CN103626338B - 一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法 - Google Patents
一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，属于废水处理技术领域。本发明的步骤为：（A）控制含砷矿冶废水原水流入pH调节池中，调节原水pH；（B）投加氯化高铁和氯化钙的复配剂，以及聚丙烯酰胺进行共沉反应；（C）将步骤（B）得到的共沉反应混合液流入沉淀池，进行固液分离；（D）将步骤（C）得到的上清液通过装填有纳米复合材料的吸附塔；（E）纳米复合材料吸附砷酸根离子达到穿透点时停止吸附，对所述纳米复合材料进行脱附再生；（F）将步骤（E）得到的脱附液经浓缩后，外送焚烧或经沉淀还原用于生产杀虫剂。本发明可对高浓度碱性含砷矿冶废水进行深度处理，处理效果好。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体地说，涉及一种利用共沉淀-离子交换复合工艺深度处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法。
背景技术
含砷矿冶废水主要产生于钨、金、铜等金属冶炼工艺的离子交换过程中，其成分复杂，通常显强碱性，废水中一般还共存有大量的硅、钙、镁等。由于摄入砷会严重危害人类及动物的酶及神经系统，甚至会直接造成死亡，所以含砷废水的处理是国内外各个国家所面临的严峻问题。
目前，大多数矿冶厂对产生的含砷废水经过石灰、氯化亚铁等药剂进行沉淀后即进行排放，出水砷含量很难达到国家标准，且沉淀物所含砷易浸出，造成二次污染。采用硫化物沉淀法可以解决上述问题，但出水硫含量不易控制限制了其广泛应用。因此，寻求工艺简单、成本低廉、效果稳定的含砷矿冶废水深度处理技术是目前较难且迫切需要解决的问题。
近年来，金属氧化物如氧化锆、氧化铁、氧化锰等因其具有活性吸附位点多、吸附选择性强等优点，引起各国水处理科学家的广泛关注。在工业废水与饮用水深度除砷领域关于金属氧化物除砷的报道也数见不鲜，但由于金属氧化物呈粉末状，使其在处理废水时具有水流压力降过大和吸附饱和的氧化物粉末不易回收等缺点，限制了其工程应用的推广。
中国专利号ZL200510095177.5，授权公告日为2007年10月24日，发明创造名称为：一种树脂基除砷吸附剂的制备方法，该申请案公开了一种树脂基水合氧化铁除砷吸附剂的制备方法，通过将水合氧化铁负载到阴离子交换树脂孔道内，解决了除砷过程中存在的上述问题，并且实现了水合氧化铁与阴离子交换树脂在结构和功能上的双重互补，是以往优秀深度除砷材料的代表。但是，树脂基水合氧化铁在除砷过程中存在性能易受pH值以及杂质离子存在的影响、吸附容量不高等缺点（参见董庆洁等人在《离子交换与吸附》2006年第4期发表的《锆，铁水合氧化物对磷酸根的吸附》）。
此外，若直接用上述纳米复合材料处理含砷矿冶废水原水，原水中存在的大量硅酸根等共存离子又会对除砷效果产生严重影响，而且由于原水砷浓度高，导致纳米复合材料需要量过大，难以充分发挥纳米复合材料的深度处理能力且不符合污水处理的经济性原则。上述问题急需一个理想的解决方案。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明针对现有含砷矿冶废水处理过程中存在的：1）经沉淀处理的含砷矿冶废水不能实现达标排放，沉淀物易产生二次污染；2）使用传统的树脂基水合氧化铁等深度除砷材料pH适用范围小，除砷性能易受杂质离子影响等问题，提供了一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，本发明在低成本的前提下，使处理后出水砷含量稳定降至0.5mg/L以下，为含砷矿冶废水的深度处理与综合利用提供了重要保障，从而实现环境效益和社会效益的统一。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，其步骤为：
（A）、控制含砷矿冶废水原水流入pH调节池中，投加硫酸溶液，调节原水pH至6～9；
（B）、将步骤（A）得到的出水流入接触反应池，投加氯化高铁和氯化钙的复配剂，以及聚丙烯酰胺进行共沉反应，充分混合后，形成含砷絮体颗粒；
（C）、将步骤（B）得到的共沉反应混合液流入沉淀池，进行固液分离，分离得到的含砷絮体颗粒经压滤脱水后送危险废物填埋场进行无害化填埋处理；
（D）、将步骤（C）得到的上清液过滤后，通过装填有纳米复合材料的吸附塔，吸附上清液中剩余的砷酸根离子；
（E）、步骤（D）所述吸附塔中纳米复合材料吸附砷酸根离子达到穿透点时停止吸附，对所述纳米复合材料进行脱附再生；
（F）、将步骤（E）得到的脱附液经浓缩后，外送焚烧或经沉淀还原用于生产杀虫剂。
作为本发明更进一步的改进，步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为40～70%，当投加的硫酸质量百分比浓度大于70%时，硫酸溶液投加过程中酸量不易控制且浓酸的强腐蚀性对机械和操作人员造成威胁；当投加的硫酸质量百分比浓度小于40%时，硫酸溶液的投加需求量大，对原水中污染物浓度影响较大，不易后续反应的控制且易造成机械和人力的浪费；硫酸溶液的投加量为5-10L/m3；硫酸的投加方式为计量泵投加。
作为本发明更进一步的改进，步骤（B）中作为共沉剂的氯化高铁和氯化钙的复配剂，作为助沉剂的聚丙烯酰胺的投加方式均为湿式投加，投加顺序为同时投加；复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为5～20L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为5～10%，氯化钙的质量百分比浓度为0.01～0.05%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为2～10L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.05～0.2%。
作为本发明更进一步的改进，步骤（B）中接触反应池持续搅拌流入的废水，搅拌转速为20～100rpm，废水在接触反应池中的反应时间为30～90min。
作为本发明更进一步的改进，步骤（C）中沉淀时间为20～60min。
作为本发明更进一步的改进，步骤（D）所述的纳米复合材料以季氨基化的纳米孔球形聚苯乙烯为基体，基体孔内均匀分布有纳米水合氧化锆颗粒，纳米水合氧化锆颗粒粒径为5～50nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2～0.4。
作为本发明更进一步的改进，步骤（D）中控制温度为5～35℃，将步骤（C）得到的上清液以每小时4～10倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过吸附塔，所述的纳米复合材料自身床层体积是指吸附塔中填充的纳米复合材料基体的体积以及基体之间孔隙体积的总和。
作为本发明更进一步的改进，步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的200～700倍时达穿透点。
