高鹽高砷酸性廢水的處理研究

張 洪，王曉福

（云錫研究設計院，云南 個舊 651000）

高鹽高砷酸性廢水的處理研究

張 洪，王曉福

（云錫研究設計院，云南 個舊 651000）

采用多級絮凝沉淀方法對高鹽高砷酸性廢水進行處理，用20%的石灰及5%氫氧化鈉溶液調節廢水的 pH值，一次曝氣除砷硫酸鐵用量為 n（Fe）∶n（As）＝3.5，二次曝氣除砷硫酸鐵用量為 n（Fe）∶n（As）＝10，可大量去除廢水中的鹽和砷，處理后的廢水達到國家排放標準的要求。

廢水；砷；絮凝沉淀；石灰

砷是廢水中的一類污染物，廣泛存在于鋼鐵、有色冶煉、硫酸、化肥和農藥等工業廢水中。砷可引起急慢性中毒，工業廢水中砷的最高允許排放質量濃度為0.5mg／L，飲用水不得超過0.05 mg／L［1］。處理含砷廢水的方法有吸附法、離子交換法、硫化法和氫氧化物沉淀法［2］。目前，石灰法在國內應用最廣。石灰在中和廢水中酸類的同時，與廢水中的砷化物進行反應生成沉淀，達到除去砷的目的［3］。

本試驗以某產品生產過程中產生的高鹽高砷酸性廢水作為試驗水樣，化學成分見表 1。采用多級絮凝沉淀的方法對廢水進行處理，期望獲得處理高鹽高砷酸性廢水的較佳工藝條件。

表1 高鹽高砷酸性廢水水質分析結果Tab.1 Quality analysis result of highly salineand highly arsenic w astewater

1 實驗部分

1.1 試驗原理

通常砷在酸性廢水中以三價砷和五價砷兩種形態存在［4］。溶解性亞砷酸（H3AsO3）和三氧化二砷（As2O3）與石灰的化學反應式如下：

由于石灰與砷化合物的作用較慢（特別是反應體系溫度較低時），所生成的亞砷酸鈣晶體［Ca （AsO2）2］顆粒又較小，反應不易完全，生成物也不易沉淀，除砷效果較差。當酸性廢水水量大且廢水中砷的濃度較高時，僅靠石灰法處理，廢水中的砷很難達標。當廢水的pH在6～9時，很多金屬離子（鐵、鋁、鋅、鎘等）可與氫氧化鈣反應生成氫氧化物絮狀沉淀物，通過這些絮體的吸附、網捕作用，可絮凝沉降去除砷，提高砷的去除率。

由于五價砷鹽的溶解度小，且砷的鐵鹽溶解度亦很小［4］。因此，可以考慮可采用曝氣的方式將三價砷先氧化成易處理的五價砷，加石灰調節pH值后再加入鐵鹽，與砷進一步反應絮凝，生成難溶的焦亞砷酸鐵，從而提高砷的去除率。其主要反應為：廢水中的硫酸與石灰反應生成難溶的硫酸鈣而除去。

工藝流程見圖1。

1.2 試驗儀器及試劑

電動攪拌器；電子稱；真空泵。

圖 1 高鹽高砷酸性廢水的處理工藝流程圖Fig.1 Treatment flow chart of highly saline and highly arsenic wastewater

石灰（工業級）；硫酸鐵（AR）；氫氧化鈉（AR）。

2 結果與討論

2.1 pH值對砷去除率的影響

取廢水2 L，用20%（質量分數，下同）的石灰及5%氫氧化鈉的溶液調節廢水的 pH值，攪拌反應1 h，過濾。廢水中的硫酸根與石灰反應生成難溶的硫酸鈣，有機物吸附在廢渣上，從而基本除去廢水中的有機物與硫酸根。加入 5%的氫氧化鈉調節pH值，是為了減少廢渣的產生量，便于回收廢渣中的砷。試驗結果見圖2。

