特種水源水處理工.

1、特種水源水處理工藝特種水源水處理工藝 - 水的除氟除砷水的除氟除砷第六組第六組:徐思濤徐思濤 薛陸金薛陸金 嚴(yán)嚴(yán) 剛剛楊靂彭楊靂彭 楊楊 旭旭 張張 皓皓水的除氟 地下水含氟量與地下水溫度關(guān)系密切，當(dāng)水溫升高時，難溶的螢石(CaF2)可轉(zhuǎn)化為氟化鈉，相關(guān)反應(yīng)如下：CaF2+CO32-CaCO3+2F- 人體氟中毒后的主要癥狀為牙齒變黃、變黑、腿呈X型或O型、躬腰駝背或者手臂只能彎不能伸等，中毒輕者造成氟斑牙，重者出現(xiàn)氟骨癥，甚至完全喪失勞動和生活自理能力。氟中毒一旦患上即永遠(yuǎn)成疾，藥物只能減緩病情加重。（我國氟化物飲用水標(biāo)準(zhǔn)為1mg/L)除氟方法(活性氧化鋁法、沸石法、骨炭法）活性氧化鋁法活化

2、：（Al2O3)n2H2O+SO42- （Al2O3)nH2SO4+2OH- 除氟：（Al2O3)nH2SO4+2F- （Al2O3)n2HF+2SO42-再生：（Al2O3)n2HF+2OH- （Al2O3)n2H2O+2F-活性氧化鋁對陰離子吸附的交換順序如下：OH-PO43-F-Fe(CN)64-CrO42-SO42- Fe(CN)63-Cr2O72-Cl-NO3-MnO4-ClO4-S2-活性氧化鋁除氟影響因素 pH值 吸氟容量 氧化鋁粒徑 含鐵雜質(zhì) 原水HCO3-濃度：Al3+3HCO3-Al(OH)3+CO2沸石交換法除氟：Z-K+Al(OH)SO4+3F-+Mn+Z- Mn+Al

3、F3+SO42-+K+OH-Z表示沸石的骨架，Mn+表示陽離子，一般為1-3價明礬水浸泡再生Z-Mn+AlF3+Al3+SO42-+3K+H2O Z-K+Al(OH)SO4+AlF3+Mn+H+沸石交換法除氟的影響因素 接觸時間（一般60分鐘左右） pH 溫度 再生后的使用效果 沸石粒徑（一般0.5-2mm)骨炭法除氟 骨炭是一種黑色、多孔的顆粒狀物質(zhì)，它的比表面積大，主要成分為羥基磷酸鈣、碳酸鈣和活性炭。除氟：Ca10(PO4)6(OH)2+2F-+Ca10(PO4)6F2+2OH- 當(dāng)骨炭飽和失效時可用1%的NaOH浸泡再生，然后用硫酸中和。 骨炭除氟的影響因素 pH 濾速 最佳濾速為3-

4、4.5m/h 水溫 水溫越高，除氟容量越高水的除砷 砷有兩種氧化物：三氧化物（As2O3）和五氧化物（As2O5），其中，三氧化物，就是人們俗稱的砒霜。砷在自然界的分布很廣，但主要以氧化形式五氧化物存在，還原形式三氧化物一般不會存在或只是微量存在。 砷污染的自然源有礦物的風(fēng)化、火山的噴發(fā)、溫泉溢水等。 砷污染的工業(yè)源有：采礦、化工、冶金、制藥、制革等廢水廢氣。 世界衛(wèi)生組織推薦飲用水最高標(biāo)準(zhǔn)為0.01mg/L,我國飲用水最高標(biāo)準(zhǔn)為0.05mg/L。除砷的機理和方法混凝除砷鐵鹽混凝沉淀法：FeCl3水解成Fe(OH)3，吸附五價砷。對于三價砷，可以用氯把它氧化成五價，再用聚合硫酸鐵吸附，最佳pH

5、為6.5-8.5，此外還有高鐵酸鹽除砷。氧化鐵砷體系除砷法：pH在1-5.5的范圍時，五價砷和Fe3+形成FeAsO4沉淀物。石灰軟化法：三價砷的去除遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于五價砷，所以必須把三價砷氧化成五價砷，才能有效去除。吸附與離子交換法除砷 活性氧化鋁吸附過濾法 海泡石吸附除砷法 鈰鐵吸附除砷法 載鐵（三價）-配位體交換棉纖維素吸附劑除砷法 陰離子交換樹脂除砷法 水的除砷 一、砷的性質(zhì) 二、砷污染的危害 三、砷的去除方法 四、展望一、砷的性質(zhì) 砷以-3、0、+3、+5價的氧化態(tài)廣泛存在于自然界中。 砷在地殼中分布廣泛，主要是以硫化礦物或金屬砷酸鹽、砷化物的形式存在。在地表水中，砷主要是+5價；在還原條件

