低濃度含砷廢水處理方法
2023-05-06 10:58:31
專利名稱：低濃度含砷廢水處理方法
低濃度含砷廢水處理方法
技術領域：
本發明涉及一種工業廢水處理方法，尤其是指一種低濃度含砷廢水處理方法。背景技術：
砷及其化合物是有較大的毒性的致癌物質，因此若不加控制其極易對環境的造成汙染，且汙染一旦形成還很難消除。特別是一旦砷對水體和土壤形成汙染，都將最終通過食物鏈或地面水、地下水進入人體危害人類健康，由此引起人畜中毒的事件也時有發生。隨著近些年來含砷廢水所產生的嚴重危害日趨突現，全世界也開始更多對該環境問題給予關注，如何研究開發一種高效經濟的含砷廢水處理技術，具有重大的社會、經濟和環境意義。現有的含砷廢水處理方法主要有化學沉澱法、吸附法、離子交換法、膜分離和微生物法等，其中化學沉澱法是目前在工業生產中常用的除砷方法，化學沉澱法又細分有石灰沉澱法、鐵鹽沉澱法、鐵鹽-石灰共沉澱法、硫化物沉澱法等。石灰沉澱法是最傳統的除砷方法，它是利用石灰與水中的砷酸根離子和亞砷酸根離子反應生成砷酸鈣和亞砷酸鈣沉澱，達到去除水中砷的目的。由於廢水中的砷酸根和亞砷酸根與Ca(OH) 2反應速度較慢，生成的砷酸鈣及亞砷酸鈣在水中溶解度較大，所以單純的石灰法難以將水中砷處理達到排放要求。而鐵鹽-石灰共沉澱法及鐵鹽沉澱法均克服了石灰沉澱法的不足，依靠加入的鐵鹽在水中鹼性條件下生成具有吸附能力的Fe (OH) 2、Fe (OH) 3膠體，它們能進一步與砷化物反應，生成溶解度較小的砷酸鐵及亞砷酸鐵沉澱。硫化物沉澱法是利用硫化物沉向廢水中加入硫化物使砷生成硫化砷沉澱去除。但是上述化學沉澱法都存在明顯的問題，即(1)石灰沉澱法、鐵鹽沉澱法、鐵鹽-石灰共沉澱法需要加入大量的化學藥劑，並以沉澱物的形式沉澱出來，產生大量廢渣，存在二次汙染問題。(2)硫化沉澱法只有在酸性條件下才能夠達到有效去除砷的目的，在酸性範圍內， 很容易產生H2S氣體，工作環境十分惡劣，硫化劑本身有毒、價貴，因而限制了它在工業上的廣泛應用。(3)處理工藝自動化程度低，管理容易結垢堵塞，給操作帶來不便。可見，如何尋找一種工藝簡單、二次汙染小、環境友好的含砷廢水處理方法迫在眉睫。
發明內容本發明的目的在於克服了上述缺陷，提供一種沉澱劑用量少，砷去除率率高的針對含砷濃度低於lg/L低濃度含砷廢水處理方法。本發明的目的是這樣實現的一種低濃度含砷廢水處理方法，它包括步驟A)、PH中和調節，對含砷廢水中加入熟石膏或石灰乳對其PH值進行調節，PH中和調節至3-6 ；B)、石膏沉澱分離，對含砷廢水進行過濾，過濾後回收反應生成的石膏；
C)、廢水砷預氧化，對含砷廢水進行曝氣攪拌同時加入氧化劑，加入氧化劑後繼續攪拌20-60分鐘；所述氧化劑與處理廢水中砷含量的摩爾比為1-5 ；所述氧化劑包括氯酸鈉、雙氧水與硫酸亞鐵組成的芬頓試劑及漂白粉或二氧化氯中任何一種；D)、砷渣氣浮分離，於含砷廢水中加入無機混凝劑，並攪拌，水力停留時間10-30 分鐘，而後加入燒鹼溶液調節廢水PH值至8-14，再加入有機絮凝劑，緩慢攪拌3-10分鐘，然後通過加壓溶氣或射流溶氣對此時的含砷廢水進行氣浮分離，將含砷廢水中砷渣聚集物與微細氣泡結合上浮從而與清液分離，對上浮的砷渣收集壓濾回收；所述無機混凝劑包括聚合硫酸鐵；所述無機混凝劑配置濃度為5% _20%，加入的無機混凝劑與廢水中砷含量的摩爾比為3-10 ；所述有機絮凝劑包括陰離子型、陽離子型、非離子型聚丙烯醯胺；所述有機絮凝劑配置濃度為0. 1 % -0. 5 % ；所述砷渣氣浮分離的壓力為0. 4-0. 5MPa，溶氣水的回流比為20% -50% ；所述無機混凝劑並攪拌水力停留後再加入重金屬捕捉劑；所述有機絮凝劑並攪拌後再加入表面活性劑。E)、清液膜過濾，對清除砷渣後的清液進行膜過濾，過濾後的出水達到排放標準。相比於常見的含砷廢水處理方法，本發明的有益效果在於提供了一整套處理工藝簡單，適用於自動化處理且可廣泛適用於各種工業含砷廢水，包括水質複雜、砷濃度高的酸性或鹼性廢水的處理方法，且通過工藝處理後的砷渣中砷以及各種有用重金屬的含量高， 真正達到了資源綜合利用和工業含砷廢水的無害化處理的目的。