作为本发明更进一步的改进，步骤（E）中所述纳米复合材料脱附再生的脱附剂为氢氧化钠和氯化钠的混合溶液，其中，氢氧化钠的质量百分比浓度为2～10%，氯化钠的质量百分比浓度也为2～10%，该脱附剂在40～85℃温度下以每小时0.5～2倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，采用季氨基化的纳米孔球形聚苯乙烯为基体负载锆氧化物纳米颗粒的环境功能纳米复合材料，结合了高聚物基体季氨基团的Donnan预富集和纳米水合氧化锆对砷的特异吸附双重功能，与以往除砷材料相比具有pH适用范围宽、处理效果受硅酸根影响小以及吸附容量大等优点，克服了传统深度除砷材料的不足，大大提升工业废水中砷的深度去除效果；
（2）本发明的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，在使用纳米复合材料深度处理之前，首先用价廉易得的氯化高铁和氯化钙复配剂去除矿冶废水中大部分的砷，不会因废水中砷含量高，导致纳米复合材料使用量大，同时，由于共沉剂中钙盐会大量去除废水中游离的硅酸根，避免了直接使用纳米复合材料处理含砷废水时，废水中存在的大量硅酸根等共存离子对处理效果产生严重影响；
（3）本发明的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，对高浓度碱性含砷废水进行二级深度处理，处理后废水能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996），且废水处理量大，每床层体积纳米复合材料可处理200～700床层体积的含砷废水；
（4）本发明的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，纳米复合材料再生性能良好，机械强度高，可重复使用；本发明操作工艺简单，成本低廉，在产生环境效益的同时具有很高的经济效益。
附图说明
图1为本发明的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法的简易工艺流程图；
图2为本发明中所使用的纳米复合材料的内部结构示意图；
图3为本发明中所述的纳米复合材料与树脂基水合氧化铁除砷吸附剂性能受pH值影响的对比结果图；
图4为本发明中所述的纳米复合材料与树脂基水合氧化铁除砷吸附剂性能受硅酸根浓度影响的对比结果；
图5为本发明中实施例2的聚合物基纳米复合材料的柱吸附效果图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合附图，本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，尤其适用于处理含砷浓度高、显强碱性以及存在大量共存离子（如Ca2+、Mg2+、SiO3 2-等）的含砷矿冶废水。其步骤为：
（A）、控制高浓度碱性含砷矿冶废水原水流入pH调节池中，本实施例中含砷矿冶废水中砷含量为15mg/L。使用计量泵投加硫酸溶液，中和原水碱度，投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为40%，硫酸溶液的投加量为5L/m3，发明人经过长期研究和多次试验发现，当原水pH小于6时，步骤（B）中生成的含砷絮体颗粒易重新溶解于废水中，造成砷去除效果的下降；当废水pH大于9时，加入的共沉剂（氯化高铁和氯化钙的复配剂）所生成的对产生较大絮体起决定作用的Fe（OH）3将会带负电荷，与砷酸根离子产生同电性排斥作用，同样会造成除砷效果的下降。为了保证除砷效果，原水pH控制在6～9范围内为最适宜。本实施例中调节PH为9。
（B）、将步骤（A）得到的出水流入接触反应池，持续搅拌流入的废水，搅拌转速为20rpm，废水在接触反应池中的反应时间为30min。同时投加共沉剂——氯化高铁和氯化钙的复配剂混合溶液，以及助沉剂——聚丙烯酰胺（PAM）溶液进行共沉反应，复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为5L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为5%，氯化钙的质量百分比浓度为0.01%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为2L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.05%。使得废水与投加的药剂充分混合后，通过网捕、吸附架桥、吸附电中和、络合沉淀等物理化学作用形成大的含砷絮体颗粒。
（C）、将步骤（B）得到的共沉反应混合液流入沉淀池，沉淀20min，去除水中胶体颗粒表面吸附的砷酸根、游离硅酸根等污染物。进行固液分离，分离得到的含砷絮体颗粒经离心脱水后送危险废物填埋场进行无害化填埋处理。
此处值得说明的是，如果直接用载水合氧化锆颗粒的纳米复合材料处理含砷矿冶废水原水，不仅原水中存在的大量硅酸根等共存离子会对处理效果产生严重影响，而且由于原水砷浓度高，导致纳米复合材料需要量过大，难以充分发挥纳米复合材料的深度处理能力且不符合污水处理的经济性原则。因此在深度处理前，选用氯化高铁和氯化钙的复配剂对含砷矿冶废水进行预处理，可将出水中的砷降到0.8-1.2mg/L，即首先用价廉易得的氯化高铁和氯化钙复配剂去除矿冶废水中大部分的砷，解决了传统沉淀除砷法沉淀物不稳定的缺点，不会造成二次污染（经实验室检验沉淀符合危险废物填埋场进场要求，易于后期处理）。但沉淀法除砷出水仍不能满足国家污水综合排放标准的要求（＜0.5mg/L），所以本实施例在沉淀工艺后，选用载水合氧化锆颗粒的纳米复合材料进行砷的深度处理。由于共沉剂中钙盐已经将废水中游离的大部分硅酸根离子去除，结合本实施例所用纳米复合材料本身的除砷效果受硅酸根等杂质离子影响较树脂基水合氧化铁小以及吸附量大、性能受pH影响小等特点，两种除砷方案双管齐下，既保证了去除工艺的经济性，又保证了深度除砷的稳定效果，是处理强碱性高浓度含砷矿冶废水的优秀工艺。
（D）、将步骤（C）得到的上清液过滤后，控制温度为5℃，将上清液以每小时4倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔，其中，纳米复合材料自身床层体积是指吸附塔中填充的纳米复合材料基体的体积以及基体之间孔隙体积的总和。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，该吸附柱中装填有5mL载锆纳米复合材料，吸附柱的高径比为2。吸附上清液中剩余的砷酸根离子。所述的纳米复合材料（参看图2）以季氨基化的纳米孔球形聚苯乙烯为基体，基体孔内均匀分布有纳米水合氧化锆颗粒，纳米水合氧化锆颗粒粒径为5nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。该纳米复合材料再生性能良好，机械强度高，可重复使用，是一种环境功能纳米复合材料，结合了高聚物基体季氨基团的Donnan预富集和纳米水合氧化锆对砷的特异吸附双重功能，与以往除砷材料相比具有pH适用范围宽（参看图3）、处理效果受硅酸根影响小（参看图4）以及吸附容量大等优点，克服了传统深度除砷材料的不足，大大提升工业废水中砷的深度去除效果。
（E）、步骤（D）所述吸附塔中纳米复合材料吸附砷酸根离子达到穿透点时停止吸附，对所述纳米复合材料进行脱附再生。本实施例中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的300倍时达穿透点。所述纳米复合材料脱附再生的脱附剂为氢氧化钠和氯化钠的混合溶液，脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为2%，氯化钠的质量百分比浓度也为2%，该脱附剂在40℃温度下以每小时0.5倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
