CN111039457A - 一种含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法 - Google Patents
一种含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法，包括以下步骤：1、曝气过程：向收集的含砷渗滤液废水进行曝气1‑2h后，利用空气将部分砷(Ⅲ)氧化为砷(Ⅴ)；2、氧化过程：向步骤1)中得到的溶液中投加氧化剂高铁酸盐进一步将砷(Ⅲ)氧化为砷(Ⅴ)，在其氧化的同时继续曝气25‑45min，控制体系pH值为4‑7；3、沉淀分离过程：向步骤2得到的溶液中投加石灰乳和絮凝剂，继续曝气20‑30min，控制体系pH值为9‑10，同时絮凝反应形成较大颗粒，便于沉降分离，同时其与高铁酸盐强氧化分解的Fe3+形成“石灰‑铁盐”体系，形成的Fe(OH)3胶体兼有良好絮凝吸附作用，可进一步快速去除溶液中的砷；沉淀静置3‑6h后分离，上清液中可达标排放。
Description
技术领域
本发明具体涉及污水处理技术领域，具体是一种含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法。
背景技术
砷及含砷化合物都有较大的毒性，且As(Ⅲ)的毒性远高于As(Ⅴ)，可损害人的肝、肾及神经等。砷对环境的污染一旦形成，将很难在环境中消除，特别是对水体和土壤的污染，最终可以通过食物链或地面水、地下水进入人体而危害人类健康，由此引起人畜中毒的事件时有发生。冶炼过程中产生的砷渣以及处理废水、废酸产生的含砷废渣等对环境的污染和危害目前还没有得到彻底根治，有的地方含砷废渣肆意露天堆存，对环境的危害极大。在很长一段时间里，我国对含砷废渣主要处置方法是固化/稳定化后安全填埋。填埋后，会有含砷的渗滤液废水从填埋场导排出来，如不及时处理同样会造成环境的二次污染。同时，大量废弃的矿井中不时有含砷的渗滤液涌出，流向小溪、农田等，长期下去造成周边环境的严重污染。
目前国内外处理含砷废水的方法总体上有物理法、化学法和生物化学法。使用较多的几种常用方法是沉淀、絮凝、过滤、吸附、氧化和膜分离法等。砷在氧化条件下以As(V)为主，而在还原条件较强的地下水系统中则主要以As(III)为主。为了有效去除废水中的As，大多方法都将As(III)预氧化为As(V)，再通过混凝沉淀的方式除砷。目前，有学者以次氯酸盐、臭氧及高锰酸盐等为氧化剂，采用化学氧化法对氧化砷(III)进行了研究。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。如中国专利(CN 102234160B)处理低浓度含砷废水的方法，采用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等，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，但其投加的化学药剂种类繁多、加药量大，处理成本较高。中国专利(CN 103964601B)在高温下利用臭葱石晶体(FeAsO4·2H2O)去除废水中的砷，工艺简单，可以得到稳定的含砷固体废弃物，减少其对环境造成的二次污染，但需要在70-95℃条件进行反应，能耗大，反应时间长，不经济。中国专利(CN 103408162B)采用两级“螯合—絮凝—pH调整—过滤”进行处理，处理效率高，出水砷浓度低于国家排放标准要求的0.5ppm，但其处理工艺冗长、操作繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法，包括以下步骤：
1)曝气过程：向收集的含砷渗滤液废水进行曝气1-2h后，利用空气将部分砷(Ⅲ)氧化为砷(Ⅴ)，减少后续过程中氧化剂的消耗量；
2)氧化过程：向步骤1)中得到的溶液中投加氧化剂高铁酸盐进一步将砷(Ⅲ)氧化为砷(Ⅴ)，在其氧化的同时继续曝气25-45min，控制体系pH值为4-7；
3)沉淀分离过程：向步骤2)得到的溶液中投加石灰乳和絮凝剂，继续曝气20-30min，控制体系pH值为9-10，使其与砷酸或亚砷酸根离子发生反应，生成难溶解的砷酸钙或亚砷酸钙沉淀，同时絮凝反应形成较大颗粒，便于沉降分离，同时其与高铁酸盐强氧化分解的Fe3+形成“石灰-铁盐”体系，形成的Fe(OH)3胶体兼有良好絮凝吸附作用，可进一步快速去除溶液中的砷，沉淀静置3-6h后分离，上清液中可达标排放。
