强酸性高浓度含砷废水处理方法

Posted 2023-01-11 硫化物

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摘要：研究了硫化物沉淀和中和沉淀工艺对强酸性体系下As（Ⅲ）和As（V）处理效果，考察了沉淀剂种类与投量、酸度（或平衡pH）等因素对除砷效果的影响，结合共沉淀产物的元素组成与价态分析探讨了2种工艺的除砷机理。

研究表明，硫化物沉淀对As（Ⅲ）去除效果优于As（V），且As（V）去除过程中存在As（V）转化为As（Ⅲ）的还原过程；中和沉淀对As（Ⅲ）和As（V）去除率均可达到98%以上，但不存在砷形态转化过程。进一步以云南某硫精制酸化工厂实际含砷废水为对象，研究了硫化物沉淀（以Na2S为硫源）、中和共沉淀（Fe（Ⅲ）-Ca（OH）2，Fe（Ⅲ）-NaOH，单独Ca（OH）2和Ca（OH）2-Fe（Ⅱ）等）除砷效果和处理成本，发现上述几种工艺砷去除率均可达到99.0%左右；Na2S共沉淀法处理成本最高，单独Ca（OH）2成本最低但废渣产生量大；Ca（OH）2-Fe（Ⅱ）可在不大幅提高成本的基础上确保处理效果并降低废渣产生量。在工程中应综合原水水质特点、处理水质目标、可接受的处理成本以及含砷废渣处置要求等，确定最佳的处理技术方案。

近年来，我国频繁发生高浓度含砷废水排放导致的水体砷污染事件，成为危及饮用水源水质与生态安全的重要因素。砷常在硫化精矿中伴生，含砷矿物在开采、冶炼等过程中往往产生高浓度含砷废水。我国典型的涉砷行业包括冶金、化工等，尤其对于硫精矿制酸行业，其产生的含砷废水表现出强酸性、砷浓度极高、盐度大等特点，且砷主要以三价砷形式存在，处理难度极高。砷属于国家一类污染物，工业点源的最高允许排放浓度为0.5mg/L，地表水三类水体标准为0.05mg/L，饮用水中砷的最大允许浓度为0.01mg/L。

高浓度含砷废水处理方法包括中和沉淀（石灰或石灰铁盐）、絮凝沉淀、离子交换、膜分离、硫化物沉淀等。其中，絮凝沉淀和离子交换适用于中低浓度含砷废水，膜分离则存在抗酸能力差、投资和运行成本高、膜浓缩液仍需处理等缺点。中和沉淀法在工程中得到广泛应用，其原理在于往含砷废水中投加氢氧化钙等碱源中和水中的酸度，与此同时生成亚砷酸钙、砷酸钙等沉淀实现砷的去除，该方法的缺点是含砷废渣产量大，处置困难，且存在二次污染风险。

为此，可投加亚铁盐、铁盐等生成亚砷酸铁、砷酸铁等沉淀，以改善除砷效果并减少废渣量。硫化物共沉淀法也常用于高浓度含砷废水处理，其基本原理是在强酸条件下砷与硫化物生成AS2S3等沉淀以将溶解态砷转化为固相的砷。该方法对砷浓度较高的酸性废水的砷去除率可达到99%以上，且含砷废渣量远小于中和沉淀法，使得含砷废渣的资源化回收成为可能。。

本研究采用模拟配水的方法获得具有不同砷浓度、形态和酸度等水质条件的含砷水，对比研究了中和沉淀法和硫化物共沉淀法除砷效果；进一步地，针对云南个旧某化工厂的实际含砷废水，对不同工艺方法的处理经济性进行了分析。本研究对于强酸性高浓度含砷废水处理具有较好的工程应用价值。

1实验部分

1.1实验试剂

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