（F）、将步骤（E）得到的脱附液经浓缩后，外送焚烧或经沉淀还原用于生产杀虫剂。
一般的含砷矿冶废水处理方法，仅能将废水中砷含量处理至1.5mg/L左右，不仅处理效率不高，且沉淀物不稳定，易造成二次污染。本实施例由于经共沉预处理后由锆氧化物纳米颗粒对游离砷酸根的高吸附选择性、高吸附效率以及树脂基的Donnan膜效应，表现出优异的砷酸根去除效果。可以使废水中游离的砷酸根被有效吸附，经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理300倍床层体积的废水。
实施例2
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为70%，硫酸溶液的投加量为10L/m3，调节PH为6。
步骤（B）中搅拌转速为20～100rpm，废水在接触反应池中的反应时间为30～90min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为20L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为10%，氯化钙的质量百分比浓度为0.05%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为10L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.2%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为60min。
步骤（D）中控制温度为35℃，将上清液以每小时10倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。纳米水合氧化锆颗粒粒径为50nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.3。本实施例的纳米复合材料对砷酸根离子的吸附效果参见图5。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的200倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为10%，氯化钠的质量百分比浓度也为10%，该脱附剂在85℃温度下以每小时2倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理200倍床层体积的废水。
实施例3
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为40%，硫酸溶液的投加量为5L/m3，调节PH为8。
步骤（B）中搅拌转速为20rpm，废水在接触反应池中的反应时间为30min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为5L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为5%，氯化钙的质量百分比浓度为0.01%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为2L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.05%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为20min。
步骤（D）中控制温度为5℃，将上清液以每小时5倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，吸附柱的高径比为4。纳米水合氧化锆颗粒粒径为20nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.4。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的700倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为2%，氯化钠的质量百分比浓度也为2%，该脱附剂在40℃温度下以每小时0.5倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理700倍床层体积的废水。
实施例4
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为70%，硫酸溶液的投加量为10L/m3，调节PH为7。
步骤（B）中搅拌转速为100rpm，废水在接触反应池中的反应时间为90min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为20L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为10%，氯化钙的质量百分比浓度为0.05%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为10L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.2%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为60min。
步骤（D）中控制温度为35℃，将上清液以每小时9倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，该吸附柱中装填有5mL载锆纳米复合材料，吸附柱的高径比为4。纳米水合氧化锆颗粒粒径为30nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.25。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的350倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为10%，氯化钠的质量百分比浓度也为10%，该脱附剂在85℃温度下以每小时2倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理350倍床层体积的废水。
实施例5
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为50%，硫酸溶液的投加量为6L/m3，调节PH为9。
步骤（B）中搅拌转速为30rpm，废水在接触反应池中的反应时间为40min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为7L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为6%，氯化钙的质量百分比浓度为0.02%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为3L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.06%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为30min。
