張斐　王欣

摘? ?要：針對(duì)含砷廢水，采用物理吸附配合高效除砷納米材料的處理方法，處理效果好且不易造成二次污染，可滿足水質(zhì)、水量的變化，能夠?yàn)槲覈?guó)含砷廢水處理的設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：含砷廢水;吸附;二次污染

冶金、采礦、化工、染料和皮革等行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生大量含砷的廢水，如不妥善處理，將會(huì)對(duì)土壤、水體產(chǎn)生嚴(yán)重污染，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，威脅人類和動(dòng)物的健康[1]。GB 5749—2006和GB 8978—1996中分別規(guī)定飲用水和排放廢水中砷的質(zhì)量濃度不能超過(guò)0.01×10-6和0.5×10-6 kg/m3。

目前，去除水體中砷的方法主要有硫化物沉淀法[2]、鈣—鐵鹽聯(lián)合除砷法[3]、吸附除砷法[4]、離子交換法[5]、微濾法[6]以及除砷劑除砷法[7]等。但硫化物沉淀法和鈣-鐵鹽聯(lián)合除砷法產(chǎn)生的含砷固體廢物中的砷易脫出，造成二次污染。本文主要介紹了采用高效除砷過(guò)濾器處理含砷廢水的工程實(shí)例。

1? ? 設(shè)計(jì)依據(jù)

（1）進(jìn)水原水中As含量：3～4 mg/L，TDS：4 000～ 6 000 mg/L。

（2）出水As含量排放標(biāo)準(zhǔn)：≤0.4 mg/L;處理水量：20 m3/h。

2? ? 工藝方案說(shuō)明

工藝流程如圖1所示。

2.1? 一體化綜合池

一體化綜合池由調(diào)節(jié)池、沉淀池、出水池3部分組成。原水先進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行均質(zhì)，再由泵加壓抽入到砂濾過(guò)濾器中。砂濾過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器反洗的出水進(jìn)入到沉淀池中，懸浮物在此處進(jìn)行自然沉降，沉淀池出水再次進(jìn)入到調(diào)節(jié)池?；钚蕴窟^(guò)濾器的出水進(jìn)入到出水池，在此取水樣進(jìn)行出水監(jiān)測(cè)，合格后排入管網(wǎng)，若不合格再次進(jìn)入到高效除砷過(guò)濾器。

2.2? 砂濾過(guò)濾器

砂濾過(guò)濾器以不同顆粒的大小濾料，從上到下、由小而大依次排列。當(dāng)水從上流經(jīng)濾層時(shí)，水中部分固體懸浮物質(zhì)進(jìn)入上層濾料形成的微小孔眼，受到吸附和機(jī)械阻留作用被濾料的表面層所截留。同時(shí)，這些被截留的懸浮物之間又發(fā)生重疊和架橋等作用，就如同在濾層的表面形成一層薄膜，繼續(xù)過(guò)濾水中的懸浮物質(zhì)，這就是所謂濾料表面層的薄膜過(guò)濾。這種過(guò)濾作用不僅濾層表面有，當(dāng)水進(jìn)入中間濾層也有這種截留作用，為區(qū)別于表面層的過(guò)濾，稱為滲透過(guò)濾作用。此外，由于濾料彼此之間緊密地排列，水中的懸浮物顆粒流經(jīng)濾料層中彎曲的孔道時(shí)，就有更多的機(jī)會(huì)和時(shí)間與濾料表面相互碰撞和接觸，于是，水中的懸浮物在濾料的顆粒表面與凝絮體相互黏附，從而發(fā)生接觸混凝過(guò)濾過(guò)程。砂濾過(guò)濾具有技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、投資規(guī)模小等優(yōu)點(diǎn)。砂濾需要反洗，反洗出水進(jìn)入一體化池中的沉淀池。

2.3? 高效除砷過(guò)濾器

高效除砷過(guò)濾器內(nèi)裝有新型特種高效除砷納米材料。當(dāng)水從上流經(jīng)濾層時(shí)，水中部分的砷受到吸附作用被濾料吸附。該種濾料優(yōu)點(diǎn)是吸附容量大，一年僅需要1～2次再生修復(fù)，每次再生水量為10 t左右，由于現(xiàn)場(chǎng)空間有限，不建議對(duì)再生水設(shè)計(jì)深度處理，再生產(chǎn)生的廢水應(yīng)直接由廢液處理公司回收。

2.4? 活性炭過(guò)濾

活性炭過(guò)濾器是一種較常用的水處理設(shè)備，內(nèi)部填充活性炭，作為水處理脫鹽系統(tǒng)的前處理，能夠吸附前級(jí)過(guò)濾中無(wú)法去除的余氯，可有效保證后級(jí)設(shè)備的使用壽命，提高出水水質(zhì)，防止污染，特別是防止后級(jí)反滲透膜等的游離態(tài)余氧中毒污染;同時(shí)，還吸附從前級(jí)泄漏過(guò)來(lái)的小分子有機(jī)物等污染性物質(zhì)，對(duì)水中異味、膠體及色素、重金屬離子等有較明顯的吸附去除作用。

