含砷廢水處理方案比選(共10頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高濃度含砷廢水處理方案比選國內(nèi)目前處理含高砷、氟及重金屬廢水的方法主要有硫化沉淀法、絮凝共沉淀法、中和沉淀法、鐵氧體法等,應(yīng)用較多的是前兩種。對含砷濃度極高的廢水,采用硫化鈉脫砷, 再與廠內(nèi)其他廢水混合后一并中和處理(貴溪冶煉廠、金隆銅業(yè)有限公司等采用此法) ;對含砷濃度較低的廢水一般采用石灰鐵鹽共沉淀法(葫蘆島鋅廠、安徽金昌冶煉廠、銅陵第一冶煉廠等采用) 。下面就硫化沉淀法、絮凝共沉淀法、中和沉淀法、鐵氧體法進(jìn)行介紹。1. 硫化沉淀法硫化沉淀法是去除廢水中的砷和多種重金屬的常用方法，它的處理機(jī)理是在廢水中加入硫化劑與砷生成難溶的硫化物，沉降分離除去砷。常用的硫化劑有

2、硫化鈉、硫氫化鈉、硫化氫等。對于砷含量較高的酸性廢水，采用硫化法可去除廢水中約99%以上的砷，形成以三硫化二砷為主要成分且含量較高的含砷廢渣，有利于砷的回收利用。但該方法不適用于污水中的微量砷的去除，只適用于對工業(yè)生產(chǎn)的高含量砷的污水進(jìn)行初步除砷，要使工業(yè)污水達(dá)標(biāo)排放，還要輔助使用混凝法等其它方法。而且最好在酸性條件下進(jìn)行，否則沉淀物難以過濾。另外，硫化沉淀后的清液中尚有過剩的S2-排放前要除H2S。硫化劑本身有毒、價貴，因而還限制了它在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。2. 絮凝共沉淀法絮凝共沉法是目前處理含砷廢水用得最多的方法。借助加入（或者原有）的Fe2+，F(xiàn)e3+，Al3+，Mg2+，Mn2+等離子，

3、并用堿（一般是氫氧化鈣）調(diào)到適當(dāng)?shù)腜H。使其水解形成氫氧化物膠體，這些氫氧化物膠體能把AsO43-Ca(AsO2)2、Fe(AsO2)3、CaF2及其它雜質(zhì)吸附在表面，在水中電解質(zhì)的作用下，氫氧化物膠體相互碰撞凝聚，并將其表面吸附物(砷化物)包裹在凝聚體內(nèi)，形成絨狀凝膠下沉，達(dá)到除砷的目的。常用的絮凝劑有鋁鹽(如硫酸鋁、聚合硫酸鋁等)和鐵鹽(如三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵等)。其中，鐵鹽混凝法是利用FeCl3在水溶液中易水解成Fe(OH)3的性質(zhì)，進(jìn)行混凝吸附五價砷的方法。該方法一般采用攪拌，鐵氧化等將三價砷氧化成五價砷，從而達(dá)到除砷目的。林玉琴33等用FeCl3在pH=7的中性水中

4、，將水解生成的Fe(OH)3與紙漿的復(fù)合沉淀物作為吸附劑處理飲用水，經(jīng)實驗室實驗已取得成功。適宜于降低地下水中的砷，使之達(dá)到飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；對Fe、Mn、As共存的地下水，降砷效果尤為顯著。3. 中和沉淀法中和沉淀法是一種應(yīng)用較廣的方法，其機(jī)理主要是往廢水添加堿Ca(OH)2或NaOH，提高溶液pH值，這時砷生成鈣或鈉鹽沉淀，由于砷的固有性質(zhì)，這種方法泥渣沉淀緩慢，且很難將廢水的砷凈化到符合排放標(biāo)準(zhǔn)。在酸性廢水處理中主要的堿性中和劑有：NaOH(燒堿)、Ca(OH)2(熟石灰)、氨水、白云石、石灰石、電石渣等。其中石灰應(yīng)用最為普遍，它價廉易得，中和反應(yīng)效果好。工業(yè)上也常用石灰作為鈣中和沉淀劑。

5、BOTHE和BROWN通過實驗確定，在向含As5+的廢水中投加石灰時，會形成Ca4(OH)2(AsO4)2·4H2O、Ca5(AsO4)3OH和Ca3(AsO4)2等。朱義年等通過混合沉淀和溶解實驗詳細(xì)研究了pH值和Ca與As摩爾比對石灰沉淀法處理高含量含砷廢水的影響。由于石灰與砷化合物作用較慢，生成的偏亞砷酸鈣Ca(AsO2)2顆粒較小，所以反應(yīng)不易完全，除砷效果較差。用石灰作為沉淀劑的最大優(yōu)點是處理成本低、工藝簡單、對含砷較高的污水用此法可得到理想的處理效率，但在含砷廢水處理過程中沉淀析出的砷酸鈣穩(wěn)定性較差，上世紀(jì)80年代的一些研究結(jié)果表明，砷酸鈣與空氣中的二氧化碳接觸會分解成碳

