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        高鹽高砷酸性廢水的處理研究

        2015-12-06 13:24:50王曉福
        云南化工 2015年2期
        關(guān)鍵詞:硫酸鐵氫氧化鈉石灰

        張 洪,王曉福

        (云錫研究設(shè)計(jì)院,云南 個(gè)舊 651000)

        高鹽高砷酸性廢水的處理研究

        張 洪,王曉福

        (云錫研究設(shè)計(jì)院,云南 個(gè)舊 651000)

        采用多級絮凝沉淀方法對高鹽高砷酸性廢水進(jìn)行處理,用20%的石灰及5%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)廢水的 pH值,一次曝氣除砷硫酸鐵用量為 n(Fe)∶n(As)=3.5,二次曝氣除砷硫酸鐵用量為 n(Fe)∶n(As)=10,可大量去除廢水中的鹽和砷,處理后的廢水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

        廢水;砷;絮凝沉淀;石灰

        砷是廢水中的一類污染物,廣泛存在于鋼鐵、有色冶煉、硫酸、化肥和農(nóng)藥等工業(yè)廢水中。砷可引起急慢性中毒,工業(yè)廢水中砷的最高允許排放質(zhì)量濃度為0.5mg/L,飲用水不得超過0.05 mg/L[1]。處理含砷廢水的方法有吸附法、離子交換法、硫化法和氫氧化物沉淀法[2]。目前,石灰法在國內(nèi)應(yīng)用最廣。石灰在中和廢水中酸類的同時(shí),與廢水中的砷化物進(jìn)行反應(yīng)生成沉淀,達(dá)到除去砷的目的[3]。

        本試驗(yàn)以某產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高鹽高砷酸性廢水作為試驗(yàn)水樣,化學(xué)成分見表 1。采用多級絮凝沉淀的方法對廢水進(jìn)行處理,期望獲得處理高鹽高砷酸性廢水的較佳工藝條件。

        表1 高鹽高砷酸性廢水水質(zhì)分析結(jié)果Tab.1 Quality analysis result of highly salineand highly arsenic w astewater

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 試驗(yàn)原理

        通常砷在酸性廢水中以三價(jià)砷和五價(jià)砷兩種形態(tài)存在[4]。溶解性亞砷酸(H3AsO3)和三氧化二砷(As2O3)與石灰的化學(xué)反應(yīng)式如下:

        由于石灰與砷化合物的作用較慢(特別是反應(yīng)體系溫度較低時(shí)),所生成的亞砷酸鈣晶體[Ca (AsO2)2]顆粒又較小,反應(yīng)不易完全,生成物也不易沉淀,除砷效果較差。當(dāng)酸性廢水水量大且廢水中砷的濃度較高時(shí),僅靠石灰法處理,廢水中的砷很難達(dá)標(biāo)。當(dāng)廢水的pH在6~9時(shí),很多金屬離子(鐵、鋁、鋅、鎘等)可與氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化物絮狀沉淀物,通過這些絮體的吸附、網(wǎng)捕作用,可絮凝沉降去除砷,提高砷的去除率。

        由于五價(jià)砷鹽的溶解度小,且砷的鐵鹽溶解度亦很小[4]。因此,可以考慮可采用曝氣的方式將三價(jià)砷先氧化成易處理的五價(jià)砷,加石灰調(diào)節(jié)pH值后再加入鐵鹽,與砷進(jìn)一步反應(yīng)絮凝,生成難溶的焦亞砷酸鐵,從而提高砷的去除率。其主要反應(yīng)為:廢水中的硫酸與石灰反應(yīng)生成難溶的硫酸鈣而除去。

        工藝流程見圖1。

        1.2 試驗(yàn)儀器及試劑

        電動(dòng)攪拌器;電子稱;真空泵。

        圖 1 高鹽高砷酸性廢水的處理工藝流程圖Fig.1 Treatment flow chart of highly saline and highly arsenic wastewater

