含砷废水处理技术总结

含砷废水处理技术总结 发布时间2010-2-21 113543中国污水处理工程网 1 化学法处理含砷废水 处理含砷废水，目前国内外主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、铁氧体法、硫化物沉淀法等，适用于高浓度含砷废水，生成的污泥易造成二次污染。在化学法方面的探讨已经比较成熟，很多人曾在这方面做了深化的探讨。 中和沉淀法作为工程上应用较广的一种方法，很多人在这方面作了深化的探讨，机理主要是往废水中添加碱（一般是氢氧化钙）提高其pH，这时可生成亚砷酸钙、砷酸钙和氟化钙沉淀。这种方法能除去大部分砷和氟，且方法简洁，但泥渣沉淀缓慢，难以将废水净化到符合排放标准[4]。 絮凝共沉淀法，这是目前处理含砷废水用得最多的方法。它是借助加入（或废水中原有）Fe3、Fe2、Al3和Mg2等离子，并用碱（一般是氢氧化钙）调到适当pH，使其形成氢氧化物胶体吸附并与废水中的砷反应，生成难溶盐沉淀而将其除去。其详细方法有，石灰-铝盐法、石灰-高铁法、石灰-亚铁法等[4]。 铁氧体法，在国外，自70年头起已有较多报道，工艺过程是在含砷废水中加入肯定数量的硫酸亚铁，然后加碱调pH至8.5-9.0，反应温度60-70℃，鼓风氧化20-30分钟，可生成咖啡色的磁性铁氧体渣[5]。Nakazawa Hiroshi 等探讨指出[6]，在热的含砷废水中加铁盐（FeSO4或Fe2SO43）,在肯定pH下，恒温加热1 h。用这种沉淀法比一般沉淀法效果更好。特殊是利用磁铁矿中Fe3盐处理废水中AsIII、AsV，在温度90℃，不仅效果很好，而且所须要的Fe3浓度也降到小于0.05mg/L。赵宗升曾[7]从化学热力学和铁砷沉淀物的红外光谱两个方面探讨了氧化铁砷体系沉淀除砷的机理，发觉在低pH值条件下，废水中的砷酸根离子与铁离子形成溶解积很小的FeAsO4，并与过量的铁离子形成的FeOOH羟基氧化铁生成吸附沉淀物，使砷得到去除。 马伟等报道[8]，采纳硫化法与磁场协同处理含砷废水，提高了硫化渣的絮凝沉降速度和过滤速度，并提高了硫化剂的利用率。探讨发觉经磁场处理后，溶液的电导率增加，电势降低，磁化处理使水的结构发生了变更，变更了水的渗透效果。国外曾[9]有人提出在高度厌氧的条件下，在硫化物沉淀剂的作用下生成难溶、稳定的硫化砷，从而除去砷。 化学沉淀法作为含砷废水的一种主要处理方法，工程化比较普遍，但并不是采纳单一的处理方式，而是几种处理方式的综合处理，如钙盐与铁盐相结合，铁盐与铝盐相结合等等。这种综合处理能提高砷的去除率。但由于化学法普遍要加入大量的化学药剂，并成为沉淀物的形式沉淀出来。这就确定了化学法处理后会存在大量的二次污染，如大量废渣的产生，而这些废渣的处理目前尚无较好的处理处置方法，所以对其在工程上的应用和以后的可持续发展都存在巨大的负面作用。 2 物化法处理含砷废水 物化法一般都是采纳离子交换 、吸附、萃取、反渗透等方法除去废液中的砷。物化法大都是些近年来发展起来的较新方法，好用的尚不多见，但是有众多学者在这方面做了深化的探讨，并取得了显著的成果。 陈红等曾[10]利用MnO2对含AsIII废水进行了吸附试验，结果表明，MnO2对AsIII有着较强的吸附实力，其饱和吸附量为44.06mg/g（δ-MnO2）和17.9 mg/gε-MnO2，阴离子的存在使MnO2吸附量有所下降，一些阳离子（如Ga3、In3）可增加其吸附量，吸附后的MnO2经解吸后可重复运用。 