康[3]。目前，國內外處理含砷廢水的方法很多，包括化學沉淀法、物化法、微生物法等[4]。其中，化學沉淀法是除砷工藝相對成熟的方法，操作簡單、去除范圍廣、效率高。

本文采用復合鐵鹽、石灰、磷酸鹽、PAM進行除砷實驗探究，通過添加生石灰到含砷廢水中調節pH值，生成亞砷酸鈣沉淀或者砷酸鈣沉淀，再利用磷酸根能與砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)反應生成高不溶性的絡合物。鐵鹽絡合離子能夠絮凝、沉降 、吸附砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)，生成的少量鐵離子和含砷離子團發生沉淀反應。

此方法運行成本低，方法簡單，易于操作，無需氧化；產泥量少，處理徹底，具有很好的經濟效益，實現了含砷廢水的無害化處置。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

含砷廢水來自某化工企業，pH=4.46,ρ(As)=1018 mg/L，復合鐵鹽、磷酸鹽、PAM聚丙烯酰胺(工業級)，石灰為市售生石灰、硫酸(工業級)、雷磁JB-1攪拌器、燒杯。

2 過程與討論

2.1 復合鐵鹽加入量對砷去除的影響

取含砷廢水 300 g，分別加入3、6、9、12、15、18 g 復合鐵鹽，加入石灰8～10 g 調節pH值至7～9，再加入0.1%PAM 1 g。充分攪拌 30 min 使其溶解，靜置 30 min，過濾，檢測濾液中的砷含量。結果見表1。

表1 復合鐵鹽加入量對砷去除的影響

由表1可知，保持廢水體系pH值、攪拌時間不變，隨著復合鐵鹽量的增加，廢水中砷濃度不斷降低。當復合鐵鹽加入量為 6 g 時，廢水中砷質量濃度降至 3.32 mg/L；繼續添加復合鐵鹽，廢水中砷質量濃度基本不變。因此選擇復合鐵鹽加入量為6～9 g，即含砷廢水量的2%～3%。

2.2 磷酸鹽加入量對砷去除的影響

取含砷廢水 300 g，分別加入3、6、9、12、15、18 g 磷酸鹽，加入石灰8～10 g 調節pH值至7～9，再加入0.1%PAM 1 g。充分攪拌 30 min 使其溶解，靜置 30 min，過濾，檢測濾液中的砷含量。結果見表2。

由表2可見，保持廢水體系pH值、攪拌時間不變，隨著磷酸鹽加入量的增加，廢水中砷的質量濃度不斷降低。當磷酸鹽加入量為 9 g 時，廢水中砷的質量濃度降至 4.2 mg/L；繼續加大磷酸鹽的用量，廢水中砷的質量濃度基本不變。因此選擇磷酸鹽加入量為9～12 g，即含砷廢水量的3%～4%。

表2 磷酸鹽加入量對砷去除的影響

2.3 復合鐵鹽與磷酸鹽配比對砷去除的影響

取含砷廢水 300 g，分別加入復合鐵鹽、磷酸鹽，加入石灰8～10 g 調節pH值至7～9，再加入0.1%PAM 1 g。充分攪拌 30 min 使其溶解，靜置 30 min，過濾，檢測濾液中的砷含量。

表3 復合鐵鹽與磷酸鹽配比對砷去除的影響

由表3可知，保持廢水體系pH值、攪拌時間不變。當復合鐵鹽加入量為含砷廢水量的2%～3%，磷酸鹽加入量為含砷廢水量的3%～4%時，廢水中砷的質量濃度降至 0.32 mg/L，達到《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下；當復合鐵鹽加入量小于含砷廢水量的2%～3%，磷酸鹽加入量小于含砷廢水量的3%～4%時，廢水中砷的質量濃度最低降至 0.58 mg/L，達不到《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下；當復合鐵鹽加入量大于含砷廢水量的2%～3%，磷酸鹽加入量大于含砷廢水量的3%～4%時，廢水中砷的質量濃度降至 0.29 mg/L，達到《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下，但是藥劑添加量過大；當復合鐵鹽加入量大于含砷廢水量的2%～3%，磷酸鹽加入量小于含砷廢水量的3%～4%或者復合鐵鹽加入量小于含砷廢水量的2%～3%，磷酸鹽加入量大于含砷廢水量的3%～4%時，廢水中砷濃度都達不到《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下。

2.4 pH值對砷去除率的影響

取含砷廢水 300 g，利用石灰、硫酸，分別調節pH值為6、7、8、9、10、11、12，加入復合鐵鹽 9 g，加入磷酸鹽 12 g，再加入0.1%PAM 1 g。充分攪拌 30 min 使其溶解，靜置 30 min，過濾，檢測濾液中砷含量。結果如圖1所示。

圖1 pH值對砷去除率的影響

由圖1可見，隨著含砷廢水體系pH值的增加，砷去除率也隨之增加，廢水中砷濃度也隨之下降。當含砷廢水體系pH值達到7時，砷去除率達到最大，廢水中砷濃度也降至最低；當含砷廢水體系pH值為7～9時，砷去除率基本穩定，出水砷濃度也基本穩定；當體系pH>9以后，隨著含砷廢水體系pH值的增加，砷去除率隨之降低，出水砷濃度開始增加。

3 結論

通過添加復合鐵鹽和磷酸鹽，可以在不需要氧化劑加入的條件下就能將含砷廢水處理至《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下。通過以上試驗可得出以下結論：

1)復合鐵鹽加入量為2%～3%，磷酸鹽加入量為3%～4%，石灰加入量5%～20%,調節pH為7～9，PAM加入量為1%的條件下，廢水中砷含量從 1018 mg/L 降至 0.32 mg/L，除砷率達99.968%。處理后的廢水能達到《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5 mg/L)的要求，處理后產生的污泥能達到《危險廢物填埋污染控制標準》GB18598-2019(1.2 mg/L)以下。

2)當體系pH值>10時，砷去除率降低、出水砷濃度增加，可能是因為Ca-As(V)型沉淀的穩定性高于Ca-As(Ⅲ)型沉淀，而含砷廢水體系中含有不同濃度的As(V)、As(Ⅲ)，由于試驗過程中未添加任何氧化劑，所以不穩定的Ca-As(Ⅲ)型沉淀隨著廢水體系pH值的增加隨之溶解釋放出As(Ⅲ)。所以砷去除率降低、出水砷濃度增加。

3)在今后處理含砷廢水體系時，可以先將廢水進行氧化，再添加上述研究藥劑，可能會得到不一樣的效果，這為后續研究提供了新的方向和基礎。

4)此方法具有運行成本低、方法簡單、易于操作、無需氧化、產泥量少、處理徹底、經濟效益良好等特點。