步骤（D）中控制温度为10℃，将上清液以每小时10倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，吸附柱的高径比为4。纳米水合氧化锆颗粒粒径为5nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的500倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为2%，氯化钠的质量百分比浓度也为2%，该脱附剂在50℃温度下以每小时1.5倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理500倍床层体积的废水。
实施例6
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为50%，硫酸溶液的投加量为8L/m3，调节PH为6。
步骤（B）中搅拌转速为40rpm，废水在接触反应池中的反应时间为60min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为15L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为6%，氯化钙的质量百分比浓度为0.05%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为6L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.15%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为20min。
步骤（D）中控制温度为30℃，将上清液以每小时8倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，该吸附柱中装填有5mL载锆纳米复合材料，吸附柱的高径比为6。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的700倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为8%，氯化钠的质量百分比浓度也为6%，该脱附剂在50℃温度下以每小时1.5倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理700倍床层体积的废水。
实施例7
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为50%，硫酸溶液的投加量为2L/m3，调节PH为8。
步骤（B）中搅拌转速为50rpm，废水在接触反应池中的反应时间为60min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为14L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为6%，氯化钙的质量百分比浓度为0.03%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为9L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.19%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为30min。
步骤（D）中控制温度为35℃，将上清液以每小时10倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，吸附柱的高径比为4。纳米水合氧化锆颗粒粒径为35nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的450倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为6%，氯化钠的质量百分比浓度也为2%，该脱附剂在45℃温度下以每小时0.9倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理450倍床层体积的废水。
实施例8
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为40%，硫酸溶液的投加量为10L/m3，调节PH为9。
步骤（B）中搅拌转速为50rpm，废水在接触反应池中的反应时间为80min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为20L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为10%，氯化钙的质量百分比浓度为0.03%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为10L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.2%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为60min。
步骤（D）中控制温度为25℃，将上清液以每小时4倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，该吸附柱中装填有5mL载锆纳米复合材料，吸附柱的高径比为6。纳米水合氧化锆颗粒粒径为50nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的300倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为8%，氯化钠的质量百分比浓度也为3%，该脱附剂在80℃温度下以每小时0.8倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理300倍床层体积的废水。
实施例9
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为40%，硫酸溶液的投加量为5L/m3，调节PH为7。
步骤（B）中搅拌转速为100rpm，废水在接触反应池中的反应时间为80min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为20L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为5%，氯化钙的质量百分比浓度为0.01%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为2L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.2%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为60min。
步骤（D）中控制温度为28℃，将上清液以每小时5倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。纳米水合氧化锆颗粒粒径为5nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的560倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为8%，氯化钠的质量百分比浓度也为8%，该脱附剂在50℃温度下以每小时0.9倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理560倍床层体积的废水。
实施例10
