CN101423277A - 一种具有除砷功能的净水工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水处理，公开了一种具有除砷功能的净水工艺，包括下列步骤：调pH至7.0－9.0；投放铁盐后流入混合反应池，空气曝气10－30分钟，曝气强度为气液体积比0.5～10；曝气完的水经过滤器过滤处理。本发明的工艺流程简单，设备投资少，运行费低，且用这种工艺能够将砷污染地表水和地下水处理成合格的饮用水。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种具有除砷功能的净水工艺。
背景技术
由于不合格采矿企业对环境破坏和冶炼化工企业的废水污染，矿区企业周围湖泊、河流、地下水以及下游的水资源出现越来越严重的砷污染，已严重威胁到周围人们的饮水和健康。人们长期饮用砷超标的生活用水(中国饮用水砷标准为50μg/L，美国、欧洲标准为10μg/L)会致癌和其他疾病。
高浓度含砷水的处理工艺很多，多是加Ca(OH)2和铁盐沉淀处理，这种工艺的出水标准一般为0.5mg/L。但要将含砷0.5mg/L处理成50μg/L，甚至10μg/L以下的饮用水标准，成熟的工艺不多。国内外已报道的饮用水除砷工艺为：交换树脂法，它的出水指标可以达到10μg/L，主要是一次性投资高，运行费贵，而且对原水的浊度和其他金属离子含量要求高。活性氧化铝颗粒吸附法，它的除砷效率在40-80％，一般达不到砷含量10μg/L的高标准。国外另一种多孔活性氧化铁介质过滤器，可以去除水中的砷，但不能再生使用，处理单位水的成本比较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种具有除砷功能的净水工艺，这种工艺能够将砷污染地表水和地下水处理成合格的饮用水。
本发明的净水工艺包括下列步骤：
1.将砷污染原水调pH至7.0-9.0。(如果原水pH≥7.0，则不需要加pH调节剂)。
2.投放铁盐后流入混合反应池，空气曝气10-30分钟，曝气强度为气液体积比0.5～10，也可加氧化剂如H2O2代替。
3.曝气完的水经第一级过滤器过滤处理，第一级过滤器为多孔聚苯乙烯介质过滤器，即以多孔聚苯乙烯为过滤介质的过滤器。
优选的，上述工艺在步骤3后，还包括经第二级过滤器过滤处理，第二级过滤器为多孔聚苯乙烯介质过滤器或锰砂介质过滤器(以锰砂为过滤介质的过滤器)。采用一级过滤器已可实现除砷效果达到饮用水的标准，但两级过滤器串联的方式除砷、除铁与降低浊度的效果更好、更稳定。
上述工艺用于处理砷污染水时，受砷污染原水的浊度应小于500NTU，如果超出500NTU，最好采用预处理如预沉淀池等降低进水浊度。
上述工艺适合处理砷含量在100mg/L以下的污水，当砷含量超过100mg/L，需经预处理，如采用Ca(OH)2中和后自然沉淀处理，或其他常规的除砷处理。
所述步骤1中的pH调节剂可选择Ca(OH)2。
所述步骤2中空气的加入可使水中的Fe+2氧化成Fe+3、三价As氧化成五价As，并使铁与As反应生成FeAsO4和Fe(OH)3，FeAsO4和Fe(OH)3可吸附As(V)后共沉。投入的铁盐为除砷工艺中常用的铁盐，如FeSO4、FeCl3、Fe2(SO4)3、FeCl2或聚合硫酸铁等中的一种或几种混合物，其中，聚合硫酸铁的单体为Fe2(OH)n(SO4)3-n/2，0.5<n<2。步骤2中曝气也可以用投加氧化剂(例如：H2O2)代替。铁盐投加量按铁离子计算是砷污染原水中As元素重量的5～50倍。投加铁盐比例越高，除砷效率越好，但污泥产量越多，运行成本越高。故一般取10-20倍即可。
所述的多孔聚苯乙烯粒径为1.0～4.0mm，密度为0.02-0.1g/ml。研究发现，这类有机介质表面微电荷能吸附铁和砷，它对原水中的悬浮颗粒和溶解性铁离子、砷离子具有过滤、吸附的两重去除功能。多孔聚苯乙烯介质过滤器的滤层厚度可为500-800mm。优选的，上述第二级过滤器的介质为多孔聚苯乙烯时，其粒径为0.6-1.5mm。
所述锰砂介质过滤器中的锰砂粒径为0.6-1.5mm，锰砂介质过滤器的滤层厚度可为600-900mm。锰砂的表面能够吸附铁离子，而吸附的铁离子又能进一步吸附砷离子，因此锰砂介质过滤器能将铁离子与砷离子一起截留。
上述第一级过滤器或第二级过滤器可为专利ZL200720069810.8，发明名称为：液体过滤器公开的过滤器。也可为其他现有的液体过滤器。
上述第一级过滤器与第二级过滤器进行过滤处理时，流速较佳为1-10m/h。
过滤器需定期用过滤液反冲洗滤料层，多孔聚苯乙烯介质过滤器的反冲洗强度为40-80L/m2，锰砂介质过滤器的反冲洗强度为20-30L/s.m2，冲洗时间持续时间1～3分钟，间隔4-12小时。定时反冲洗过滤器滤料层后，从底部排出污泥，污泥经脱水机脱水外运处理，脱泥后水回原水池。
本发明的水处理工艺为高效率低成本的处理低浓度砷污染水的工艺，工艺流程简单，设备投资少，运行费低。用这种工艺能够将砷污染地表水和地下水处理成合格的饮用水，可使砷含量小于10μg/L，悬浮物小于1NTU。当然，本发明的水处理工艺也可用于将砷污染的工业废水处理成达标排放水。
