鎢冶煉過程含砷及氨氮廢水處理技術研究

彭玉玲

摘 要：在金屬鎢的冶煉和生產過程中，廢水處理一直是一個主要問題。該文主要利用鐵鹽沉淀-麥糟吸附的方法處理某鎢廠冶煉的含砷及氨氮廢水。實驗結果證明，pH值在7～8之間時，三氯化鐵的除砷效果最佳；當pH值為9且反應時間為20 min時，硫酸鎂改性麥糟去除氨氮的能力最強。煉鎢所產生的廢水在經過這種沉淀和吸附工藝的處理之后，含砷量與氨氮含量指標均達到國家污水綜合排放一級標準。

關鍵詞：煉鎢廢水 鐵鹽沉淀 麥糟吸附 砷 氨氮

中圖分類號：X758 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（c）-0084-02

中國的鎢資源儲量占到全球的70%以上，是名副其實的鎢礦資源大國[1]。我國現有的煉鎢企業大部分都采用堿分解-離子交換的工藝方法進行鎢的冶煉，即將鎢精礦進行堿煮，制成粗鎢酸鈉，之后進行溶液的除雜和pH調節，并使用離子交換柱逆流交換樹脂和鎢酸鈉溶液，此時溶液中的含砷化合物就會同時進入鎢酸鈉溶液，在之后的純化過程中便進入廢水中。此外，使用解吸劑將鎢從樹脂中分離之后，一般會使用氯化銨溶液再次注入離子交換柱中，這一過程將會產生大量的氨氮廢水。正是由于這種制鎢原理，煉鎢廠在制備鎢的過程中往往會產生大量的含砷及氨氮廢水，有的甚至可能超過國家排放標準數十倍。

眾所周知，砷是一種毒性極強的化學元素，砷化合物可以和人體內細胞酶的巰基相結合并使該酶快速失活[2]。水中氨氮含量超標，會造成水體的富營養化。因此煉鎢廢水的處理是一個亟待解決的問題。目前來說，含砷廢水和氨氮含量超標的廢水在處理時一般采用物理法、化學法及生物法等方法。該文主要介紹鐵鹽沉淀-麥糟吸附相結合的廢水處理方法，并在實驗中確定相關處理工藝的參數范圍，以及分析評估處理效果，以期為今后煉鎢廢水的處理工作提供一定參考。

1 實驗內容

（1）該實驗考察不同鐵鹽種類和溶液pH值對于煉鎢廢水中砷的去除效果。

（2）使用改性麥糟來處理廢水中的氨氮，主要分析研究麥糟改性的方式、溶液pH值以及反應時間等因素對廢水中氨氮的去除效果，同時對吸附動力學進行分析。

（3）表1為該實驗中煉鎢廢水的各指標含量及排放標準的對比。

2 結果與分析

2.1 溶液pH值對鐵鹽除砷效果的影響

實驗方法：三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵3種鐵鹽溶液分別進行除砷實驗，每次實驗都將廢水中Fe/As值固定在6左右，使用NaOH和HCl來調節廢水溶液中的pH值，再將溶液放置在磁力攪拌器上均勻攪拌約30 min，靜置后將沉淀過濾。

實驗結果：當pH值被調整至7左右的時候，鐵鹽除掉砷的效果是最好的；當溶液偏堿性之后，砷的去除率大幅降低。從不同鐵鹽的除砷效果來看，三價鐵總體優于二價鐵，當溶液pH值被控制在6～8之間時，三價鐵的除砷率均達到80%以上。對比三價鐵的性能，該次實驗最終選擇了更易溶解的三氯化鐵作為后續實驗的鐵鹽，并將實驗廢水溶液的pH值控制在7～8的范圍之間，以保證煉鎢廢水中砷化合物盡可能地去除。