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为60%，硫酸溶液的投加量为9L/m3，调节PH为9。
步骤（B）中搅拌转速为90rpm，废水在接触反应池中的反应时间为50min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为9L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为9%，氯化钙的质量百分比浓度为0.04%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为7L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.1%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为50min。
步骤（D）中控制温度为27℃，将上清液以每小时10倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，吸附柱的高径比为4。纳米水合氧化锆颗粒粒径为30nm nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.4。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的330倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为8%，氯化钠的质量百分比浓度也为8%，该脱附剂在70℃温度下以每小时1.5倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理330倍床层体积的废水。
实施例11
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为60%，硫酸溶液的投加量为6L/m3，调节PH为6。
步骤（B）中搅拌转速为100rpm，废水在接触反应池中的反应时间为90min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为5L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为5%，氯化钙的质量百分比浓度为0.01%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为10L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.05%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为60min。
步骤（D）中控制温度为27℃，将上清液以每小时10倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，该吸附柱中装填有5mL载锆纳米复合材料，吸附柱的高径比为6）。纳米水合氧化锆颗粒粒径为50nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.4。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的250倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为8%，氯化钠的质量百分比浓度也为10%，该脱附剂在80℃温度下以每小时1倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理250倍床层体积的废水。
实施例12
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为60%，硫酸溶液的投加量为9L/m3，调节PH为8。
步骤（B）中搅拌转速为60rpm，废水在接触反应池中的反应时间为90min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为12L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为6%，氯化钙的质量百分比浓度为0.03%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为7L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.14%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为20min。
步骤（D）中控制温度为30℃，将上清液以每小时8倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，吸附柱的高径比为6。纳米水合氧化锆颗粒粒径为5nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的700倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为2%，氯化钠的质量百分比浓度也为2%，该脱附剂在40℃温度下以每小时1.5倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理700倍床层体积的废水。
实施例13
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为60%，硫酸溶液的投加量为8L/m3，调节PH为7。
步骤（B）中搅拌转速为50pm，废水在接触反应池中的反应时间为60min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为10L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为6%，氯化钙的质量百分比浓度为0.04%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为5L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.1%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为50min。
步骤（D）中控制温度为35℃，将上清液以每小时7倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，吸附柱的高径比为6。纳米水合氧化锆颗粒粒径为10nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的600倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为8%，氯化钠的质量百分比浓度也为6%，该脱附剂在66℃温度下以每小时0.5倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理600倍床层体积的废水。
实施例14
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为45%，硫酸溶液的投加量为5L/m3，调节PH为6。