6、下的地下水、深層湖泊沉積物中，砷主要是+3價。二、砷的危害 砷是一種有毒致癌物質(zhì),也是致突變因子，對動物有致畸作用。長期飲用高砷水一般會導(dǎo)致人體慢性中毒，如皮膚癌，黑腳病，血管損傷等。 我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水中砷含量應(yīng)不超過10ug/L（以As計）。 砷的形式 危害 單質(zhì)砷因不溶于水, 一般無害 有機砷一般毒性較弱 三價砷離子對細(xì)胞毒性最強,尤其以As2O3(俗稱信石,砒霜等)的毒性最為劇烈。 五價砷離子毒性不強,吸入時,產(chǎn)生中毒癥狀較慢,在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為三價砷離子后,才發(fā)揮其毒性作用。二、砷的危害三、砷的去除方法 （一）、混凝法 （二）、吸附法 （三）、離子交換法 （四）、其他方法（一）、

7、混凝法 混凝法是目前在工業(yè)生產(chǎn)和處理生活飲用水中運用得最廣泛的除砷方法，并且可以很好的使工業(yè)污水達到排放標(biāo)準(zhǔn)，使生活飲用水達到飲用標(biāo)準(zhǔn)。 最常見的混凝劑是鐵鹽，如三氯化鐵、硫酸亞鐵；鋁鹽，如硫酸鋁、堿氯化鋁、聚鋁；還有硅酸鹽、碳酸鈣、煤渣 、無機鈰鐵 。 混凝法除砷的原理：利用混凝劑強大的吸附能力，將砷吸附，轉(zhuǎn)化為沉淀，再通過過濾等方式將砷與水分離。 (1)沉淀作用：水解的金屬離子與砷酸根形成沉淀。 (2)共沉淀作用：在混凝劑水解聚合沉淀過程中，砷通過被吸附、包裹、 閉合(或絡(luò)合)等作用而隨水解產(chǎn)物一起沉淀。 (3)吸附作用：砷被混凝劑形成的不溶性水解產(chǎn)物表面所吸附。 混凝劑投加后，能夠促使溶

8、解狀態(tài)的砷向不溶的含砷反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)變，從而達到將砷從水中去除目的。該過程可概括整理成以下三個方面：混凝法混凝法 鐵鹽沉淀除砷法 高鐵酸鹽除砷法 石灰軟化法鐵鹽沉淀除法 除砷原理：利用FeCI3 在水溶液中易水解成Fe(OH)3的性質(zhì)進行混凝吸附五價砷（As5+） 操作步驟：（1）攪拌（2）沉淀（3）過濾As5+（4）去除該法最適宜去除被砷污染的地面水源鐵鹽沉淀除法 在鐵鹽混凝集中加入方解石（粗），可增加含砷絮體的粒徑和沉淀性，使強化除砷。相同量的方解石，顆粒越細(xì)，表面積越大，強化效果越明顯。 問題：該法需投加大量藥劑，成本高，同時產(chǎn)生大量含砷沉渣，不宜長期使用，但可考慮作為突發(fā)性砷污染應(yīng)急措施。

9、高鐵酸鹽除砷法 高鐵酸鹽(例如K2FeO4)作為一種多功能水處理劑，它具有氧化絮凝雙重水處理功效。 研究表明，高鐵酸鹽與砷濃度比為15：1，最佳pH為5.57.5，適宜的氧化時間為10min，絮凝時間為30min，處理后的水樣中砷殘留量可達到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的鐵鹽法和氧化鐵鹽法對比，高鐵酸鹽除砷簡便，高效，無二次污染，但天然有機物的存在會影響砷的去除效果。石灰軟化法 石灰常常用作高硬度Q(CaCO3) 150mg/L飲用水的軟化劑。高硬度飲用水中也往往含有較高含量的砷，而飲用水經(jīng)過石灰軟化后，飲用水中的砷也可有效地得到去除。 但是，石灰軟化法去除As3+的效果遠(yuǎn)小于去除As5+的效果，這

10、是由于砷的去除過程常包括帶負(fù)電荷的砷酸鹽被吸附在帶正電荷的物質(zhì)表面，而亞砷酸鹽常以中性物H3AsO3存在于大多數(shù)水體中。所以飲用水中As3+必須先氧化成As5+后，才能更有效地去除飲用水中的砷。 石灰軟化法 石灰軟化法通過升高水體的pH值，有利于碳酸鈣的沉淀。當(dāng)水中Mg2+的含量很低時，通過吸附對砷的平均去除率為42.5%。當(dāng)pH值升至11左右時，若水體中存在Mg2+，會產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀，從而使砷的去除率達到最佳（90%）。 研究還表明，在飲用水的石灰軟化過程中可能形成的Ca3(AsO4)2或磷酸鹽Ca3(PO4)2對砷去除效果的影響并不顯著。 加入少量鐵可以顯著提高砷去除率（60%90