2.2 改性麥糟對氨氮去除效果的影響

實驗方法：麥糟來源于某啤酒廠，在用水沖洗并去除雜質之后，將其放置于烘箱內以80 ℃烘烤24 h[3]。將已烘干的麥糟取5 g分別在1 mol/L的NaOH、HCl、MgSO4溶液中浸泡超過12 h，再用蒸餾水沖洗，直至沖出的水pH值為7。之后，將沖洗干凈的麥糟放于55 ℃的烘箱內烘12 h，將這3種烘干的堿改麥糟、酸改麥糟和鹽改麥糟分別儲存備用。取之前經過鐵鹽沉淀后的廢水（pH=7）5份，各1 L，分別加入9 g未改性的麥糟、MgSO4固體以及3種改性麥糟[4]。將混合溶液放置于磁力攪拌器上攪拌至少30 min，最終測定不同麥糟及MgSO4固體對廢水中氨氮的去除程度。

實驗結果：去除廢水中氨氮效果最佳的方式為使用鹽改麥糟進行吸附，鹽改麥糟的氨氮去除率達到40 %，遠遠高于其他吸附方法，其次是使用硫酸鎂固體吸附。盡管如此，堿改麥糟和酸改麥糟的除氨氮效果還是要優于未經改性的麥糟的。

2.3 溶液pH值對氨氮去除效果的影響

實驗方法：取之前經過鐵鹽沉淀后的廢水6份，分別加入一定量的鹽改麥糟使麥糟含量為9 g/L。使用NaOH和HCl調節pH值，將實驗廢水的pH值分別調節為5、6、7、8、9、10。將這6份混合溶液依次置于磁力攪拌器，攪拌不少于30 min，觀察并測定不同pH值對于氨氮去除效果的差異。

實驗結果：氨氮的去除率與pH值成正比，即溶液pH值越高，廢水中氨氮的去除效果就越好。氨氮去除率pH值在9～10范圍之間達到最好，約為89%。因此，能夠確定對氨氮效果去除最好的pH值為9。

2.4 反應時間對氨氮去除效果的影響

實驗方法：取一定量之前經過鐵鹽沉淀后的廢水6份，并用NaOH溶液將其pH值調節為9，分別加入一定量的鹽改麥糟使麥糟含量為9 g/L。將這6份混合溶液依次置于磁力攪拌器，分別攪拌5 min、10 min、15 min、20 min、25 min和30 min，以考察不同反應時間對氨氮吸附效果的影響。

實驗結果：在反應時間為20 min時，氨氮的去除率達到最高（88%），溶液中殘留的氨氮濃度也相對較低。因此，能夠確定使用改性麥糟去除水中氨氮的最佳反應時間為20 min。

因此，該實驗通過采用以上所得出的最佳方法處理煉鎢廢水之后，包括砷含量及氨氮含量等多項指標均達到《污水綜合排放標準》的一級標準，水中的重金屬含量也遠遠低于容許含量，證明使用鐵鹽沉淀-麥糟吸附這種工藝方法對于煉鎢廢水的處理是可行且高效的。

3 結論

（1）三價鐵鹽對于廢水中砷的去除效果更好，且這一過程中溶液pH值最好控制在7～8范圍內。

（2）對于吸附材料而言，鹽改麥糟對于廢水中氨氮的去除率最高；對于吸附時的酸堿度而言，溶液pH為9時，氨氮的去除率最高；對于反應時間而言，當反應時間達到20 min時，氨氮的去除率最高。

（3）該實驗中煉鎢廢水處理后的各指標均達到國家污水排放一級標準，充分證明使用鐵鹽沉淀-麥糟吸附這種工藝方法對于煉鎢廢水的處理是可行且高效的。

參考文獻

[1] 鐘常明，王汝勝，吳昆澤，等.鐵鹽絮凝+MBR處理鎢冶煉含砷含氨氮廢水[J].環境工程學報，2014，8（5）：1840-1844.

[2] 歐陽坤.某鎢鉬礦選礦廢水處理及回用[J].科學家，2016，4（9）：88-90.

[3] 陳云嫩，羅小燕，熊昌獅，等.改性粉煤灰吸附低濃度含砷含氨氮廢水的機理研究[J].山東化工，2014，43（12）：198-200.

[4] 史明，唐忠陽，陳星宇.現代鎢冶煉過程中廢水處理現狀與發展[J].稀有金屬與硬質合金，2015，43（2）：1-5.