強酸性高濃度含砷廢水處理方法
摘要：研究了硫化物沉淀和中和沉淀工藝對強酸性體系下As（Ⅲ）和As（V）處理效果，考察了沉淀劑種類與投量、酸度（或平衡pH）等因素對除砷效果的影響，結合共沉淀產物的元素組成與價態分析探討了2種工藝的除砷機理。
研究表明，硫化物沉淀對As（Ⅲ）去除效果優于As（V），且As（V）去除過程中存在As（V）轉化為As（Ⅲ）的還原過程；中和沉淀對As（Ⅲ）和As（V）去除率均可達到98%以上，但不存在砷形態轉化過程。進一步以云南某硫精制酸化工廠實際含砷廢水為對象，研究了硫化物沉淀（以Na2S為硫源）、中和共沉淀（Fe（Ⅲ）-Ca（OH）2，Fe（Ⅲ）-NaOH，單獨Ca（OH）2和Ca（OH）2-Fe（Ⅱ）等）除砷效果和處理成本，發現上述幾種工藝砷去除率均可達到99.0%左右；Na2S共沉淀法處理成本最高，單獨Ca（OH）2成本最低但廢渣產生量大；Ca（OH）2-Fe（Ⅱ）可在不大幅提高成本的基礎上確保處理效果并降低廢渣產生量。在工程中應綜合原水水質特點、處理水質目標、可接受的處理成本以及含砷廢渣處置要求等，確定最佳的處理技術方案。
近年來，我國頻繁發生高濃度含砷廢水排放導致的水體砷污染事件，成為危及飲用水源水質與生態安全的重要因素。砷常在硫化精礦中伴生，含砷礦物在開采、冶煉等過程中往往產生高濃度含砷廢水。我國典型的涉砷行業包括冶金、化工等，尤其對于硫精礦制酸行業，其產生的含砷廢水表現出強酸性、砷濃度極高、鹽度大等特點，且砷主要以三價砷形式存在，處理難度極高。砷屬于國家一類污染物，工業點源的最高允許排放濃度為0.5mg/L，地表水三類水體標準為0.05mg/L，飲用水中砷的最大允許濃度為0.01mg/L。
高濃度含砷廢水處理方法包括中和沉淀（石灰或石灰鐵鹽）、絮凝沉淀、離子交換、膜分離、硫化物沉淀等。其中，絮凝沉淀和離子交換適用于中低濃度含砷廢水，膜分離則存在抗酸能力差、投資和運行成本高、膜濃縮液仍需處理等缺點。中和沉淀法在工程中得到廣泛應用，其原理在于往含砷廢水中投加氫氧化鈣等堿源中和水中的酸度，與此同時生成亞砷酸鈣、砷酸鈣等沉淀實現砷的去除，該方法的缺點是含砷廢渣產量大，處置困難，且存在二次污染風險。
為此，可投加亞鐵鹽、鐵鹽等生成亞砷酸鐵、砷酸鐵等沉淀，以改善除砷效果并減少廢渣量。硫化物共沉淀法也常用于高濃度含砷廢水處理，其基本原理是在強酸條件下砷與硫化物生成AS2S3等沉淀以將溶解態砷轉化為固相的砷。該方法對砷濃度較高的酸性廢水的砷去除率可達到99%以上，且含砷廢渣量遠小于中和沉淀法，使得含砷廢渣的資源化回收成為可能。
本研究采用模擬配水的方法獲得具有不同砷濃度、形態和酸度等水質條件的含砷水，對比研究了中和沉淀法和硫化物共沉淀法除砷效果；進一步地，針對云南個舊某化工廠的實際含砷廢水，對不同工藝方法的處理經濟性進行了分析。本研究對于強酸性高濃度含砷廢水處理具有較好的工程應用價值。
1實驗部分
1.1實驗試劑
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