含砷廢水處理藝術(shù)分析
時(shí)間: 2015-01-22 11:15:04 來源: 東莞市海韻水處理科技有限公司
水處理藥劑廠家/東莞水處理藥劑廠家——東莞市海韻水處理科技有限公司專業(yè)為您分析關(guān)于各種廢水處理方法，并可根據(jù)一些特殊復(fù)雜的污廢水樣，專一針對(duì)研究出有效處理劑。在對(duì)于含砷廢水處理中一般常用的都是物理法、化學(xué)法。但是兩者都是各自的缺點(diǎn)。那么有沒有更好的一種處理工藝呢？帶著這個(gè)問題我們一起來看看對(duì)于含砷廢水處理有哪些工藝？
隨著冶金和化工等行業(yè)發(fā)展以及貧礦的開發(fā)，砷伴隨主要元素被開發(fā)出來，進(jìn)入廢水中的砷數(shù)量相當(dāng)大。據(jù)1995年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)報(bào)道，95年砷排放量達(dá)到1084噸，比94年增長(zhǎng)4.4%，1996年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)報(bào)道，96年砷排放量達(dá)到1132噸，比95年增長(zhǎng)4.2%。含砷廢水有酸性和堿性，當(dāng)中一般也含有其它重金屬離子。砷與鉛等共同作用會(huì)使廢水的毒性更大，國(guó)內(nèi)外都曾發(fā)現(xiàn)廢水中砷的中毒事件。
含砷廢水中砷的存在形態(tài)受pH的影響很大，在中性條件下，可溶砷的數(shù)量達(dá)到最大，隨著pH的升高或降低其溶解的數(shù)量都將降低。pH為5.0時(shí)，溶液中砷主要以無機(jī)砷的形態(tài)存在，當(dāng)pH為6.5時(shí)，有機(jī)砷為其主要存在形態(tài)[3]。但由于含砷廢水的來源并不單一，其成分也是復(fù)雜多變的。含砷廢水的處理在六十年代就已得到世人的關(guān)注。如能回收利用則不僅可解決了砷對(duì)環(huán)境的污染問題，而且經(jīng)濟(jì)效益顯著，節(jié)約資源。目前，比較系統(tǒng)的處理方法有化學(xué)沉淀法、物理法以及新興的、最具發(fā)展前途的水處理藥劑法。
一、化學(xué)法處理含砷廢水
處理含砷廢水，目前國(guó)內(nèi)外主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、鐵氧體法、硫化物沉淀法等，適用于高濃度含砷廢水，生成的污泥易造成二次污染。在化學(xué)法方面的研究已經(jīng)比較成熟，很多人曾在這方面做了深入的研究。
中和沉淀法作為工程上應(yīng)用較廣的一種方法，很多人在這方面作了深入的研究，機(jī)理主要是往廢水中添加堿（一般是氫氧化鈣）提高其pH，這時(shí)可生成亞砷酸鈣、砷酸鈣和氟化鈣沉淀。這種方法能除去大部分砷和氟，且方法簡(jiǎn)單，但泥渣沉淀緩慢，難以將廢水凈化到符合排放標(biāo)準(zhǔn)。 絮凝共沉淀法，這是目前處理含砷廢水用得最多的方法。它是借助加入（或廢水中原有）Fe3+、Fe2+、Al3+和Mg2+等離子，并用堿（一般是氫氧化鈣）調(diào)到適當(dāng)pH，使其形成氫氧化物膠體吸附并與廢水中的砷反應(yīng)，生成難溶鹽沉淀而將其除去。其具體方法有，石灰-鋁鹽法、石灰-高鐵法、石灰-亞鐵法等。
鐵氧體法，在國(guó)外，自70年代起已有較多報(bào)道，工藝過程是在含砷廢水中加入一定數(shù)量的硫酸亞鐵，然后加堿調(diào)pH至8.5-9.0，反應(yīng)溫度60-70℃，鼓風(fēng)氧化20-30分鐘，可生成咖啡色的磁性鐵氧體渣。Nakazawa Hiroshi 等研究指出，在熱的含砷廢水中加鐵鹽（FeSO4或Fe2(SO4)3），在一定pH下，恒溫加熱1 h。用這種沉淀法比普通沉淀法效果更好。特別是利用磁鐵礦中Fe3+鹽處理廢水中As(III)、As(V)，在溫度90℃，不僅效果很好，而且所需要的Fe3+濃度也降到小于0.05mg/L。東莞市海韻水處理科技有限公司科研人員從化學(xué)熱力學(xué)和鐵砷沉淀物的紅外光譜兩個(gè)方面探討了氧化鐵砷體系沉淀除砷的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)在低pH值條件下，廢水中的砷酸根離子與鐵離子形成溶解積很小的FeAsO4，并與過量的鐵離子形成的FeOOH羥基氧化鐵生成吸附沉淀物，使砷得到去除。