步骤（B）中搅拌转速为20rpm，废水在接触反应池中的反应时间为90min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为5L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为5%，氯化钙的质量百分比浓度为0.01%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为10L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.05%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为60min。
步骤（D）中控制温度为35℃，将上清液以每小时7倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。纳米水合氧化锆颗粒粒径为5nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的400倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为4%，氯化钠的质量百分比浓度也为4%，该脱附剂在50℃温度下以每小时1.2倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理400倍床层体积的废水。
实施例15
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为60%，硫酸溶液的投加量为5L/m3，调节PH为8。
步骤（B）中搅拌转速为50rpm，废水在接触反应池中的反应时间为50min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为15L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为5%，氯化钙的质量百分比浓度为0.03%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为6L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.2%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为40min。
步骤（D）中控制温度为35℃，将上清液以每小时8倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱吸附柱的高径比为6。纳米水合氧化锆颗粒粒径为15nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的450倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为6%，氯化钠的质量百分比浓度也为7%，该脱附剂在70℃温度下以每小时0.8倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理450倍床层体积的废水。
实施例16
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为40，硫酸溶液的投加量为5L/m3，调节PH为9。
步骤（B）中搅拌转速为20rpm，废水在接触反应池中的反应时间为30min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为9L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为8%，氯化钙的质量百分比浓度为0.05%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为2L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.05%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为20min。
步骤（D）中控制温度为35℃，将上清液以每小时9倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，吸附柱的高径比为6。纳米水合氧化锆颗粒粒径为5nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的500倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为5%，氯化钠的质量百分比浓度也为5%，该脱附剂在55℃温度下以每小时0.7倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理500倍床层体积的废水。
实施例17
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为70%，硫酸溶液的投加量为5L/m3，调节PH为8。
步骤（B）中搅拌转速为50rpm，废水在接触反应池中的反应时间为60min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为15L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为5%，氯化钙的质量百分比浓度为0.03%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为5L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.2%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为40min。
步骤（D）中控制温度为25℃，将上清液以每小时10倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，吸附柱的高径比为6。纳米水合氧化锆颗粒粒径为25nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.25。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的200倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为5%，氯化钠的质量百分比浓度也为6%，该脱附剂在60℃温度下以每小时0.7倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理200倍床层体积的废水。
实施例18
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为50%，硫酸溶液的投加量为7L/m3，调节PH为9。
步骤（B）中搅拌转速为80rpm，废水在接触反应池中的反应时间为80min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为15L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为8%，氯化钙的质量百分比浓度为0.04%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为7L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.15%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为30min。