更进一步的方案：所述氧化剂高铁酸盐为高铁酸钾和/或高铁酸钠。
更进一步的方案：所述氧化剂高铁酸盐与含砷渗滤液中砷含量质量比为铁/砷＝(3～8):1。
更进一步的方案：所述氧化过程控制体系pH值加酸和/或加碱，添加的酸为硫酸、盐酸或硝酸，添加的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或石灰。
更进一步的方案：投加的所述石灰乳质量百分比浓度为5％-10％。
更进一步的方案：投加的所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
更进一步的方案：所述过滤分离采用斜管沉淀池或板框压滤机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液的处理方法，采用空气预氧化、氧化剂强氧化，结合絮凝沉淀分离，反应充分，分离快速，水质清澈，药剂消耗大为减少，成本低廉。
2)本发明采用高铁酸盐为氧化剂，其氧化能力极强，很容易将砷(Ⅲ)氧化为砷(Ⅴ)，氧化彻底，还兼有絮凝、吸附、杀菌、消毒的作用，不会产生二次污染。
3)高铁酸根离子氧化分解产生Fe3+，其水解产物会形成各种形态的水合配合物，作为吸附剂吸附砷离子等，同时可与石灰乳形成“石灰-铁盐”体系，形成的Fe(OH)3胶体兼有良好絮凝吸附作用，可进一步快速去除溶液中的砷，同时可减少絮凝剂的用量。
4)采用空气曝气预氧化砷，不仅可以是填埋场渗滤液和矿井渗滤液充分混合均匀水质，还可减少后续过程中氧化剂的消耗量，节约成本。
5)该方法处理工艺流程简单，操作简便，适用范围广，处理成本低，还可用于含砷废水应急处理，不会产生二次污染。
6)该方法处理后砷浓度可达到《生活饮用水卫生标准》中规定的限值，即砷浓度＜10μg/L，远低于排放限值的500μg/L。
7)该方法处理含砷渗滤液高效、快速，可使砷浓度低于《生活饮用水卫生标准》中规定的限值，可用于含砷废水应急处理。
附图说明
图1为含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法的流程示意图。
图中：曝气氧化池1、加药曝气氧化池2、机械搅拌池3、斜板沉淀池4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法，该方法包括以下步骤：
1)曝气过程：向收集的含砷渗滤液废水进行曝气1-2h后，利用空气将部分砷(Ⅲ)氧化为砷(Ⅴ)，减少后续过程中氧化剂的消耗量(在曝气氧化池1中进行)。
2)氧化过程：向步骤1)中得到的溶液中投加氧化剂高铁酸盐进一步将砷(Ⅲ)氧化为砷(Ⅴ)，在其氧化的同时继续曝气25-45min，控制体系pH值为4-7(在加药曝气氧化池2中进行)。
3)沉淀分离过程：向步骤2)得到的溶液中投加石灰乳和絮凝剂，继续曝气20-30min，控制体系pH值为9-10，使其与砷酸或亚砷酸根离子发生反应，生成难溶解的砷酸钙或亚砷酸钙沉淀，同时絮凝反应形成较大颗粒，便于沉降分离，同时其与高铁酸盐强氧化分解的Fe3+形成“石灰-铁盐”体系，形成的Fe(OH)3胶体兼有良好絮凝吸附作用，可进一步快速去除溶液中的砷，沉淀静置3-6h后分离，上清液中可达标排放(在机械搅拌池3和斜板沉淀池4中进行)。
经过上述步骤，含砷渗滤液中的砷浓度可达到《生活饮用水卫生标准》中规定的限值，即砷浓度＜10μg/L。
所述氧化剂高铁酸盐为高铁酸钾和/或高铁酸钠。较优选的方案，所述的氧化剂高铁酸盐与含砷渗滤液中砷含量质量比为铁/砷＝(3～8):1。
优选的方案，所述氧化过程控制体系pH值加酸和/或加碱。较优选的方案，添加的酸为硫酸、盐酸或硝酸，添加的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或石灰。
优选的方案，所述投加的石灰乳质量百分比浓度为5％-10％。
优选的方案，所述投加的絮凝剂为聚丙烯酰胺。较优选的方案，所述的聚丙烯酰胺为阴离子型，分子量≥1200万。进一步的，所述的阴离子型聚丙烯酰胺质量百分比浓度为0.02％-0.1％，投加量为1-4g/m3。