采用硫化法與磁場(chǎng)協(xié)同處理含砷廢水，提高了硫化渣的絮凝沉降速度和過濾速度，并提高了硫化劑的利用率。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)磁場(chǎng)處理后，溶液的電導(dǎo)率增加，電勢(shì)降低，磁化處理使水的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，改變了水的滲透效果。國(guó)外曾有人提出在高度厭氧的條件下，在硫化物沉淀劑的作用下生成難溶、穩(wěn)定的硫化砷，從而除去砷。
二、物化法處理含砷廢水
物化法一般都是采用離子交換 、吸附、萃取、反滲透等方法除去廢液中的砷。物化法大都是些近年來發(fā)展起來的較新方法，實(shí)用的尚不多見，但是有眾多學(xué)者在這方面做了深入的研究，并未取得了顯著的成果。
三、水處理藥劑法處理含砷廢水
與傳統(tǒng)化學(xué)方法相比，用水處理藥劑法處理含砷廢水具有處理費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便、高效且無害化等優(yōu)點(diǎn)，水處理藥劑法用于工業(yè)廢水處理已成為水處理最具發(fā)展前途的方法。
在處理含砷廢水的過程中，存在許多影響因素，主要影響因素如下：
1、砷的濃度及價(jià)態(tài)
不同價(jià)態(tài)的砷對(duì)活性污泥的毒性不同。實(shí)驗(yàn)表明，As(III)對(duì)脫氫酶的毒性比As(V)平均大53倍。As(III)對(duì)蛋白酶活性的毒性約為As(V)的75倍。還有，As(III)對(duì)活性污泥脲酶活性的毒害作用是As(V)的35倍[16]。所以處理含砷廢水時(shí)有必要將As(III)氧化成As(V)。實(shí)驗(yàn)還表明，活性污泥對(duì)低濃度砷的去除率高于對(duì)高濃度砷的去除率，這是由于污泥的吸附能力有限所造成的。此外，重金屬離子濃度小于5mg·L-1時(shí)，活性污泥法對(duì)污水中有機(jī)物的處理效果不受重金屬影響，當(dāng)重金屬離子濃度大于30mg·L-1時(shí)，活性污泥法污水中有機(jī)物的處理效果則大大受到影響。
2、有機(jī)負(fù)荷
有機(jī)負(fù)荷對(duì)活性污泥去除五價(jià)砷也有較大的影響，有機(jī)負(fù)荷高，去除率也高。主要有兩方面的原因：一是污水中的有機(jī)物本身可和五價(jià)砷相結(jié)合，降低了污水中砷的濃度；二是有機(jī)物濃度高有利微生物生長(zhǎng)繁殖，這進(jìn)一步提高活性污泥對(duì)五價(jià)砷的去除率。此外，有機(jī)負(fù)荷高還可以防止污泥膨脹。因?yàn)樵诟哂袡C(jī)負(fù)荷環(huán)境中絮狀菌比大多數(shù)絲狀菌有更強(qiáng)的吸附和存貯營(yíng)養(yǎng)物能力，能夠充分利用高濃度的底物迅速增殖，具有較高的比生長(zhǎng)速率，抑制了絲狀菌的生長(zhǎng)。在低負(fù)荷下混合液中底物濃度長(zhǎng)時(shí)間都低，由于缺少足夠的營(yíng)養(yǎng)底物，絮狀菌的生長(zhǎng)受到抑制，而絲狀菌具有較大的比表面積，當(dāng)環(huán)境不利于微生物的生長(zhǎng)時(shí)，絲狀菌會(huì)從菌膠團(tuán)中伸展出來以增加其攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的表面積。一方面，伸出絮體之外的絲狀菌更易吸收底物和營(yíng)養(yǎng)，其生長(zhǎng)速率高于絮狀菌，從而成為活性污泥中的優(yōu)勢(shì)菌種；另一方面，絲狀菌越多，其菌絲越長(zhǎng)，活性污泥越不易沉降，SVI越高，導(dǎo)致了污泥膨脹。
