冶金工业废水除砷技术应用发展

585 编辑：中冶有色技术网来源：林森戴林明

2024-03-05 11:40:21

摘要：随着冶金行业的发展，工业废水逐渐增多。为保护环境，促进生态平衡，加强废水处理技术研究十分重要。本文以废水除砷技术为例，详细介绍其中最常用的吸附法、化学沉淀法、活性污泥法、离子交换法的技术流程、原理、研究现状以及应用效果。

关键词：废水除砷,沉淀,吸附剂

中图分类号：C35文献标识码： A

1.引言

大自然中的砷分布广泛，一般在有色金属矿物中，它会伴随着有色金属精矿而进入冶炼厂。伴随着冶金工业、化工的发展，尤其是有色金属的开采与冶炼，产生大量含砷废水、废气、废渣。据了解，砷在进入冶金工业后，最后大部分留在废水中被排出来。含砷废水又可以分成酸性和碱性，前者是冶炼厂在制酸生产净化过程中产生的，含砷量高达10mg/L，大大高出国家的排放标准——0.5mg/L，故而必须进行相应的除砷处理才能排放。

由于砷进入人体后会进入血液和组织中，排放较慢，逐渐在人体内聚集，进而破坏人体细胞的氧化还原能力，影响细胞的正常新陈代谢，严重时会引起中毒死亡。因此，水体中的含砷量一直为世界各国所关注。随着工业的发展，大量含砷的污染物被排放到水体中，严重威胁生态系统的平衡，影响人的安全，必须加强含砷废水的治理以及技术研究，开发出高效且经济的废水除砷技术十分必要，具有重大社会经济价值和环境价值。目前国内常用的技术有吸附法、沉淀法、活性污泥法、离子交换法等。

2. 几种常见含砷废水处理技术及其应用概述

2.1 吸附法

吸附法是一种简单易行的废水处理技术，其适合处理量大但浓度较低的废水。其原理为：用具有高比表面积、不溶性的固体材料作为吸附剂，然后通过吸附作用将废水中的砷固定在吸附剂表面，达到除砷的目的。该技术最大的优点就在于其高效经济。其中，天然的吸附剂有天然珊瑚、膨润土、沸石、椰子壳等，价格低廉，能取得较好的经济效果。但是，吸附法也还存在许多缺陷，如：一般的吸附剂很难有效吸附As（），不能有效脱除As（Ⅲ），这使得除砷工艺变得

较为复杂。

邓书平等人对粉煤灰这个吸附剂进行改良，运用聚二甲基烯丙基氯化铵对粉煤灰进行改良，然后研究了改良后粉煤灰在去除废水中砷的最佳适宜条件为：当废水pH值=7时，投加质量浓度为0.048g/mL的改良粉煤灰，然后吸附60min，温度控制为25℃，最后砷的去除率能达到90.3%。

梁美娜等人研究氢氧化铁和氢氧化铝对砷的吸附作用，结果表明其吸附作用与溶液的pH值有关，当砷的浓度为10-3mol/L时，氢氧化铁在溶液pH值=3-10范围内时，吸附砷的效率可达99.9%，将溶液中的砷降到0.05mg/L以下。

2.2 化学沉淀法

沉淀法在除砷过程中较为常用，主要有石灰中和沉淀法、混凝共沉淀法和硫化沉淀法。由于砷酸根和亚砷酸能与多种金属离子形成难溶盐，经过滤后即可除去液相中的砷，且在较高pH值条件下，金属离子本身也会形成氢氧化物沉淀，大量的砷酸根离子可与金属氢氧化物形成共沉淀，从而提高砷去除效率。由于亚砷酸盐的溶解度一般都比砷酸盐高，因此在许多的实际操作中都需预先将As(Ⅲ)氧化为As()。

刘琦等研究了葫芦岛锌厂高浓度含砷废水的处理，提出了一种联合工艺：一级石灰乳中和，二级NaOH中和，三级活性炭催化氧化铁砷体系共沉淀的除砷工艺。经过3级处理后，溶液中的砷浓度