3? ? 系統(tǒng)組成說(shuō)明

3.1? 一體化綜合池

（1）數(shù)量：1臺(tái)。

（2）材質(zhì)：碳鋼（玻璃鋼防腐）。

（3）規(guī)格：50 m3。

（4）調(diào)節(jié)池提升泵：Q=30 m3/h，H=30 m，數(shù)量為2臺(tái)（1用1備）。

（5）沉淀池自吸式排泥泵：Q=8 m3/h，H=10 m，數(shù)量為2臺(tái)（1備1用）。

（6）反洗泵：規(guī)格：Q=25 m3/h，H=12 m，數(shù)量為2臺(tái)（1用1備）。

（7）回流泵：Q=30 m3/h，H=30 m，數(shù)量為2臺(tái)（1用1備）。

3.2? 砂濾過(guò)濾器

3.2.1? 本體設(shè)計(jì)

（1）數(shù)量：1臺(tái)。

（2）材質(zhì)：碳鋼（玻璃鋼防腐）。

（3）規(guī)格：￠1 800 mm，直邊高度1 800 mm。

（4）填料：采用粒徑為￠4～￠32 mm的卵石作為支撐層，采用粒徑為￠0.8～￠4 mm的石英砂作為濾料。

（5）附件：壓力表、管路、閥門等。

3.2.2? 系統(tǒng)工藝及反洗裝置

運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)設(shè)備出力30 m3/h，運(yùn)行流速12 m/h。當(dāng)進(jìn)出口壓差達(dá)到一定值或出水濁度升高時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行反沖洗，反洗時(shí)間大約為15 min。反洗時(shí)，開(kāi)啟反洗泵，通過(guò)壓縮空氣輔佐進(jìn)行反沖洗，反洗水強(qiáng)度為10 L/（m2·s），壓縮空氣強(qiáng)度為10 L/（m2·s），反沖洗時(shí)間15 min，分3個(gè)階段進(jìn)行，氣水合洗、氣洗、水洗，時(shí)間各5 min。

3.3? 高效除砷過(guò)濾器

3.3.1? 本體設(shè)計(jì)

（1）數(shù)量：2臺(tái)。

（2）材質(zhì)：碳鋼（玻璃鋼防腐）。

（3）規(guī)格：￠1 800 mm，直邊高度2 400 mm。

（4）填料：采用高效除砷濾料。

（5）附件：壓力表、管路、閥門等。

（6）配套設(shè)備：修復(fù)再生加藥裝置一套。

3.3.2? 系統(tǒng)工藝及反洗裝置

兩臺(tái)過(guò)濾器為串聯(lián)。運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)設(shè)備出力為30 m3/h，運(yùn)行流速12 m/h;當(dāng)吸附飽和時(shí)，需要進(jìn)行再生修復(fù)。

3.4? 活性碳過(guò)濾器本體設(shè)計(jì)

數(shù)量：1臺(tái)。材質(zhì)：碳鋼（玻璃鋼防腐）。規(guī)格：￠1 800 mm，直邊高度1 800 mm。填料：采用粒徑為￠4～￠32 mm的卵石作為支撐層，采用粒徑為￠1～￠4 mm的石英砂、10～40目活性炭作為濾料。附件有壓力表、溫度表、管路、閥門等。其中，系統(tǒng)工藝及反洗裝置運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)設(shè)備出力為30 m3/h，運(yùn)行流速是12 m/h。當(dāng)進(jìn)出口壓差達(dá)到一定值或出水濁度升高時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行反沖洗，反洗時(shí)間大約為15 min。

3.5? 在線監(jiān)測(cè)儀表

為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀況并輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一定條件下的自動(dòng)運(yùn)行，在系統(tǒng)中相應(yīng)的控制點(diǎn)設(shè)計(jì)配備了相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)與控制儀表。為使所有現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)均能通過(guò)可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）集中處理，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀表部分輸出4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

監(jiān)測(cè)儀表：（1）液位計(jì)（安裝于調(diào)節(jié)池）1個(gè);（2）電磁流量計(jì)（安裝于進(jìn)水管路）1個(gè);（3）pH在線監(jiān)測(cè)儀1個(gè)（安裝于吸附反應(yīng)池）。

3.6? 電氣控制系統(tǒng)

系統(tǒng)自動(dòng)控制選用PLC程序控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)結(jié)合的運(yùn)行控制模式，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)儀表采集的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)予以集中處理，并輸出控制信號(hào)及報(bào)警信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)供水不足、進(jìn)膜壓力超標(biāo)時(shí)系統(tǒng)均可自動(dòng)報(bào)警。費(fèi)用估算如表1所示。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

含砷廢水是一類較難處理的工業(yè)廢水。采用物理吸附配合高效除砷納米材料處理含砷廢水，處理效果好，且不易脫出。在保證處理效果的同時(shí)，能耗及運(yùn)行成本都較低，運(yùn)行操作管理簡(jiǎn)單可靠，能夠?yàn)楹閺U水處理的設(shè)計(jì)提供借鑒。

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