胡天觉等报道[11]，合成制备了一种对AsIII离子高效选择性吸附的螯合离子交换树脂，用该离子交换柱脱砷含AsIII5 g/L的溶液脱砷率高于99.99，脱砷溶液中砷含量完全达标，而且离子交换柱用2mol/L的氢氧化钠（含5 硫氢化钠）作洗脱液洗涤，可完全回收AsIII并使树脂再生循环利用。 刘瑞霞等[12]也曾制备了一种新型离子交换纤维，该离子交换纤维对砷酸根离子具有较高的吸附容量和较快的吸附速度。试验表明该纤维具有较好的动态吸附特性，30mL 0.5mol/L氢氧化钠溶液可定量将96.0 mg/g吸附量的砷从纤维上洗脱。 另外，还有不少人作了用钢渣、选矿尾渣、高炉冶炼矿渣等废渣处理含砷废水的探讨，取得了不错的成果。但由于物化法只能处理浓度较低，处理量不大，组成单纯且有较高回收价值的废水，而工业废水的成分较困难，所以物化法的工程化程度较低。 3 微生物法处理含砷废水 与传统物理化学方法相比，用微生物法处理含砷废水具有经济、高效且无害化等优点，已成为公认最具发展前途的方法。 3.1 活性污泥 国内外诸多探讨表明，活性污泥ECP（胞外多聚物）能大量吸附溶液中的金属离子，尤其是重金属离子，他们与ECP的络合更为稳定。关于吸附机制，在ECP的困难成分中吸附重金属离子的好像是糖类。Brown和Lester（1979）指出ECP中的中性糖和阴离子多糖有着吸附不同金属离子的结合点位，不同价态或不同电荷的金属离子可以在不同的点位与 ECP结合，如中性糖的羟基、阴离子多聚物的羟基都可能是金属的结合位[13]。Kasan、Lester、Modak和Natarajam等认为活性污泥对重金属离子的吸附有两种机制即表面吸附和胞内汲取；表面吸附是指活性污泥微生物的胞外多聚物（甲壳素、壳聚糖等）含有配位基团OH，COOH，NH2，PO43-和HS等，他们与金属离子进行沉淀、络合、离子交换和吸附，其特点是快速、可逆和不须要外加能量，与代谢无关；胞外汲取通过金属离子和胞内的透膜酶、水解酶相结合而实现，速度较慢须要能量，而且与代谢有关[14]。 此外，Ralinske指出好氧生物能大量富集各种重金属离子，这些离子积累于细胞外多聚物中，并在厌氧条件下释放回液相中[15]。这就有利于我们在二沉池中分别和沉降重金属离子。 在活性污泥法处理含砷废水的试验中，存在很多影响因素，主要影响因素如下 （1）砷的浓度及价态 不同价态的砷对活性污泥的毒性不同。试验表明，AsIII对脱氢酶的毒性比AsV平均大53倍。AsIII对蛋白酶活性的毒性约为AsV的75倍。还有，AsIII对活性污泥脲酶活性的毒害作用是AsV的35倍[16]。所以处理含砷废水时有必要将AsIII氧化成AsV。试验还表明，活性污泥对低浓度砷的去除率高于对高浓度砷的去除率，这是由于污泥的吸附实力有限所造成的。此外，重金属离子浓度小于5mgL-1时，活性污泥法对污水中有机物的处理效果不受重金属影响，当重金属离子浓度大于30mgL-1时，活性污泥法污水中有机物的处理效果则大大受到影响[9]。 （2）有机负荷 有机负荷对活性污泥去除五价砷也有较大的影响，有机负荷高，去除率也高。主要有两方面的缘由一是污水中的有机物本身可和五价砷相结合，降低了污水中砷的浓度；二是有机物浓度高有利微生物生长繁殖，这进一步提高活性污泥对五价砷的去除率[17]。此外，有机负荷高还可以防止污泥膨胀。因为在高有机负荷环境中絮状菌比大多数丝状菌有更强的吸附和存贮养分物实力，能够充分利用高浓度的底物快速增殖，具有较高的比生长速率，抑