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        低濃度含砷廢水處理試驗(yàn)探究

        2022-03-18 03:29:42喬愛平史慶龍李行德任雪嬌
        云南化工 2022年2期
        關(guān)鍵詞:鐵鹽磷酸鹽石灰

        喬愛平,史慶龍,李行德,2,任雪嬌,2**

        (1.云南大地豐源環(huán)保有限公司,云南 昆明 650401;2.云南大地綠坤環(huán)??萍加邢薰?,云南 昆明 650401)

        近年來,隨著工業(yè)的發(fā)展,在日常的工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的含砷廢水,很容易造成砷的污染[1-2]。如果水源受到砷污染,人們飲用被污染的水時(shí)可導(dǎo)致中毒、死亡或者發(fā)生癌變,嚴(yán)重威脅著人類的健康;如果使用被污染的水灌溉土地,會(huì)導(dǎo)致砷在地表土壤中的積累,進(jìn)而導(dǎo)致可食用植物中砷的生物累積,再通過食物最終危害到人類的健康[3]。目前,國(guó)內(nèi)外處理含砷廢水的方法很多,包括化學(xué)沉淀法、物化法、微生物法等[4]。其中,化學(xué)沉淀法是除砷工藝相對(duì)成熟的方法,操作簡(jiǎn)單、去除范圍廣、效率高。

        本文采用復(fù)合鐵鹽、石灰、磷酸鹽、PAM進(jìn)行除砷實(shí)驗(yàn)探究,通過添加生石灰到含砷廢水中調(diào)節(jié)pH值,生成亞砷酸鈣沉淀或者砷酸鈣沉淀,再利用磷酸根能與砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)反應(yīng)生成高不溶性的絡(luò)合物。鐵鹽絡(luò)合離子能夠絮凝、沉降 、吸附砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ),生成的少量鐵離子和含砷離子團(tuán)發(fā)生沉淀反應(yīng)。

        此方法運(yùn)行成本低,方法簡(jiǎn)單,易于操作,無需氧化;產(chǎn)泥量少,處理徹底,具有很好的經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)現(xiàn)了含砷廢水的無害化處置。

        1 試驗(yàn)部分

        1.1 試驗(yàn)材料

        含砷廢水來自某化工企業(yè),pH=4.46,ρ(As)=1018 mg/L,復(fù)合鐵鹽、磷酸鹽、PAM聚丙烯酰胺(工業(yè)級(jí)),石灰為市售生石灰、硫酸(工業(yè)級(jí))、雷磁JB-1攪拌器、燒杯。

        2 過程與討論

        2.1 復(fù)合鐵鹽加入量對(duì)砷去除的影響

        取含砷廢水 300 g,分別加入3、6、9、12、15、18 g 復(fù)合鐵鹽,加入石灰8~10 g 調(diào)節(jié)pH值至7~9,再加入0.1%PAM 1 g。充分?jǐn)嚢?30 min 使其溶解,靜置 30 min,過濾,檢測(cè)濾液中的砷含量。結(jié)果見表1。

        表1 復(fù)合鐵鹽加入量對(duì)砷去除的影響

        由表1可知,保持廢水體系pH值、攪拌時(shí)間不變,隨著復(fù)合鐵鹽量的增加,廢水中砷濃度不斷降低。當(dāng)復(fù)合鐵鹽加入量為 6 g 時(shí),廢水中砷質(zhì)量濃度降至 3.32 mg/L;繼續(xù)添加復(fù)合鐵鹽,廢水中砷質(zhì)量濃度基本不變。因此選擇復(fù)合鐵鹽加入量為6~9 g,即含砷廢水量的2%~3%。

        2.2 磷酸鹽加入量對(duì)砷去除的影響

        取含砷廢水 300 g,分別加入3、6、9、12、15、18 g 磷酸鹽,加入石灰8~10 g 調(diào)節(jié)pH值至7~9,再加入0.1%PAM 1 g。充分?jǐn)嚢?30 min 使其溶解,靜置 30 min,過濾,檢測(cè)濾液中的砷含量。結(jié)果見表2。

        由表2可見,保持廢水體系pH值、攪拌時(shí)間不變,隨著磷酸鹽加入量的增加,廢水中砷的質(zhì)量濃度不斷降低。當(dāng)磷酸鹽加入量為 9 g 時(shí),廢水中砷的質(zhì)量濃度降至 4.2 mg/L;繼續(xù)加大磷酸鹽的用量,廢水中砷的質(zhì)量濃度基本不變。因此選擇磷酸鹽加入量為9~12 g,即含砷廢水量的3%~4%。