下面結合附圖詳述本發明的具體結構圖1為本發明的方法流程圖
具體實施方式如圖1所示，本發明涉及一種低濃度含砷廢水處理方法，它包括步驟A)、PH中和調節，對含砷廢水中加入熟石膏或石灰乳對其PH值進行調節，PH中和調節至3-6。B)、石膏沉澱分離，對含砷廢水進行過濾，過濾後回收反應生成的石膏。C)、廢水砷預氧化，對含砷廢水進行曝氣攪拌同時加入氧化劑，氧化劑與處理廢水中砷含量的摩爾比為1-5，氧化劑包括氯酸鈉、雙氧水與硫酸亞鐵組成的FENTON試劑及漂白粉或二氧化氯中任何一種，加入氧化劑後繼續攪拌30分鐘，從而將含砷廢水中的三價砷 (AsIII)氧化為五價砷(AsV)。D)、砷渣氣浮分離，於含砷廢水中加入無機混凝劑，無機混凝劑主要起到沉澱劑的作用，它包括濃度為5% -20%的聚合硫酸鐵，加入的無機混凝劑與廢水中砷含量的摩爾比為3-10，然後進行攪拌，水力停留時間20分鐘，含砷廢水中的砷通過與鐵鹽反應生成砷酸鐵、亞砷酸鐵等化合物以及依靠氫氧化鐵膠體吸附等作用與廢水分離進入沉澱物中，此後還可以根據需要加入重金屬捕捉劑從而去除廢水中含有的其他重金屬物質，而後加入燒鹼溶液調節廢水PH值至8-14，再加入有機絮凝劑(高分子絮凝劑)，其可採用一種或幾種類型混合的方式投加，此處採用陰離子型聚丙烯醯胺，配製溶液濃度為0. 1%-0. 5%，緩慢攪拌3-10分鐘，從而使得含砷廢水中的細小顆粒結合形成大的絮體。在加入絮凝劑後這裡可以考慮加入極少量表面活性劑(如十二烷基苯磺酸鈉)以增強小氣泡固液界面對砷的吸附去除。然後通過加壓溶氣或射流溶氣對此時的含砷廢水進行氣浮分離，氣浮分離的壓力為0. 4-0. 5MPa，溶氣水的回流比為20% _50%，從而通過氣浮過程中在含砷汙水中引入大量微小氣泡，氣泡通過表面張力粘附於懸浮物上，形成整體比重小於1的狀況，根據浮力原理浮至水面，實現固液分離，含砷廢水中砷渣聚集物與微細氣泡結合上浮從而與清液分離， 實現了含砷汙水淨化的目的。且採用氣浮分離還擁有出水水質好；結構緊湊，佔地省；處理速度快，停留時間短；浮渣濃度高，泥渣少，易脫水等優點。上述攪拌可根據廢水水質、流量確定採用混合方式為管混或者機械攪拌，而混合時間根據形成大顆粒絮體的時間確定。還可於氣浮過程中加入燒鹼溶液等進一步調節溶液 PH值，以穩定氣浮效果。E)、清液膜過濾，對清除砷渣後的清液進行膜過濾，經過膜單元處理後，出水As濃度可達到0. lmg/L以下，因此過濾後的出水達到排放標準。此處說說的濾膜是一種具有超級「篩分」分離功能的多孔膜，其過濾孔徑只有幾納米到幾十納米，因此利用多組分流體中各組分在膜中傳質選擇性的差異，可實現對含砷廢水進行分離、分級、提純或富集的處理。
具體實施例方式本發明針對銅冶煉廠硫酸車間排出的含砷廢水的應用具體實施例，該含砷廢水中砷(As)含量為0. 81g/L，PH ^ 0。含砷廢水處理過程為連續式，廢水處理量為450L/h，適宜採用本發明技術方案進行處理，流程如下A)、PH中和調節，向排出的含砷廢水中加入8%石灰乳溶液，至含砷廢水的PH值達到6左右。B)、石膏沉澱分離，停留10-30分鐘，以快速對含砷廢水中較重物質沉澱分離並過濾，過濾後回收反應生成的石膏。C)、廢水砷預氧化，採用雙氧水作為氧化劑，硫酸亞鐵作為催化劑，加入廢水中，處理1立方廢水的加入量為IL雙氧水，0. 5公斤硫酸亞鐵，氧化時間為30分鐘。D)、砷渣氣浮分離，向此時的廢水中加入無機混凝沉澱劑，它包括濃度10%的聚合硫酸鐵溶液，聚合硫酸鐵溶液加入量為18L/h，此後還可以根據需要加入重金屬捕捉劑(包括黃原酸酯類和二硫代胺基甲酸鹽類衍生物DTC類)，從而去除廢水中含有的其他重金屬物質，然後加入燒鹼溶液調節廢水PH，保持PH在7 8之間，隨後在含砷廢水混凝沉澱後， 再加入濃度0. 的高分子有機絮凝劑，該高分子絮凝劑包括陰離子型聚丙烯醯胺，同時加入燒鹼溶液調節廢水PH，保持PH在8 14之間。在加入絮凝劑後這裡可以考慮加入極少量表面活性劑(如十二烷基苯磺酸鈉)以增強小氣泡固液界面對砷的吸附去除。
