CN102234160B

CN102234160B - 低浓度含砷废水处理方法

Info

Publication number: CN102234160B
Application number: CN 201010165722
Authority: CN
Inventors: 张生祥; 夏启斌; 陈荔; 张功金; 吕重安; 曹龙文; 王成国; 鄢红艳
Original assignee: SHENZHEN MINGDENG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN MINGDENG TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2010-05-05
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2030-05-05
Also published as: CN102234160A

Abstract

本发明提供了一种低浓度含砷废水处理方法，它包括步骤PH中和调节、石膏沉淀分离、废水砷预氧化、砷渣气浮分离及清液膜过滤，从而提供了一整套处理工艺简单，适用于自动化处理且可广泛适用于各种工业含砷废水，包括水质复杂、砷浓度高的酸性或碱性废水的处理方法，且通过工艺处理后的砷渣中砷以及各种有用重金属的含量高，真正达到了资源综合利用和工业含砷废水的无害化处理的目的。

Description

低浓度含砷废水处理方法

【技术领域】

本发明涉及一种工业废水处理方法，尤其是指一种低浓度含砷废水处理方法。

【背景技术】

砷及其化合物是有较大的毒性的致癌物质，因此若不加控制其极易对环境的造成污染，且污染一旦形成还很难消除。特别是一旦砷对水体和土壤形成污染，都将最终通过食物链或地面水、地下水进入人体危害人类健康，由此引起人畜中毒的事件也时有发生。随着近些年来含砷废水所产生的严重危害日趋突现，全世界也开始更多对该环境问题给予关注，如何研究开发一种高效经济的含砷废水处理技术，具有重大的社会、经济和环境意义。

现有的含砷废水处理方法主要有：化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离和微生物法等，其中化学沉淀法是目前在工业生产中常用的除砷方法，化学沉淀法又细分有石灰沉淀法、铁盐沉淀法、铁盐－石灰共沉淀法、硫化物沉淀法等。石灰沉淀法是最传统的除砷方法，它是利用石灰与水中的砷酸根离子和亚砷酸根离子反应生成砷酸钙和亚砷酸钙沉淀，达到去除水中砷的目的。由于废水中的砷酸根和亚砷酸根与Ca(OH)₂反应速度较慢，生成的砷酸钙及亚砷酸钙在水中溶解度较大，所以单纯的石灰法难以将水中砷处理达到排放要求。而铁盐－石灰共沉淀法及铁盐沉淀法均克服了石灰沉淀法的不足，依靠加入的铁盐在水中碱性条件下生成具有吸附能力的Fe(OH)₂、Fe(OH)₃胶体，它们能进一步与砷化物反应，生成溶解度较小的砷酸铁及亚砷酸铁沉淀。硫化物沉淀法是利用硫化物沉向废水中加入硫化物使砷生成硫化砷沉淀去除。

但是上述化学沉淀法都存在明显的问题，即：

（1）石灰沉淀法、铁盐沉淀法、铁盐－石灰共沉淀法需要加入大量的化学药剂，并以沉淀物的形式沉淀出来，产生大量废渣，存在二次污染问题。

（2）硫化沉淀法只有在酸性条件下才能够达到有效去除砷的目的，在酸性范围内，很容易产生H₂S气体，工作环境十分恶劣，硫化剂本身有毒、价贵，因而限制了它在工业上的广泛应用。

（3）处理工艺自动化程度低，管理容易结垢堵塞，给操作带来不便。

可见，如何寻找一种工艺简单、二次污染小、环境友好的含砷废水处理方法迫在眉睫。

【发明内容】

本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种沉淀剂用量少，砷去除率率高的针对含砷浓度低于1g/L低浓度含砷废水处理方法。

本发明的目的是这样实现的：一种低浓度含砷废水处理方法，它包括步骤

A）、PH中和调节，对含砷废水中加入熟石膏或石灰乳对其PH值进行调节，PH中和调节至3-6；

B）、石膏沉淀分离，对含砷废水进行过滤，过滤后回收反应生成的石膏；

C）、废水砷预氧化，对含砷废水进行曝气搅拌同时加入氧化剂，加入氧化剂后继续搅拌20-60分钟；

所述氧化剂与处理废水中砷含量的摩尔比为1-5；

所述氧化剂包括氯酸钠、双氧水与硫酸亚铁组成的芬顿试剂及漂白粉或二氧化氯中任何一种；

D）、砷渣气浮分离，于含砷废水中加入无机混凝剂，并搅拌，水力停留时间10-30分钟，而后加入烧碱溶液调节废水PH值至8-14，再加入有机絮凝剂，缓慢搅拌3-10分钟，然后通过加压溶气或射流溶气对此时的含砷废水进行气浮分离，将含砷废水中砷渣聚集物与微细气泡结合上浮从而与清液分离，对上浮的砷渣收集压滤回收；