圖2 pH值對砷去除率的影響Fig.2 Effect of pH value on arsenic removal ratio

圖2表明，廢水的pH值從5到8時砷的去除率都為遞增。當廢水pH值超過8時，砷的去除率反而下降。廢水的pH＝8時，除砷效果最佳。

2.2 硫酸鐵一次曝氣對砷去除率的影響

在上面的濾液中先加入一定量的硫酸鐵，再加入20%的石灰溶液，調節廢水的 pH＝9～12，曝氣反應2 h，過濾。試驗結果見圖3。

圖3 硫酸鐵一次曝氣對砷去除率的影響Fig.3 Effect of primaryly ferric aeration on arsenic rem oval efficiency

圖3表明，隨著硫酸鐵用量的增加，砷的去除率隨之提高。考慮藥劑成本及除砷效率，一次曝氣除砷較適合的硫酸鐵為 n（Fe）∶n（As）為3.5左右。

3.3 硫酸鐵二次曝氣對砷去除率的影響

在一次曝氣除砷的濾液中加入硫酸鐵，然后加入20%的石灰溶液，調節廢水的pH＝12～14，攪拌反應2 h，過濾。試驗結果見圖4。

圖4 硫酸鐵二次曝氣對砷去除率的影響Fig.4 Effect of secondary ferric aeration on arsenic removal efficiency

圖4表明，隨著硫酸鐵用量的增加，砷的去除率也增加。考慮藥劑成本及除砷效率，二次曝氣除砷較適合的硫酸鐵為 n（Fe）∶n（As）＝10。

用上述試驗確定的工藝條件對高鹽高砷酸性廢水進行處理，廢水砷含量為 0.4 mg／L，達到了國家排放標準的要求。

3 結語

高鹽高砷酸性廢水中的砷一般都以低價態形式存在，致使采用常規的方法除砷效果不理想。本試驗采用曝氣的方式，將廢水中的三價砷氧化為容易除去的五價砷。采用多級絮凝沉淀的方法，可有效去除廢水中的砷。除砷的較佳工藝條件為：用20%的石灰及5%氫氧化鈉溶液調節廢水的pH值，一次曝氣除砷硫酸鐵用量為n（Fe）∶n（As）＝3.5，二次曝氣除砷硫酸鐵用量為n（Fe）∶n（As）＝10。處理后的廢水達到國家排放標準的要求，處理過程中產生的廢渣可以煅燒處理回收砷。

［1］ 環保工作者實用手冊編寫組.環保工作者實用手冊［M］.北京：冶金工業出版社，1984

［2］ 陣宗升，陳志義，櫥志華.硫酸生產廢水除砷工藝的研究［J］.中國環境科學，1988，8（6）：63～69.

［3］ 衛斯理艾肯費爾德.工業水污染控制［M］.陳忠明，李塞軍，譯.北京：化學工業出版社，2004：85～86.

［4］ 化學工業環境保護設計技術中心站.化工環境保護廢水設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，1998.

The Treatm ent Study on Highly Saline and Highly Arsenic W astewater

ZHANG Hong，WANG Xiao-fu

（1.Yun Tin Research and Design Institute，Gejiu 651000，China）

Treated highly arsenic and highly salinewastewaterwithmulti-level flocculationmethod. The pH value of the wastwaterwas ad justed with 20%lime and 5%sodium hydroxide.In primary aeration，the amount of ferric sulfate for arsenic removal is n（Fe）∶n（As）＝3.5，in the second aeration，the amount of ferric sulfate for arsenic removal is n（Fe）∶n（As）＝10，in such way salt and arsenic can be largely removed，treated wastewater reached the national emission standards.

wastewater；arsenic；flocculation precipitation；lime

X75

A

1004-275X（2015）02-0027-02

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.02.008

收稿：2014-02-10

張洪（1980-），男，云南鎮雄人，工程師，主要研究：工業固體廢棄物綜合利用。