        石灰(工業(yè)級);硫酸鐵(AR);氫氧化鈉(AR)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 pH值對砷去除率的影響

        取廢水2 L,用20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)的石灰及5%氫氧化鈉的溶液調(diào)節(jié)廢水的 pH值,攪拌反應(yīng)1 h,過濾。廢水中的硫酸根與石灰反應(yīng)生成難溶的硫酸鈣,有機(jī)物吸附在廢渣上,從而基本除去廢水中的有機(jī)物與硫酸根。加入 5%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值,是為了減少廢渣的產(chǎn)生量,便于回收廢渣中的砷。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

        圖2 pH值對砷去除率的影響Fig.2 Effect of pH value on arsenic removal ratio

        圖2表明,廢水的pH值從5到8時(shí)砷的去除率都為遞增。當(dāng)廢水pH值超過8時(shí),砷的去除率反而下降。廢水的pH=8時(shí),除砷效果最佳。

        2.2 硫酸鐵一次曝氣對砷去除率的影響

        在上面的濾液中先加入一定量的硫酸鐵,再加入20%的石灰溶液,調(diào)節(jié)廢水的 pH=9~12,曝氣反應(yīng)2 h,過濾。試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

        圖3 硫酸鐵一次曝氣對砷去除率的影響Fig.3 Effect of primaryly ferric aeration on arsenic rem oval efficiency

        圖3表明,隨著硫酸鐵用量的增加,砷的去除率隨之提高。考慮藥劑成本及除砷效率,一次曝氣除砷較適合的硫酸鐵為 n(Fe)∶n(As)為3.5左右。

        3.3 硫酸鐵二次曝氣對砷去除率的影響

        在一次曝氣除砷的濾液中加入硫酸鐵,然后加入20%的石灰溶液,調(diào)節(jié)廢水的pH=12~14,攪拌反應(yīng)2 h,過濾。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

        圖4 硫酸鐵二次曝氣對砷去除率的影響Fig.4 Effect of secondary ferric aeration on arsenic removal efficiency

        圖4表明,隨著硫酸鐵用量的增加,砷的去除率也增加。考慮藥劑成本及除砷效率,二次曝氣除砷較適合的硫酸鐵為 n(Fe)∶n(As)=10。

        用上述試驗(yàn)確定的工藝條件對高鹽高砷酸性廢水進(jìn)行處理,廢水砷含量為 0.4 mg/L,達(dá)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

        3 結(jié)語

        高鹽高砷酸性廢水中的砷一般都以低價(jià)態(tài)形式存在,致使采用常規(guī)的方法除砷效果不理想。本試驗(yàn)采用曝氣的方式,將廢水中的三價(jià)砷氧化為容易除去的五價(jià)砷。采用多級絮凝沉淀的方法,可有效去除廢水中的砷。除砷的較佳工藝條件為:用20%的石灰及5%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)廢水的pH值,一次曝氣除砷硫酸鐵用量為n(Fe)∶n(As)=3.5,二次曝氣除砷硫酸鐵用量為n(Fe)∶n(As)=10。處理后的廢水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,處理過程中產(chǎn)生的廢渣可以煅燒處理回收砷。

        [1] 環(huán)保工作者實(shí)用手冊編寫組.環(huán)保工作者實(shí)用手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1984

        [2] 陣宗升,陳志義,櫥志華.硫酸生產(chǎn)廢水除砷工藝的研究[J].中國環(huán)境科學(xué),1988,8(6):63~69.

        [3] 衛(wèi)斯理艾肯費(fèi)爾德.工業(yè)水污染控制[M].陳忠明,李塞軍,譯.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:85~86.

        [4] 化學(xué)工業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)中心站.化工環(huán)境保護(hù)廢水設(shè)計(jì)手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)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

        張洪(1980-),男,云南鎮(zhèn)雄人,工程師,主要研究:工業(yè)固體廢棄物綜合利用。

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