所述无机混凝剂包括聚合硫酸铁；

所述无机混凝剂配置浓度为5%-20%，加入的无机混凝剂与废水中砷含量的摩尔比为3-10；

所述有机絮凝剂包括阴离子型、阳离子型、非离子型聚丙烯酰胺；

所述有机絮凝剂配置浓度为0.1%-0.5%；

所述砷渣气浮分离的压力为0.4-0.5MPa，溶气水的回流比为20%-50%；

所述无机混凝剂并搅拌水力停留后再加入重金属捕捉剂；

所述有机絮凝剂并搅拌后再加入表面活性剂。

E）、清液膜过滤，对清除砷渣后的清液进行膜过滤，过滤后的出水达到排放标准。

相比于常见的含砷废水处理方法，本发明的有益效果在于提供了一整套处理工艺简单，适用于自动化处理且可广泛适用于各种工业含砷废水，包括水质复杂、砷浓度高的酸性或碱性废水的处理方法，且通过工艺处理后的砷渣中砷以及各种有用重金属的含量高，真正达到了资源综合利用和工业含砷废水的无害化处理的目的。

【附图说明】

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为本发明的方法流程图

【具体实施方式】

如图1所示，本发明涉及一种低浓度含砷废水处理方法，它包括步骤

A）、PH中和调节，对含砷废水中加入熟石膏或石灰乳对其PH值进行调节，PH中和调节至3-6。

B）、石膏沉淀分离，对含砷废水进行过滤，过滤后回收反应生成的石膏。

C）、废水砷预氧化，对含砷废水进行曝气搅拌同时加入氧化剂，氧化剂与处理废水中砷含量的摩尔比为1-5，氧化剂包括氯酸钠、双氧水与硫酸亚铁组成的FENTON试剂及漂白粉或二氧化氯中任何一种，加入氧化剂后继续搅拌30分钟，从而将含砷废水中的三价砷（AsⅢ）氧化为五价砷（As Ⅴ）。

D）、砷渣气浮分离，于含砷废水中加入无机混凝剂，无机混凝剂主要起到沉淀剂的作用，它包括浓度为5%-20%的聚合硫酸铁，加入的无机混凝剂与废水中砷含量的摩尔比为3-10，然后进行搅拌，水力停留时间20分钟，含砷废水中的砷通过与铁盐反应生成砷酸铁、亚砷酸铁等化合物以及依靠氢氧化铁胶体吸附等作用与废水分离进入沉淀物中，此后还可以根据需要加入重金属捕捉剂从而去除废水中含有的其他重金属物质，而后加入烧碱溶液调节废水PH值至8-14，再加入有机絮凝剂（高分子絮凝剂），其可采用一种或几种类型混合的方式投加，此处采用阴离子型聚丙烯酰胺，配制溶液浓度为0.1%-0.5%，缓慢搅拌3-10分钟，从而使得含砷废水中的细小颗粒结合形成大的絮体。在加入絮凝剂后这里可以考虑加入极少量表面活性剂（如十二烷基苯磺酸钠）以增强小气泡固液界面对砷的吸附去除。

然后通过加压溶气或射流溶气对此时的含砷废水进行气浮分离，气浮分离的压力为0.4-0.5MPa，溶气水的回流比为20%-50%，从而通过气浮过程中在含砷污水中引入大量微小气泡，气泡通过表面张力粘附于悬浮物上，形成整体比重小于1的状况，根据浮力原理浮至水面，实现固液分离，含砷废水中砷渣聚集物与微细气泡结合上浮从而与清液分离，实现了含砷污水净化的目的。且采用气浮分离还拥有出水水质好；结构紧凑，占地省；处理速度快，停留时间短；浮渣浓度高，泥渣少，易脱水等优点。

上述搅拌可根据废水水质、流量确定采用混合方式为管混或者机械搅拌，而混合时间根据形成大颗粒絮体的时间确定。还可于气浮过程中加入烧碱溶液等进一步调节溶液PH值，以稳定气浮效果。

E）、清液膜过滤，对清除砷渣后的清液进行膜过滤，经过膜单元处理后，出水As浓度可达到0.1mg/L以下，因此过滤后的出水达到排放标准。

此处说说的滤膜是一种具有超级“筛分”分离功能的多孔膜，其过滤孔径只有几纳米到几十纳米，因此利用多组分流体中各组分在膜中传质选择性的差异，可实现对含砷废水进行分离、分级、提纯或富集的处理。

具体实施方式

本发明针对铜冶炼厂硫酸车间排出的含砷废水的应用具体实施例，该含砷废水中砷（As）含量为0.81g/L，PH≈0。含砷废水处理过程为连续式，废水处理量为450L/h，适宜采用本发明技术方案进行处理,流程如下:

A）、PH中和调节，向排出的含砷废水中加入8％石灰乳溶液，至含砷废水的PH值达到6左右。

B）、石膏沉淀分离，停留10-30分钟，以快速对含砷废水中较重物质沉淀分离并过滤，过滤后回收反应生成的石膏。

C）、废水砷预氧化，采用双氧水作为氧化剂,硫酸亚铁作为催化剂，加入废水中，处理1立方废水的加入量为1L双氧水，0.5公斤硫酸亚铁，氧化时间为30分钟。

D）、砷渣气浮分离，向此时的废水中加入无机混凝沉淀剂，它包括浓度10％的聚合硫酸铁溶液，聚合硫酸铁溶液加入量为18L/h，此后还可以根据需要加入重金属捕捉剂（包括黄原酸酯类和二硫代胺基甲酸盐类衍生物DTC类），从而去除废水中含有的其他重金属物质，然后加入烧碱溶液调节废水PH，保持PH在7～8之间，随后在含砷废水混凝沉淀后，再加入浓度0.1％的高分子有机絮凝剂，该高分子絮凝剂包括阴离子型聚丙烯酰胺，同时加入烧碱溶液调节废水PH，保持PH在8～14之间。在加入絮凝剂后这里可以考虑加入极少量表面活性剂（如十二烷基苯磺酸钠）以增强小气泡固液界面对砷的吸附去除。

然后通过加压溶气或射流溶气对此时的含砷废水进行气浮分离，气浮分离的压力为0.5MPa，溶气水的回流比为30%-40%，从而在含砷污水中引入大量微小气泡，气泡通过表面张力粘附于悬浮物上，形成整体比重小于1的状况，根据浮力原理浮至水面，实现固液分离，含砷废水中砷渣聚集物与微细气泡结合上浮从而与清液分离，实现了含砷污水净化的目的，对砷渣压滤脱水回收，气浮出水中砷（As）浓度为0.65mg/L,砷的总去除率为99.92％，气浮装置溶气罐的压力为0.4MPa。

E）、清液膜过滤，出水进入超滤膜处理单元，经过膜单元处理后，出水砷（As）浓度降至0.01mg/L，达到排放标准。

Claims

1.一种低浓度含砷废水处理方法，其特征在于：它包括步骤

A)、PH中和调节，对含砷废水中加入熟石膏或石灰乳对其PH值进行调节，PH中和调节至3-6；

B)、石膏沉淀分离，对含砷废水进行过滤，过滤后回收反应生成的石膏；

C)、废水砷预氧化，对含砷废水进行曝气搅拌同时加入氧化剂，加入氧化剂后继续搅拌20-60分钟；

D)、砷渣气浮分离，于含砷废水中加入无机混凝剂，并搅拌，水力停留时间10-30分钟，而后加入烧碱溶液调节废水PH值至8-14，再加入有机絮凝剂，缓慢搅拌3-10分钟，然后通过加压溶气或射流溶气对此时的含砷废水进行气浮分离，将含砷废水中砷渣聚集物与微细气泡结合上浮从而与清液分离，对上浮的砷渣收集压滤回收；

E)、清液膜过滤，对清除砷渣后的清液进行膜过滤，过滤后的出水达到排放标准。

2.如权利要求1所述的低浓度含砷废水处理方法，其特征在于：所述步骤C中加入的氧化剂包括氯酸钠、双氧水与硫酸亚铁组成的芬顿试剂及漂白粉或二氧化氯中任何一种。

3.如权利要求1或2所述的低浓度含砷废水处理方法，其特征在于：所述步骤C中加入的氧化剂与处理废水中砷含量的摩尔比为1-5。

4.如权利要求1所述的低浓度含砷废水处理方法，其特征在于：所述步骤D中加入的无机混凝剂包括聚合硫酸铁。

5.如权利要求1或4所述的低浓度含砷废水处理方法，其特征在于：所述步骤D中加入的无机混凝剂配置浓度为5％-20％，加入的无机混凝剂与废水中砷含量的摩尔比为3-10。

6.如权利要求1所述的低浓度含砷废水处理方法，其特征在于：所述步骤D中加入的有机絮凝剂包括阴离子型、阳离子型、非离子型聚丙烯酰胺。

7.如权利要求1或6所述的低浓度含砷废水处理方法，其特征在于：所述步骤D中加入的有机絮凝剂配置浓度为0.1％-0.5％。

8.如权利要求1所述的低浓度含砷废水处理方法，其特征在于：所述步骤D中砷渣气浮分离的压力为0.4-0.5MPa，溶气水的回流比为20％-50％。

9.如权利要求1所述的低浓度含砷废水处理方法，其特征在于：所述步骤D中加入无机混凝剂并搅拌水力停留后再加入重金属捕捉剂。

10.如权利要求1所述的低浓度含砷废水处理方法，其特征在于：所述步骤D中加入有机絮凝剂并搅拌后再加入表面活性剂。