彭云辉对湖北金山店硫酸厂的生产废水进行处理，在原有工艺上进行改造，采用石灰中和-鼓风氧化-铁盐共沉淀-晶种循环法对砷进行处理。处理后砷的去除率均>99％，出水中砷的浓度

聂静以湖北大冶有色金属公司冶炼厂排放的酸性含砷废水为研究对象，分别考察了石灰中和法、硫化法、石灰中和-铝盐共沉淀法、石灰中和-铁盐共沉淀法和石灰中和-曝气氧化-铁盐共沉淀法处理该厂废水的工艺条件和处理效果。结果表fjZkl9cT3EIIdDrPub6GaZcvcgHefh4JlO0WrMK12Ok=明，采用石灰中和-曝气氧化-铁盐共沉淀法处理该厂废水的效果最好，出水砷浓度

某生产硫酸及磷肥的化工厂，其废水量为2000m³／d，其中ρ(As)及ρ(F)分别为100-200和35mg／L，pH=1.0。原先采用加石灰处理的简单方法，出水中砷质量浓度严重超标。后采用曝氣氧化条件下加石灰和硫酸亚铁以两段法处理(图1)，效果较好。

图1 两段法除砷工艺流程图

工程中采用膜片式可变微孔曝气器，这是确保获得良好处理结果的关键。另外，强化了石灰乳制备过程，以减少进入系统的石灰渣的量，而且在加石灰量大的一级曝气反应池中配有机械搅拌，有助于避免因可能进入的较大颗粒石灰渣的沉淀而淹没曝气头。该装置已运行多年，效果良好，出水达一级外排标准：pH为7～9，有害物质量浓度分别为：ρ(As)

3 含砷废水处理技术的发展趋势

随着冶金、化工等产业的日益发展，以及含砷制品市场的日益拓大，含砷废水的排放和污染问题，必将影响到人们的生活水平的提高，影响到人类生存环境的改善，所以解决含砷废水的污染问题已迫在眉睫。而各种含砷废水处理工艺具有一定适用性，效果还有待提高。基于现实的思考，笔者认为：以下几个方向是含砷废水处理技术的未来发展趋势：

第一，开发稳定的化合物沉淀技术，减少二次污染。传统沉淀技术产生的含砷化合物不稳定，容易造成二次污染，对此研发出稳定的化合物沉淀技术势在必行，而FeAsS就是一种较为稳定的化合物，如何将其应用到含砷废水的处理中是未来的研究热点。

第二，多种处理技术的联合使用，取长补短，有效提高含砷废水的处理效果，比如说：将投加药剂技术与膜技术结合起来，进行含砷废水的处理，提高砷污染物的去除率。

第三，开发廉价且容易脱洗的吸附材料，将废水中的砷转化为可回收利用的资源，取得良好的经济效果。比如说，在吸附法中，pH值是一个重要影响因素，那么如何确定pH值，改良吸附材料，强化吸附材料吸附砷的功能，使吸附材料能在一定条件下吸附砷，并在另外一种条件下使砷脱附，实现砷的富集，实现资源的循环利用。

第四，研发生物除砷技术，将水体中的砷经过氧化、吸收、转化等反应变成无毒的化合物，起到除砷的效果。比如说：提高生物耐砷特定，使砷富集逐步达到可回收的程度。通过基因改造和自然选择使物种的某些特性得到遗传和强化，增强生物物种对砷的适应性，使砷在进入生物体中或者以沉淀物形式从水体中去除，达到水体净化的砷资源化目的。

4.结束语

不同的除砷技术有各自优缺点，应对不同的含砷废水采用不同的除砷技术。沉淀法是目前国内最常用的的废水除砷技术，其需要投入大量的化合物，会产生大量废渣，容易出现二次污染。而吸附法中，吸附剂与砷的吸附作用会造成吸附剂的再生、回收问题。随着冶金工业的发展，含砷制品的市场前景越来越好，含砷废水也就越来越多，为改善生活环境，必须加大除砷技术研究力度，开发出新的技术工艺，或对现有技术工艺进行改良。

参考文献：

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