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然後通過加壓溶氣或射流溶氣對此時的含砷廢水進行氣浮分離，氣浮分離的壓力為0. 5MPa，溶氣水的回流比為30% -40 %，從而在含砷汙水中引入大量微小氣泡，氣泡通過表面張力粘附於懸浮物上，形成整體比重小於1的狀況，根據浮力原理浮至水面，實現固液分離，含砷廢水中砷渣聚集物與微細氣泡結合上浮從而與清液分離，實現了含砷汙水淨化的目的，對砷渣壓濾脫水回收，氣浮出水中砷(As)濃度為0.65mg/L，砷的總去除率為 99. 92%，氣浮裝置溶氣罐的壓力為0. 4MPa。Ε)、清液膜過濾，出水進入超濾膜處理單元，經過膜單元處理後，出水砷(As)濃度降至0.01mg/L，達到排放標準。
權利要求
1.一種低濃度含砷廢水處理方法，其特徵在於它包括步驟A)、PH中和調節，對含砷廢水中加入熟石膏或石灰乳對其PH值進行調節，PH中和調節至 3-6 ；B)、石膏沉澱分離，對含砷廢水進行過濾，過濾後回收反應生成的石膏；C)、廢水砷預氧化，對含砷廢水進行曝氣攪拌同時加入氧化劑，加入氧化劑後繼續攪拌 20-60分鐘；D)、砷渣氣浮分離，於含砷廢水中加入無機混凝劑，並攪拌，水力停留時間10-30分鐘， 而後加入燒鹼溶液調節廢水PH值至8-14，再加入有機絮凝劑，緩慢攪拌3-10分鐘，然後通過加壓溶氣或射流溶氣對此時的含砷廢水進行氣浮分離，將含砷廢水中砷渣聚集物與微細氣泡結合上浮從而與清液分離，對上浮的砷渣收集壓濾回收；E)、清液膜過濾，對清除砷渣後的清液進行膜過濾，過濾後的出水達到排放標準。
2.如權利要求1所述的低濃度含砷廢水處理方法，其特徵在於所述步驟C中加入的氧化劑包括氯酸鈉、雙氧水與硫酸亞鐵組成的芬頓試劑及漂白粉或二氧化氯中任何一種。
3.如權利要求1或2所述的低濃度含砷廢水處理方法，其特徵在於所述步驟C中加入的氧化劑與處理廢水中砷含量的摩爾比為1-5。
4.如權利要求1所述的低濃度含砷廢水處理方法，其特徵在於所述步驟D中加入的無機混凝劑包括聚合硫酸鐵。
5.如權利要求1或4所述的低濃度含砷廢水處理方法，其特徵在於所述步驟D中加入的無機混凝劑配置濃度為5% -20%，加入的無機混凝劑與廢水中砷含量的摩爾比為3-10。
6.如權利要求1所述的低濃度含砷廢水處理方法，其特徵在於所述步驟D中加入的有機絮凝劑包括陰離子型、陽離子型、非離子型聚丙烯醯胺。
7.如權利要求1或6所述的低濃度含砷廢水處理方法，其特徵在於所述步驟D中加入的有機絮凝劑配置濃度為0. 1% -0. 5%。
8.如權利要求1所述的低濃度含砷廢水處理方法，其特徵在於所述步驟D中砷渣氣浮分離的壓力為0. 4-0. 5MPa，溶氣水的回流比為20% -50%。
9.如權利要求1所述的低濃度含砷廢水處理方法，其特徵在於所述步驟D中加入無機混凝劑並攪拌水力停留後再加入重金屬捕捉劑。
10.如權利要求1所述的低濃度含砷廢水處理方法，其特徵在於所述步驟D中加入有機絮凝劑並攪拌後再加入表面活性劑。
全文摘要
本發明提供了一種低濃度含砷廢水處理方法，它包括步驟pH中和調節、石膏沉澱分離、廢水砷預氧化、砷渣氣浮分離及清液膜過濾，從而提供了一整套處理工藝簡單，適用於自動化處理且可廣泛適用於各種工業含砷廢水，包括水質複雜、砷濃度高的酸性或鹼性廢水的處理方法，且通過工藝處理後的砷渣中砷以及各種有用重金屬的含量高，真正達到了資源綜合利用和工業含砷廢水的無害化處理的目的。
文檔編號C02F1/76GK102234160SQ20101016572
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月5日 優先權日2010年5月5日
發明者呂重安, 夏啟斌, 張功金, 張生祥, 曹龍文, 王成國, 鄢紅豔, 陳荔 申請人:深圳市明燈科技有限公司