高盐高砷酸性废水的处理研究

张 洪，王晓福

（云锡研究设计院，云南 个旧 651000）

高盐高砷酸性废水的处理研究

张 洪，王晓福

（云锡研究设计院，云南 个旧 651000）

采用多级絮凝沉淀方法对高盐高砷酸性废水进行处理，用20%的石灰及5%氢氧化钠溶液调节废水的 pH值，一次曝气除砷硫酸铁用量为 n（Fe）∶n（As）＝3.5，二次曝气除砷硫酸铁用量为 n（Fe）∶n（As）＝10，可大量去除废水中的盐和砷，处理后的废水达到国家排放标准的要求。

废水；砷；絮凝沉淀；石灰

砷是废水中的一类污染物，广泛存在于钢铁、有色冶炼、硫酸、化肥和农药等工业废水中。砷可引起急慢性中毒，工业废水中砷的最高允许排放质量浓度为0.5mg／L，饮用水不得超过0.05 mg／L［1］。处理含砷废水的方法有吸附法、离子交换法、硫化法和氢氧化物沉淀法［2］。目前，石灰法在国内应用最广。石灰在中和废水中酸类的同时，与废水中的砷化物进行反应生成沉淀，达到除去砷的目的［3］。

本试验以某产品生产过程中产生的高盐高砷酸性废水作为试验水样，化学成分见表 1。采用多级絮凝沉淀的方法对废水进行处理，期望获得处理高盐高砷酸性废水的较佳工艺条件。

表1 高盐高砷酸性废水水质分析结果Tab.1 Quality analysis result of highly salineand highly arsenic w astewater

1 实验部分

1.1 试验原理

通常砷在酸性废水中以三价砷和五价砷两种形态存在［4］。溶解性亚砷酸（H3AsO3）和三氧化二砷（As2O3）与石灰的化学反应式如下：

由于石灰与砷化合物的作用较慢（特别是反应体系温度较低时），所生成的亚砷酸钙晶体［Ca （AsO2）2］颗粒又较小，反应不易完全，生成物也不易沉淀，除砷效果较差。当酸性废水水量大且废水中砷的浓度较高时，仅靠石灰法处理，废水中的砷很难达标。当废水的pH在6～9时，很多金属离子（铁、铝、锌、镉等）可与氢氧化钙反应生成氢氧化物絮状沉淀物，通过这些絮体的吸附、网捕作用，可絮凝沉降去除砷，提高砷的去除率。

由于五价砷盐的溶解度小，且砷的铁盐溶解度亦很小［4］。因此，可以考虑可采用曝气的方式将三价砷先氧化成易处理的五价砷，加石灰调节pH值后再加入铁盐，与砷进一步反应絮凝，生成难溶的焦亚砷酸铁，从而提高砷的去除率。其主要反应为：废水中的硫酸与石灰反应生成难溶的硫酸钙而除去。

工艺流程见图1。

1.2 试验仪器及试剂

电动搅拌器；电子称；真空泵。

图 1 高盐高砷酸性废水的处理工艺流程图Fig.1 Treatment flow chart of highly saline and highly arsenic wastewater

石灰（工业级）；硫酸铁（AR）；氢氧化钠（AR）。

2 结果与讨论

2.1 pH值对砷去除率的影响

取废水2 L，用20%（质量分数，下同）的石灰及5%氢氧化钠的溶液调节废水的 pH值，搅拌反应1 h，过滤。废水中的硫酸根与石灰反应生成难溶的硫酸钙，有机物吸附在废渣上，从而基本除去废水中的有机物与硫酸根。加入 5%的氢氧化钠调节pH值，是为了减少废渣的产生量，便于回收废渣中的砷。试验结果见图2。

图2 pH值对砷去除率的影响Fig.2 Effect of pH value on arsenic removal ratio

图2表明，废水的pH值从5到8时砷的去除率都为递增。当废水pH值超过8时，砷的去除率反而下降。废水的pH＝8时，除砷效果最佳。

2.2 硫酸铁一次曝气对砷去除率的影响

在上面的滤液中先加入一定量的硫酸铁，再加入20%的石灰溶液，调节废水的 pH＝9～12，曝气反应2 h，过滤。试验结果见图3。

图3 硫酸铁一次曝气对砷去除率的影响Fig.3 Effect of primaryly ferric aeration on arsenic rem oval efficiency

图3表明，随着硫酸铁用量的增加，砷的去除率随之提高。考虑药剂成本及除砷效率，一次曝气除砷较适合的硫酸铁为 n（Fe）∶n（As）为3.5左右。

3.3 硫酸铁二次曝气对砷去除率的影响

在一次曝气除砷的滤液中加入硫酸铁，然后加入20%的石灰溶液，调节废水的pH＝12～14，搅拌反应2 h，过滤。试验结果见图4。

图4 硫酸铁二次曝气对砷去除率的影响Fig.4 Effect of secondary ferric aeration on arsenic removal efficiency

图4表明，随着硫酸铁用量的增加，砷的去除率也增加。考虑药剂成本及除砷效率，二次曝气除砷较适合的硫酸铁为 n（Fe）∶n（As）＝10。

用上述试验确定的工艺条件对高盐高砷酸性废水进行处理，废水砷含量为 0.4 mg／L，达到了国家排放标准的要求。

3 结语

高盐高砷酸性废水中的砷一般都以低价态形式存在，致使采用常规的方法除砷效果不理想。本试验采用曝气的方式，将废水中的三价砷氧化为容易除去的五价砷。采用多级絮凝沉淀的方法，可有效去除废水中的砷。除砷的较佳工艺条件为：用20%的石灰及5%氢氧化钠溶液调节废水的pH值，一次曝气除砷硫酸铁用量为n（Fe）∶n（As）＝3.5，二次曝气除砷硫酸铁用量为n（Fe）∶n（As）＝10。处理后的废水达到国家排放标准的要求，处理过程中产生的废渣可以煅烧处理回收砷。

［1］ 环保工作者实用手册编写组.环保工作者实用手册［M］.北京：冶金工业出版社，1984

［2］ 阵宗升，陈志义，橱志华.硫酸生产废水除砷工艺的研究［J］.中国环境科学，1988，8（6）：63～69.

［3］ 卫斯理艾肯费尔德.工业水污染控制［M］.陈忠明，李塞军，译.北京：化学工业出版社，2004：85～86.

［4］ 化学工业环境保护设计技术中心站.化工环境保护废水设计手册［M］.北京：化学工业出版社，1998.

The Treatm ent Study on Highly Saline and Highly Arsenic W astewater

ZHANG Hong，WANG Xiao-fu

（1.Yun Tin Research and Design Institute，Gejiu 651000，China）

Treated highly arsenic and highly salinewastewaterwithmulti-level flocculationmethod. The pH value of the wastwaterwas ad justed with 20%lime and 5%sodium hydroxide.In primary aeration，the amount of ferric sulfate for arsenic removal is n（Fe）∶n（As）＝3.5，in the second aeration，the amount of ferric sulfate for arsenic removal is n（Fe）∶n（As）＝10，in such way salt and arsenic can be largely removed，treated wastewater reached the national emission standards.

wastewater；arsenic；flocculation precipitation；lime

X75

A

1004-275X（2015）02-0027-02

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.02.008

收稿：2014-02-10

张洪（1980-），男，云南镇雄人，工程师，主要研究：工业固体废弃物综合利用。