步骤（D）中控制温度为35℃，将上清液以每小时5倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。纳米水合氧化锆颗粒粒径为5nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的400倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为6%，氯化钠的质量百分比浓度也为6%，该脱附剂在70℃温度下以每小时0.9倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理400倍床层体积的废水。
实施例19
本实施例的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，基本同实施例1，只是对一些参数进行了调整，仍能达到相同的效果。具体如下：
步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为50%，硫酸溶液的投加量为9L/m3，调节PH为6。
步骤（B）中搅拌转速为100rpm，废水在接触反应池中的反应时间为90min。复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为18L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为8%，氯化钙的质量百分比浓度为0.04%；聚丙烯酰胺溶液的投加量为7L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.15%。
步骤（C）中共沉反应混合液的沉淀时间为45min。
步骤（D）中控制温度为30℃，将上清液以每小时4倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过装填有纳米复合材料的吸附塔。本实施例中吸附塔为带夹套的玻璃吸附柱，吸附柱的高径比为6。纳米水合氧化锆颗粒粒径为45nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2。
步骤（E）中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的200倍时达穿透点。脱附剂中氢氧化钠的质量百分比浓度为9%，氯化钠的质量百分比浓度也为2%，该脱附剂在75℃温度下以每小时1.6倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
经本实施例的方法处理得到的废水出水的砷含量小于0.5mg/L，完全能够达到污水综合排放标准（GB8978-1996）。且废水处理量大，每床层体积的纳米复合材料能够处理200倍床层体积的废水。
实施例1～19所述的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，避免了经沉淀处理的含砷矿冶废水不能实现达标排放，沉淀物易产生二次污染以及使用传统的树脂基水合氧化铁等深度除砷材料pH适用范围小，除砷性能易受杂质离子影响等问题，操作工艺简单，成本低廉，为含砷矿冶废水的深度处理与综合利用提供了重要保障，在产生环境效益的同时具有很高的经济效益。
Claims (8)
1.一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，其步骤为：
(A)、控制含砷矿冶废水原水流入pH调节池中，投加硫酸溶液，调节原水pH至6～9；
(B)、将步骤(A)得到的出水流入接触反应池，投加氯化高铁和氯化钙的复配剂，以及聚丙烯酰胺进行共沉反应，充分混合后，形成含砷絮体颗粒；其中，复配氯化高铁和氯化钙混合溶液的投加量为5～20L/m3，混合溶液中氯化高铁的质量百分比浓度为5～10％，氯化钙的质量百分比浓度为0.01～0.05％；聚丙烯酰胺溶液的投加量为2～10L/m3，聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.05～0.2％；
(C)、将步骤(B)得到的共沉反应混合液流入沉淀池，进行固液分离，分离得到的含砷絮体颗粒经压滤脱水后送危险废物填埋场进行无害化填埋处理；
(D)、将步骤(C)得到的上清液过滤后，通过装填有纳米复合材料的吸附塔，吸附上清液中剩余的砷酸根离子，所述的纳米复合材料以季氨基化的纳米孔球形聚苯乙烯为基体，基体孔内均匀分布有纳米水合氧化锆颗粒，纳米水合氧化锆颗粒粒径为5-50nm，所述的纳米孔球形聚苯乙烯基体与纳米水合氧化锆的质量比为1:0.2～0.4；
(E)、步骤(D)所述吸附塔中纳米复合材料吸附砷酸根离子达到穿透点时停止吸附，对所述纳米复合材料进行脱附再生；
(F)、将步骤(E)得到的脱附液经浓缩后，外送焚烧或经沉淀还原用于生产杀虫剂。
2.根据权利要求1所述的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，其特征在于：步骤(A)中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为40～70％，硫酸溶液的投加量为5-10L/m3；硫酸的投加方式为计量泵投加。
3.根据权利要求2所述的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，其特征在于：步骤(B)中作为共沉剂的氯化高铁和氯化钙的复配剂，作为助沉剂的聚丙烯酰胺的投加方式均为湿式投加，投加顺序为同时投加。
4.根据权利要求3所述的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，其特征在于：步骤(B)中接触反应池持续搅拌流入的废水，搅拌转速为20～100rpm，废水在接触反应池中的反应时间为30～90min。
5.根据权利要求2或3所述的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，其特征在于：步骤(C)中沉淀时间为20～60min。
6.根据权利要求5所述的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，其特征在于：步骤(D)中控制温度为5～35℃，将步骤(C)得到的上清液以每小时4～10倍纳米复合材料自身床层体积的流速通过吸附塔，所述的纳米复合材料自身床层体积是指吸附塔中填充的纳米复合材料基体的体积以及基体之间孔隙体积的总和。
7.根据权利要求6所述的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，其特征在于：步骤(E)中纳米复合材料处理废水的体积为纳米复合材料自身床层体积的200～700倍时达穿透点。
8.根据权利要求7所述的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，其特征在于：步骤(E)中所述纳米复合材料脱附再生的脱附剂为氢氧化钠和氯化钠的混合溶液，其中，氢氧化钠的质量百分比浓度为2～10％，氯化钠的质量百分比浓度也为2～10％，该脱附剂在40～85℃温度下以每小时0.5～2倍纳米复合材料自身床层体积的流速进行脱附再生。
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