工业含砷废水的处理技术进展

吴 妍

辽宁广播电视大学（沈阳 110034）

1 含砷废水处理方法

由于人类对金属矿山的大规模开采、生产及含砷矿物使用等原因，世界范围内砷污染的现象越来越严重。含砷废水的处理方法主要分为物理法、生化法和化学法。目前，较为常用的有离子交换法、湿法提砷、吸附法、铁盐沉砷。

1.1 离子交换法

离子交换法主要是利用废水溶液通过树脂时，树脂颗粒和废水之间的界面间离子发生相互交换反应达到去除水中有害离子的目的。Suzuki等（1997）采用单斜晶水合锆氧化物填充多孔树脂，可将废水中砷浓度降至 0.1 mg·L-1。Anirudhan等制成了一种新型的阴离子交换剂(CP-AE)，当初始As (V)浓度为1 mg L-1时，其对As (V)的最大去除率可以达到99.2 %。采用离子交换原理制备的离子交换纤维，对于三价砷的处理效果较好，且处理速率较高，通过碱溶液洗脱后可以进行再生利用。

离子交换法处理含砷废水时具有可回收利用等优点，该方法常用于检测时分离水样中 As(V)和As (III)的预处理以及废水中砷的回收。但其最大缺陷在于填充树脂的再生成本高，一次性投资大，操作工序烦琐，难以企业化，不适宜处理大量高浓度含砷废水。

1.2 生化法

生物法是近年来发展最快的含砷废水处理方法之一，该方法主要利用微生物或植物对废水中的砷进行吸收、蓄积甚至转化过程，来达到去除砷的目的。生物法与其他废水除砷方法相比较具有成本较低、不需要添加化学试剂、无二次污染等优点。但是对于利用植物来处理含砷废水而言，植物生长周期较长，对含砷废水的吸收速度较慢。同时需结合土壤来进行转化过程，并且对于处理含砷废水后的高砷植物的处置也是十分复杂的过程，所以目前来看，通过种植植物处理大规模的含砷废水的可行性仍有待商榷。

利用微生物处理含砷废水时，由于微生物的培养周期较长，并且微生物除砷的机理正处于起步阶段，因而加强微生物除砷机理研究与工艺开发研究具有重大的实际意义。

1.3 湿法提砷

湿法提砷是消除生产过程中砷环境污染的根本途径。在传统的湿法提砷[As(III)→As(V)→As(III)→As]基础上，研究人员提出了一种技术途径更短[As(III)→As(III)→As]的湿法提砷新方法，消耗降低，经济效益得到提高。

1.4 吸附法

吸附法是以具有高比表面积、不溶性固体材料作吸附剂，通过物理、化学吸附作用或离子交换作用等将水中的砷污染物固定在自身表面上，达到除砷的目的。在使用吸附法处理含砷废水的工程中，吸附剂的选用是关键，需要考虑操作的难易，生产的成本，吸附能力，以及再生的能力等诸多因素。常用的吸附剂有含铁吸附剂废物料、活性炭、粉煤灰、天然材料、纳米材料、地质材料及活性氧化铝等。

使用吸附法处理含砷废水过程中，砷的吸附量与所用吸附剂自身的特性有关，吸附能力与吸附剂表面积成正比；吸附量同时也与吸附条件有关，如溶液的酸碱度、温度、吸附时间和废水中砷浓度等。

总体而言，吸附法适用于大量砷污染较低的水处理体系如地下水砷污染体系，可将废水中的砷浓度降到最低水平而不增加盐浓度，吸附剂种类多等优点。但是国内外众多文献研究结果表明，大多数的吸附剂只能有效地吸附As (V)，而对As (III)的吸附能力相对较弱，回收困难，不易再生。大多数吸附剂对As(V)有很高的吸附选择性，但是对As(III)的吸附效果很有限，通常需要使用氧化剂将 As(III)氧化为五价砷，然后去除。此外，当水体中某些常见离子(如磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、氯化物以及氟化物等)含量较大时，可以与砷发生竞争吸附作用，从而导致砷的去除效率下降。

1.5 铁盐沉砷

铁盐除砷是目前世界上应用最为广泛的除砷技术，相关研究也较多。其过程是向含砷废水中加入一定量的硫酸亚铁（或高铁），鼓风搅拌，加碱调pH值至8.0左右，反应一定时间，采取特殊工艺，利用空气中的氧将部分三价砷氧化成五价砷，同时将亚铁氧化成高铁，混凝沉淀除去砷。

在铁盐除砷过程中通常采用较为常见的石灰作为中和剂。加入的石灰不仅能升高溶液pH值，有助于形成氢氧化铁胶体，强化砷的去除，还能与溶液中的硫酸根离子结合形成溶解度较低的石膏，脱除溶液中绝大部分硫酸根。

1.6 钙盐沉砷

石灰沉淀法是处理工业含砷废水常用的一种沉淀方法。其基本原理是向含砷废水中加入大量的碱(氧化钙或熟石灰等)，提高其pH值，生成溶解度较低的多种亚砷酸钙和砷酸钙沉淀，从而达到废水中除砷的目的。

2 结 语

目前处理高浓度工业含砷废水使用最为广泛的一种方法是铁盐沉淀法尤其是铁砷共沉淀法。其具有工艺简单、投资低等特点，可以很好的使工业污水达到国家规定排放标准（Sorg et al,1978）但此方法除砷过程中产生的含砷废渣稳定性仍有待于研究。人们更多地关注含砷废水的除砷效果，而对于含砷固体废弃物中砷的化学形态及长期堆存稳定性一直缺乏清楚认识。因此，需要进一步地优化或研发除砷固砷新方法。

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