CN110606598A - 一种含砷低浓度有机工业废水的处理方法 - Google Patents

一种含砷低浓度有机工业废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含砷低浓度有机工业废水的处理方法，该方法包括如下操作步骤：1)将含砷废水送入芬顿处理工段，通过投加双氧水和Fe2+离子，使废水中的低价态砷氧化至高价态砷，并氧化分解废水中的低浓度COD；2)将芬顿处理工段的出水再送入絮凝工段，通过加入聚丙烯酰胺使废水发生絮凝反应；3)将絮凝工段的出水再送入沉淀分离工段，将大分子的矾花和沉淀物分离出来；4)将沉淀分离工段的出水再送入深度过滤工段，以滤去出水中残留的细小砷酸铁晶体，实现达标排放。本发明方法废水处理效果好，能同时去除含砷低浓度有机工业废水中不同有害价态砷成分和低浓度有机物。

Description

一种含砷低浓度有机工业废水的处理方法
技术领域
本发明涉及含砷工业废水处理技术领域，具体是一种含砷低浓度有机工业废水的处理方法。
技术背景
随着我国工业化的发展速度不断加快，砷的化合物被大量用于冶金、纺织、化工、燃料等工业生产中，产生的污水中主要以亚砷酸、亚砷酸根离子、砷酸、砷酸根离子等形态存在，由于含砷废水的毒性大，特别是处于还原态的+3价的砷生物毒性极强，因此传统工艺中需要单独设置氧化工段对还原态砷进行氧化后，再进行处理。故对于含砷废水的处理需求极大。
传统的含砷废水处理技术方案是采用化学沉淀、离子交换、膜分离、电解、氧化、生物、物理吸附法。上述方法在处理含砷废水的过程通常仅只对砷本身进行处理，无法同时处理废水生成时伴随产生的低浓度有机物，并且由于砷不同价态的毒性和对应化学沉淀物质的稳定性不同，往往无法彻底去除有害态砷成分。
芬顿高级氧化处理技术是通过芬顿试剂，即H2O2氧化剂与硫酸亚铁，两者在适当的PH下反应产生氢氧自由基(OH·)，利用氢氧自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应。芬顿反应器作为处理废水中的一种重要设备，在工业废水处理中应用越来越广泛。
但现有的废水处理技术，无法同时去除含砷低浓度有机工业废水中不同有害价态砷成分和低浓度有机物。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含砷低浓度有机工业废水的处理方法，该方法处理效果好，同时去除含砷低浓度有机工业废水中不同有害价态砷成分和低浓度有机物。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明一种含砷低浓度有机工业废水的处理方法，包括如下操作步骤：
1)芬顿氧化处理：将含砷废水送入芬顿处理工段，通过投加双氧水和Fe2+离子，使废水中的低价态砷氧化至高价态砷，并氧化分解废水中的低浓度COD；
2)絮凝处理：将芬顿处理工段的出水再送入絮凝工段，通过加入聚丙烯酰胺使废水发生絮凝反应；
3)沉淀分离处理：将絮凝工段的出水再送入沉淀分离工段，将大分子的矾花和沉淀物分离出来；
4)深度过滤处理：将沉淀分离工段的出水再送入深度过滤工段，以滤去出水中残留的细小砷酸铁晶体，使出水可以达到并优于《地表水环境质量标准》中一类水体砷的含量限值，实现达标排放。
步骤1)中，含砷废水在送入芬顿处理工段之前，先通过加酸将pH值调至 2.5-6.5。
步骤1)中，所述双氧水和Fe2+离子的投加浓度分别为1.0～10mmol/L和 0.7～16.4mmol/L，投加后反应15～30min。
步骤1)中，所述Fe2+离子的来源为硫酸亚铁或者氯化亚铁。
步骤2)中，废水在送入絮凝工段之前，先用碱将pH值调至5.0-9.0。
步骤2)中，所述聚丙烯酰胺的投加浓度为0.02～0.1mg/L，投加后曝气搅拌 15～45min。
步骤3)中，所述沉淀分离工段采用辐流沉淀或者斜板沉淀的形式，水力负荷在0.8～1.5m3/m2.h。
步骤4)中，所述深度过滤工段采用超滤、砂滤或滤布滤池进行过滤，以将出水中的悬浮砷酸铁晶体进一步截留。
本发明利用芬顿工艺的强氧化性和铁泥的络合沉淀效果对含砷低浓度有机工业废水进行处理，能够在极短的时间内将工业废水中的亚砷酸氧化成砷酸，并对其中含有的低浓度有机物进行氧化分解。出水通过芬顿反应自身产生的铁泥络合沉淀砷酸基团，在碱性条件下生成砷酸铁沉淀，实现从水相中分离铁。
本发明方法相较现有技术，具有如下有益效果：
1)芬顿氧化具有强氧化性，利用芬顿的强氧化性可以将处于还原价态的低价态砷氧化到稳定价态，降低砷的毒性；同时还可以氧化、降低水体中的有机物；
2)芬顿反应过程中投加的芬顿药剂可以生成大量的Fe3+相当于添加了大量的氯化铁混凝药剂，替代了传统化学絮凝沉淀法过程中添加的混凝药剂，减少了药剂消耗；
3)芬顿反应产物与氧化后生成的砷酸反应后可以在中性偏碱性条件下生成砷酸铁沉淀，这种沉淀的稳定性强，可以将废水中的砷完全沉淀出来；
4)通过在絮凝、沉淀工段后增加深度过滤工段，可以进一步控制出水的悬浮物，降低晶体态砷酸铁随水流流失的风险，进一步提高出水水质。
5)本发明方法能同时去除含砷低浓度有机工业废水中不同有害价态砷成分和低浓度有机物。
附图说明
图1是本发明含砷低浓度有机工业废水的处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明方法，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步非限制性的详细描述。
如图1所示，本发明含砷低浓度有机工业废水的处理方法，具体操作步骤如下：
1)芬顿处理工段：将含砷低浓度有机废水在进入芬顿处理工段前应先通过加酸将pH调节至2.5～6.5，进入芬顿处理工段后，加入双氧水和Fe2+离子，双氧水和Fe2+离子的投加浓度分别为1.0～10mmol/L和0.7～16.4mmol/L，投加后反应15～30min；所述Fe2+离子的来源为硫酸亚铁或者氯化亚铁或其它溶解性好的亚铁盐；通过芬顿处理工段将废水中的低价态砷氧化至高价态砷，并氧化分解废水中的低浓度COD；
2)絮凝工段：芬顿处理工段的出水在进入絮凝工段前先使用氢氧化钠、氢氧化钙等工业用碱将pH调节至5.0～9.0后，再加入聚丙烯酰胺(PAM)曝气搅拌15～45min，聚丙烯酰胺的投加浓度为0.02～0.1mg/L；
3)沉淀工段：絮凝工段的出水流入沉淀工段，将大分子的矾花和沉淀分离；沉淀分离工段可采用辐流沉淀或者斜板沉淀的形式处理，水力负荷在 0.8～1.5m3/m2.h；
4)深度过滤工段：将沉淀分离工段的出水进入深度过滤工段进行过滤，深度过滤工段可采用超滤、砂滤或滤布滤池等过滤方式进行过滤，滤去出水中残留的细小砷酸铁晶体，实现达标排放。
以下是本发明方法的应用实例：
天津某光电企业，该企业污染物排放废水中主要含砷、COD等，2018年污水处理站采用四级混凝沉淀工艺处理含砷废水。
厂区内主要有两股废水，即高砷废水和低砷废水。高砷废水先经一级混凝后与低砷废水混合，再进行二级、三级、四级混凝，之后达标排放。采用传统工艺流程较长且加药量较多，成本较高，并且由于还原态砷的氢氧化物和与铁铝的共沉淀物质稳定性较差，往往需要投加次氯酸钠等氧化剂配合使用，同时含砷废泥产量多，增加后续处理成本。
受到排水标准提高的影响，2018年厂内采取技改，并采用本发明方法，即芬顿氧化处理+中和絮凝处理+沉淀分离处理+砂滤工艺处理，其中沉淀，分离表面负荷取值最大不超过0.8m3/m2.d，设计值为1.5m3/m2.d，针对含砷低浓度有机废水处理的数据如下：
<1>AS实验数据
<2>COD实验数据
<3>AS分级检测试验