11、%） 研究表明：將As3+氧化成As5+，能顯著提高混凝法除砷的效果。所以在除砷過程中常對所處理的水進行預(yù)氧化，再進行混凝。 常用的氧化劑有漂白粉、雙氧水、氯氣、臭氧、二氧化錳等 。 混凝法除砷小結(jié) 優(yōu)點： 簡便，易于實施，如與氧化劑同時使用可以同時去除水中的As3+和As5+ 。 缺點： 形成含砷廢渣，對環(huán)境造成二次污染。 當(dāng)作為飲用水水源的地下水或地面水含砷量超標(biāo)時，要求凈化處理后達到飲用水標(biāo)準(zhǔn)要求時，用上述沉淀法處理往往不能滿足要求。（二）、吸附法 吸附法是一種簡單易行的水處理技術(shù)，一般適合于處理量大、濃度較低的水處理體系。 主要的吸附劑有活性氧化鋁、活性炭、骨炭、沸石以及天然或合成的金

12、屬氧化物及其水合氧化物等。 目前常用的吸附方法有活性氧化鋁吸附、改性沸石吸附以及新生態(tài)MnO2 吸附。 吸附法 活性氧化鋁吸附 粉煤灰吸附法 改性沸石吸附 新生態(tài)MnO2活性氧化鋁附 吸附機理：利用其高比表面積和不溶性的特性，通過物理吸附作用、化學(xué)吸附作用或離子交換作用等機制將水中的砷污染物固定在自身的表面上，從而達到去除砷的目的。 除砷過程：進水以60ml/min的流量、4.5m/h的濾速通過濾柱，晝夜連續(xù)運行，定期取樣，累積出水量和測定水中砷含量。當(dāng)水中砷含量超過0.05mg/L時，即停止運行。 活性氧化鋁吸附影響除砷效果的因素 ：（1）pH值：含As5+軟水的最佳pH值為58， 硬水則為

13、56，含As3+硬水的最佳pH為8；（2）硬度：含砷軟水除砷效率顯著高于硬水；（3）砷濃度：除砷效率隨砷濃度增高而下降；（4）砷價態(tài)：As5+的除砷率顯著高于As3+的；（5）氧化鋁粒徑：小粒徑的除砷效率顯著高于大粒徑的；（6）運行方式：間歇運行除砷效果優(yōu)于晝夜連續(xù)運行的效果?；钚匝趸X再生工藝 每立方米（約合830kg左右）粒徑0.4mm1.2mm的活性氧化鋁在處理4000多立方米的水后，可以進行再生，再生液可選用1%的氫氧化鈉溶液，用量為濾料體積的4倍左右。 再生后的活性氧化鋁可以重復(fù)利用。粉煤灰吸附法 粉煤灰是一種燃煤產(chǎn)生的一種粉塵廢棄物，具有一定的骨架結(jié)構(gòu)和微孔，對許多物質(zhì)都有一定的吸

14、附作用。粉煤灰吸附法 影響粉煤灰除砷效果的主要因素有： 粉煤灰的高溫焙燒活化 活化焙燒溫度越高，對砷的去除率越高。 吸附時間的影響 一般加入粉煤灰的作用時間越長，去除率越高，不同溫度條件下活化的粉煤灰若無限制延長時間，最終的吸附效果是相同的。 粉煤灰的加入量及粒度的影響，粉煤灰用量越大，去除砷的效果越好。 動態(tài)吸附過程中流速以及多級處理等因素也有影響。 天然沸石具有較大的比表面積,能產(chǎn) 生較大的擴散力,故可用作出色的吸附劑。經(jīng)改性的沸石對砷有很強的去除能力。 在pH 78的條件下,改性沸石的吸附容量 可達8. 5 mg/g,該方法工藝簡單,成本低廉,沒有二次污染。 改性沸石吸附新生態(tài)MnO2

15、：具有較強的氧化性和吸附性，能與水中的砷發(fā)生吸附共沉，從而達到除砷的效果。研究表明新生態(tài)MnO2 對As( )有很好的去除果，其去除率高、作用速度快，去除效果只受pH的影響,是非專性吸附過程。新生態(tài)MnO2 優(yōu)點：該法在處理含砷濃度低的水，特別是高鹽度、砷氟共存的水系時，處理效率高。吸附劑可再生重復(fù)使用，不會對環(huán)境造成二次污染。缺點：作用時間長，處理費用高等。吸附法除砷的優(yōu)缺點高效價廉的吸附材料必將成為日后除砷的主力軍（三）、離子交換法 離子交換法也是一種有效的脫砷方法，其運用于除砷也越來越廣泛。且離子交換法處理量大、操作簡單,非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。 但由于離子交換法投資高，操作較復(fù)雜，原水中含其它鹽量較高時，需對原水進行預(yù)處理需要酸堿再生，再生廢水必須經(jīng)處理合格后排放，存在環(huán)境污染隱患，細(xì)菌易在床層中繁殖，且離子交換樹脂會長期向純水中滲溶有機物。 （四）、其它方法 目前熱門的還有生物除砷法，主要是利用菌種在培養(yǎng)基上培養(yǎng)，產(chǎn)生一種類似于活性污泥的絮凝結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，與砷結(jié)合進行絮凝沉降，然后分離，達到除砷效果。 該法具有除砷效果好，費用低，處理后二次污染小等優(yōu)點，但多用于廢水除砷，而用于飲用水除砷還少見。（四）、其它方法 反滲透法是利用反滲透膜除砷的一種方法。有報道證實反滲透法對五價砷( As5+ ) 的去除率達9