3、pH
pH對(duì)金屬去除影響很大，因?yàn)閜H不僅影響金屬的沉降狀態(tài)，而且影響吸附點(diǎn)的電荷。一般pH升高有利于污泥對(duì)陽離子金屬的吸附。直至產(chǎn)生氫氧化物沉淀，反之則有利于對(duì)呈負(fù)電荷狀態(tài)存在的金屬的吸附。但是，過高或過低的pH對(duì)微生物生長(zhǎng)繁殖不利，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①、pH過低（pH=1.5）,會(huì)引起微生物體表面由帶負(fù)電變?yōu)閹д?，進(jìn)而影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的吸收。②、過高或過低的PH還可影響培養(yǎng)基中有機(jī)化合物的離子化作用，從而間接影響微生物。③、酶只有在最適宜的pH時(shí)才能發(fā)揮其最大活性，極端的pH使酶的活性降低，進(jìn)而影響微生物細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)過程，甚至直接破壞微生物細(xì)胞。④、過高或過低的pH均降低微生物對(duì)高溫的抵抗能力。
4、生物固體停留時(shí)間（Qc）
Qc對(duì)陽離子金屬去除有較大影響，因?yàn)榛钚晕勰啾砻娉１浑y溶性或微溶性的多聚物所包圍（如多糖），這些多聚物表面的電荷可使金屬迅速地得以去除。已經(jīng)證實(shí)，細(xì)菌多聚物產(chǎn)生和細(xì)菌生長(zhǎng)相有關(guān)，穩(wěn)定相和內(nèi)源呼吸階段多聚物產(chǎn)量最大，而Qc增大，污泥中細(xì)菌處于穩(wěn)定相和內(nèi)源呼吸階段，有利于對(duì)金屬的去除。
5、污泥濃度
污泥濃度高，吸附點(diǎn)也隨著增加，從而有利于金屬的去除。從去除金屬的角度出發(fā)，高有機(jī)負(fù)荷，高污泥濃度的運(yùn)行方式最為理想。
活性污泥法處理含砷廢水，不論在處理費(fèi)用，還是二次污染，或者工程化方面，都比傳統(tǒng)處理方法具有相當(dāng)突出的優(yōu)勢(shì)。雖然在理論研究方面還不是十分完善，但是在處理機(jī)制和影響因素方面都已達(dá)成一定的共識(shí)。如果在處理工藝上再進(jìn)行一定的改進(jìn)，如往污泥中投加優(yōu)勢(shì)菌種，可以改善污水的處理效果；此外，還可以引進(jìn)生活污水進(jìn)行混合處理并進(jìn)行曝氣，這樣不僅降低了砷的濃度以及砷對(duì)污泥的毒害作用，同時(shí)還解決了活性污泥的營(yíng)養(yǎng)源問題，為活性污泥法處理含砷廢水的工程化應(yīng)用開辟了一片新天地。
隨著冶金、化工等產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)展，以及含砷制品市場(chǎng)的日益拓大，含砷廢水的排放和污染問題，必將影響到人們的生活水平的提高，影響到人類生存環(huán)境的改善，所以解決含砷廢水的污染問題已迫在眉睫。水處理藥劑法作為一種最有前途的水處理方法，不僅具有高效、無二次污染，而且處理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。東莞市海韻水處理科技有限公司研發(fā)的含砷廢水處理藥劑，對(duì)含砷廢水處理后無二次污染、藥劑性能優(yōu)、價(jià)格低等一系列優(yōu)點(diǎn)，水處理藥劑法將成為含砷廢水的主要處理方法。
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