        表2 磷酸鹽加入量對(duì)砷去除的影響

        2.3 復(fù)合鐵鹽與磷酸鹽配比對(duì)砷去除的影響

        取含砷廢水 300 g,分別加入復(fù)合鐵鹽、磷酸鹽,加入石灰8~10 g 調(diào)節(jié)pH值至7~9,再加入0.1%PAM 1 g。充分?jǐn)嚢?30 min 使其溶解,靜置 30 min,過濾,檢測(cè)濾液中的砷含量。

        表3 復(fù)合鐵鹽與磷酸鹽配比對(duì)砷去除的影響

        由表3可知,保持廢水體系pH值、攪拌時(shí)間不變。當(dāng)復(fù)合鐵鹽加入量為含砷廢水量的2%~3%,磷酸鹽加入量為含砷廢水量的3%~4%時(shí),廢水中砷的質(zhì)量濃度降至 0.32 mg/L,達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下;當(dāng)復(fù)合鐵鹽加入量小于含砷廢水量的2%~3%,磷酸鹽加入量小于含砷廢水量的3%~4%時(shí),廢水中砷的質(zhì)量濃度最低降至 0.58 mg/L,達(dá)不到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下;當(dāng)復(fù)合鐵鹽加入量大于含砷廢水量的2%~3%,磷酸鹽加入量大于含砷廢水量的3%~4%時(shí),廢水中砷的質(zhì)量濃度降至 0.29 mg/L,達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下,但是藥劑添加量過大;當(dāng)復(fù)合鐵鹽加入量大于含砷廢水量的2%~3%,磷酸鹽加入量小于含砷廢水量的3%~4%或者復(fù)合鐵鹽加入量小于含砷廢水量的2%~3%,磷酸鹽加入量大于含砷廢水量的3%~4%時(shí),廢水中砷濃度都達(dá)不到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下。

        2.4 pH值對(duì)砷去除率的影響

        取含砷廢水 300 g,利用石灰、硫酸,分別調(diào)節(jié)pH值為6、7、8、9、10、11、12,加入復(fù)合鐵鹽 9 g,加入磷酸鹽 12 g,再加入0.1%PAM 1 g。充分?jǐn)嚢?30 min 使其溶解,靜置 30 min,過濾,檢測(cè)濾液中砷含量。結(jié)果如圖1所示。

        圖1 pH值對(duì)砷去除率的影響

        由圖1可見,隨著含砷廢水體系pH值的增加,砷去除率也隨之增加,廢水中砷濃度也隨之下降。當(dāng)含砷廢水體系pH值達(dá)到7時(shí),砷去除率達(dá)到最大,廢水中砷濃度也降至最低;當(dāng)含砷廢水體系pH值為7~9時(shí),砷去除率基本穩(wěn)定,出水砷濃度也基本穩(wěn)定;當(dāng)體系pH>9以后,隨著含砷廢水體系pH值的增加,砷去除率隨之降低,出水砷濃度開始增加。

        3 結(jié)論

        通過添加復(fù)合鐵鹽和磷酸鹽,可以在不需要氧化劑加入的條件下就能將含砷廢水處理至《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下。通過以上試驗(yàn)可得出以下結(jié)論:

        1)復(fù)合鐵鹽加入量為2%~3%,磷酸鹽加入量為3%~4%,石灰加入量5%~20%,調(diào)節(jié)pH為7~9,PAM加入量為1%的條件下,廢水中砷含量從 1018 mg/L 降至 0.32 mg/L,除砷率達(dá)99.968%。處理后的廢水能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996(0.5 mg/L)的要求,處理后產(chǎn)生的污泥能達(dá)到《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB18598-2019(1.2 mg/L)以下。

        2)當(dāng)體系pH值>10時(shí),砷去除率降低、出水砷濃度增加,可能是因?yàn)镃a-As(V)型沉淀的穩(wěn)定性高于Ca-As(Ⅲ)型沉淀,而含砷廢水體系中含有不同濃度的As(V)、As(Ⅲ),由于試驗(yàn)過程中未添加任何氧化劑,所以不穩(wěn)定的Ca-As(Ⅲ)型沉淀隨著廢水體系pH值的增加隨之溶解釋放出As(Ⅲ)。所以砷去除率降低、出水砷濃度增加。

        3)在今后處理含砷廢水體系時(shí),可以先將廢水進(jìn)行氧化,再添加上述研究藥劑,可能會(huì)得到不一樣的效果,這為后續(xù)研究提供了新的方向和基礎(chǔ)。

        4)此方法具有運(yùn)行成本低、方法簡(jiǎn)單、易于操作、無需氧化、產(chǎn)泥量少、處理徹底、經(jīng)濟(jì)效益良好等特點(diǎn)。

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