附图说明
图1：本发明的水处理工艺流程图
具体实施方式
以下列举具体实施例进一步阐述本发明，应理解实施例并非用于限制本发明的保护范围。
实施例1
某冶炼厂排放酸性废水，其主要成分为：As 1.5g/L，H2SO4 3.2％，FeSO41.1％，其他金属少量。经加Ca(OH)2中和至pH8.5左右自然沉淀处理，出水水质：As 3.0～6.0mg/L，pH 7.5-8.5，浊度10-30mg/L。该水再加FeSO480mg/L-100mg/L，曝气15分钟，以过滤器流速为6m/h进两级过滤器处理，其中，第一级过滤器为多孔聚苯乙烯介质过滤器，多孔聚苯乙烯(罗门哈斯公司PWA系列)平均粒径为2.0mm，密度为0.04g/ml，滤层厚度为约800mm，第二级为多孔聚苯乙烯介质过滤器，多孔聚苯乙烯平均粒径为1.0mm，密度为0.04g/ml，滤层厚度为约600mm。出水测试结果。
实施例2
取某砷污染河水，调节pH至9.0左右，加FeSO4，曝气20分钟后经两级过滤器过滤，其中，第一级过滤器为多孔聚苯乙烯介质过滤器，多孔聚苯乙烯(朗盛公司PO系列)平均粒径为1.0mm，密度为0.08g/ml，滤层厚度为约500mm，第二级为锰砂介质过滤器，锰砂平均粒径为1.5mm，滤层厚度为约800mm，过滤器流速都是8m/h。(工艺流程如图1所示)
测试结果如下：
实施例3
取某砷污染湖水，经过常规水处理工艺沉淀及锰砂过滤处理后，其出水的浊度为1.0NTU左右。调节pH至7.0左右，加FeSO4，曝气15分钟后经两级过滤器过滤，其中，第一级过滤器为多孔聚苯乙烯介质过滤器，多孔聚苯乙烯平均粒径为4.0mm，密度为0.1g/ml，滤层厚度为约700mm，第二级为锰砂介质过滤器，锰砂平均粒径为1mm，滤层厚度为约700mm，过滤器流速都是10m/h。
测试结果如下：
通过实施案例可以看到，经过加铁盐曝气处理后，利用两级过滤器的第一级过滤器吸附后，大部分其出水含As小于10μg/L，经第二级过滤器吸附后，其出水含As全部小于10μg/L，且浊度小于1NTU，高于中国现在饮用水标准As含量50μg/L，达到欧洲和美国饮用水标准As含量10μg/L，将常规水处理的除浊度功能和除砷功能集合在一起，利用廉价的硫酸亚铁作为除砷和絮凝药剂，对中性含砷饮用水，硫酸亚铁投加量为10g/m3左右；两级过滤器的进水压力损失小于0.05MPa，所以处理的动力消耗为0.1KWh/m3左右。整个除砷除浊工艺的运行电费和药剂费很低。
Claims (12)
1.一种具有除砷功能的净水工艺，包括下列步骤：
a.当砷污染原水pH<7.0时，调pH至7.0-9.0；当砷污染原水pH≥7.0时，无需调节pH；
b.投放铁盐后流入混合反应池，投入氧化剂反应或者空气曝气10-30分钟，曝气强度为气液体积比0.5～10；
c.经氧化剂处理或曝气完的水经第一级过滤器过滤处理，第一级过滤器为多孔聚苯乙烯介质过滤器。
2.如权利要求1所述具有除砷功能的净水工艺，其特征在于，所述工艺在步骤c后，还包括经第二级过滤器过滤处理，第二级过滤器为多孔聚苯乙烯介质过滤器或锰砂介质过滤器。
3.如权利要求1或2所述具有除砷功能的净水工艺，其特征在于，所述步骤a中采用Ca(OH)2调节pH。
4.如权利要求1或2所述具有除砷功能的净水工艺，其特征在于，所述铁盐选自FeSO4、FeCl3、Fe2(SO4)3、FeCl2或聚合硫酸铁中的一种或几种的混合物。
5.如权利要求1或2所述具有除砷功能的净水工艺，其特征在于，所述铁盐投加量按铁离子计算是砷污染原水中砷元素重量的5～50倍。
6.如权利要求1或2所述具有除砷功能的净水工艺，其特征在于，所述步骤b中的氧化剂为H2O2。
7.如权利要求1或2所述具有除砷功能的净水工艺，其特征在于，所述多孔聚苯乙烯介质过滤器中多孔聚苯乙烯的粒径为1.0～4.0mm，密度为0.02-0.1g/ml。
8.如权利要求7所述具有除砷功能的净水工艺，其特征在于，第二级过滤器的介质为多孔聚苯乙烯时，第二级过滤器中多孔聚苯乙烯的粒径为0.6-1.5mm。
9.如权利要求2所述具有除砷功能的净水工艺，其特征在于，所述锰砂介质过滤器中的锰砂粒径为0.6-1.5mm。
10.如权利要求1或2所述具有除砷功能的净水工艺，其特征在于，所述第一级过滤器或第二级过滤器进行过滤处理时，流速为1-10m/h。
11.如权利要求1或2所述具有除砷功能的净水工艺，其特征在于，还包括每间隔4-12小时对过滤器进行反冲洗，多孔聚苯乙烯介质过滤器的反冲洗强度为40-80L/m2，锰砂介质过滤器的反冲洗强度为20-30L/s·m2，冲洗持续时间1～3分钟。
12.如权利要求11所述具有除砷功能的净水工艺，其特征在于，定时反冲洗过滤器滤料层后，从底部排出污泥，污泥经脱水机脱水外运处理，脱泥后水回原水池。
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