优选的方案，所述的过滤分离采用斜管沉淀池或板框压滤机。较优选的方案，所述的斜管沉淀池的表面负荷为0.7～1.0m3/m2·h。较优选的方案，所述的板框压滤机过滤面积30-80m2，滤室容积为460L-1210L，滤饼含水率70％以下。
通过该处理方法，可以得到以下有益效果：
1)本发明提供的含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液的处理方法，采用空气预氧化、氧化剂强氧化，结合絮凝沉淀分离，反应充分，分离快速，水质清澈，药剂消耗大为减少，成本低廉。
2)本发明采用高铁酸盐为氧化剂，其氧化能力极强，很容易将砷(Ⅲ)氧化为砷(Ⅴ)，氧化彻底，还兼有絮凝、吸附、杀菌、消毒的作用，不会产生二次污染。
3)高铁酸根离子氧化分解产生Fe3+，其水解产物会形成各种形态的水合配合物，作为吸附剂吸附砷离子等，同时可与石灰乳形成“石灰-铁盐”体系，形成的Fe(OH)3胶体兼有良好絮凝吸附作用，可进一步快速去除溶液中的砷，同时可减少絮凝剂的用量。
4)采用空气曝气预氧化砷，不仅可以是填埋场渗滤液和矿井渗滤液充分混合均匀水质，还可减少后续过程中氧化剂的消耗量，节约成本。
5)该方法处理工艺流程简单，操作简便，适用范围广，处理成本低，还可用于含砷废水应急处理，不会产生二次污染。
6)该方法处理后砷浓度可达到《生活饮用水卫生标准》中规定的限值，即砷浓度＜10μg/L，远低于排放限值的500μg/L。
7)该方法处理含砷渗滤液高效、快速，可使砷浓度低于《生活饮用水卫生标准》中规定的限值，可用于含砷废水应急处理。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)曝气过程：向收集的含砷渗滤液废水进行曝气1-2h后，利用空气将部分砷(Ⅲ)氧化为砷(Ⅴ)，减少后续过程中氧化剂的消耗量；
2)氧化过程：向步骤1)中得到的溶液中投加氧化剂高铁酸盐进一步将砷(Ⅲ)氧化为砷(Ⅴ)，在其氧化的同时继续曝气25-45min，控制体系pH值为4-7；
3)沉淀分离过程：向步骤2)得到的溶液中投加石灰乳和絮凝剂，继续曝气20-30min，控制体系pH值为9-10，使其与砷酸或亚砷酸根离子发生反应，生成难溶解的砷酸钙或亚砷酸钙沉淀，同时絮凝反应形成较大颗粒，便于沉降分离，同时其与高铁酸盐强氧化分解的Fe3+形成“石灰-铁盐”体系，形成的Fe(OH)3胶体兼有良好絮凝吸附作用，可进一步快速去除溶液中的砷，沉淀静置3-6h后分离，上清液中可达标排放。
2.根据权利要求1所述的含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法，其特征在于，所述氧化剂高铁酸盐为高铁酸钾和/或高铁酸钠。
3.根据权利要求2所述的含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法，其特征在于，所述氧化剂高铁酸盐与含砷渗滤液中砷含量质量比为铁/砷＝(3～8):1。
4.根据权利要求1所述的含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法，其特征在于，所述氧化过程控制体系pH值加酸和/或加碱，添加的酸为硫酸、盐酸或硝酸，添加的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或石灰。
5.根据权利要求1所述的含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法，其特征在于，投加的所述石灰乳质量百分比浓度为5％-10％。
6.根据权利要求1所述的含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法，其特征在于，投加的所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
7.根据权利要求1所述的含砷废渣填埋场及废弃矿井渗滤液废水的处理方法，其特征在于，所述过滤分离采用斜管沉淀池或板框压滤机。
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|---|---|---|---|---|
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