Claims (8)

1.一种含砷低浓度有机工业废水的处理方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
1)芬顿氧化处理：将含砷废水送入芬顿处理工段，通过投加双氧水和Fe2+离子，使废水中的低价态砷氧化至高价态砷，并氧化分解废水中的低浓度COD；
2)絮凝处理：将芬顿处理工段的出水再送入絮凝工段，通过加入聚丙烯酰胺使废水发生絮凝反应；
3)沉淀分离处理：将絮凝工段的出水再送入沉淀分离工段，将大分子的矾花和沉淀物分离出来；
4)深度过滤处理：将沉淀分离工段的出水再送入深度过滤工段，以滤去出水中残留的细小砷酸铁晶体，实现达标排放。
2.根据权利要求1所述含砷低浓度有机工业废水的处理方法，其特征在于，步骤1)中，含砷废水在送入芬顿处理工段之前，先通过加酸将pH值调至2.5-6.5。
3.根据权利要求1或2所述含砷低浓度有机工业废水的处理方法，其特征在于，步骤1)中，所述双氧水和Fe2+离子的投加浓度分别为1.0～10mmol/L和0.7～16.4mmol/L，投加后反应15～30min。
4.根据权利要求3所述含砷低浓度有机工业废水的处理方法，其特征在于，步骤1)中，所述Fe2+离子的来源为硫酸亚铁或者氯化亚铁。
5.根据权利要求1或2所述含砷低浓度有机工业废水的处理方法，其特征在于，步骤2)中，废水在送入絮凝工段之前，先用碱将pH值调至5.0-9.0。
6.根据权利要求1或2所述含砷低浓度有机工业废水的处理方法，其特征在于，步骤2)中，所述聚丙烯酰胺的投加浓度为0.02～0.1mg/L，投加后曝气搅拌15～45min。
7.根据权利要求1或2所述含砷低浓度有机工业废水的处理方法，其特征在于，步骤3)中，所述沉淀分离工段采用辐流沉淀或者斜板沉淀的形式，水力负荷在0.8～2.2m3/m2.h。
8.根据权利要求1或2所述含砷低浓度有机工业废水的处理方法，其特征在于，步骤4)中，所述深度过滤工段采用超滤、砂滤或滤布滤池进行过滤，以将出水中的悬浮砷酸铁晶体进一步截留。
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