6、酸鈣和砷酸，從而砷重新進(jìn)人溶液中，造成二次污染。NISHIMURA等通過實驗發(fā)現(xiàn)，在高溫下鍛燒可以降低砷酸鈣和亞砷酸鈣的溶解度。在鍛燒過程中，無定形的砷酸鈣和亞砷酸鈣可以轉(zhuǎn)變成晶體結(jié)構(gòu)的砷酸鈣，且鍛燒溫度越高，砷酸鈣的溶解度越小。4. 鐵氧體法鐵氧體法是日本電氣公司(NEC)研究出來的一種從廢水中除去重金屬的工藝技術(shù)，是在含重金屬離子廢水中加入鐵鹽，利用共沉淀法從廢水中制取通訊用的高級磁性材料超性鐵氧體，化學(xué)結(jié)構(gòu)式是Fe3O4。形成理想鐵氧體的條件是廢水中Fe3+：Fe2+=2：1，當(dāng)溶液中含有其他重金屬離子時，這些重金屬離子就取代晶格中的Fe2+位置，形成多種多樣的鐵氧體。砷是具有金屬和非金

7、屬性質(zhì)的兩性物質(zhì)，同樣可以用鐵氧體法處理，該方法的操作過程是將硫酸亞鐵按鐵砷比為2.02.5加入到廢水中，然后加堿調(diào)節(jié)pH值為8.59.0，反應(yīng)溫度為6070，鼓風(fēng)氧化2030分鐘后可生成咖啡色的磁性鐵氧體渣。Nakazawa Hiroshl等研究指出，在熱的含砷廢水中加鐵鹽，在一定pH值下，恒溫加熱1小時，用這種沉淀法比普通沉淀法效果更好。鐵氧體法的優(yōu)缺點：這種方法對砷的去除效率較高，形成的沉淀顆粒大，易于分離，且顆粒不會再溶解，無二次污染的問題。但是鐵氧體法在操作過程中需將廢水加熱到60或更高，存在處理成本較高，操作較為復(fù)雜等問題。方案比選及推薦方案根據(jù)以上論述，初選的四個方案：石灰-鐵鹽

8、共沉淀工藝方案，兩段硫化沉淀工藝方案，鐵氧體法工藝方案以及石灰中和鐵氧體硫化物沉淀聯(lián)合工藝方案。方案一：氧化-石灰中和-鐵鹽共沉淀工藝方案化學(xué)原理（以鐵為例）：2 FeCl33Ca（OH）22Fe（OH）33CaCl2AsO43-Fe（OH）3<=>FeAsO43OH-AsO33-Fe（OH）3<=>FeAsO33OH-當(dāng)pH>10H時,砷酸根、亞砷酸根與氫氧根置換，使一部分砷僅溶于水中，故終點pH值最好控制在10以下。由于氫氧化鐵吸附五價砷的pH值范圍要較三價砷大得多，所需的鐵砷比較小，故在凝聚處理前，將亞砷酸鹽氧化成砷酸鹽，可以提高除砷的效果。方案二

9、：戈爾膜出水深度處理酸性含砷廢水二段二級中和槽的出水水質(zhì)因懸浮物含量較高，且懸浮顆粒中包裹著有害物質(zhì)，出水不能夠直接達(dá)標(biāo)排放。若出水使用圓筒過濾機(jī)進(jìn)行過濾，出水水質(zhì)可達(dá)標(biāo)，但出水穩(wěn)定性不高，渣的含水率高的達(dá)60%以上，不利于中和渣的運(yùn)輸和處置。綜合目前國內(nèi)外應(yīng)用的膜過濾技術(shù)，針對該冶煉技改回收項目的含砷污酸及酸性含砷廢水的最終出水情況，設(shè)計采用戈爾膜處理系統(tǒng)對出水進(jìn)行深度處理。案例：在戈爾膜引進(jìn)應(yīng)用中，銅陵有色金屬(集團(tuán))公司第一冶煉廠是全國首家將戈爾薄膜液體過濾技術(shù)成功應(yīng)用于處理污酸污水的冶煉廠，并且在處理過程中運(yùn)轉(zhuǎn)良好，處理效果明顯有效地提高了出水水質(zhì)，并且節(jié)約了維護(hù)成本。原理：戈爾薄膜過

10、濾技術(shù)與傳統(tǒng)采用的固體顆粒沉降原理不同，它是以膨化聚四氟乙烯薄膜為濾料，達(dá)到真正的表面過濾效果，能將液體中的微小顆粒全部截留在薄膜的表面。當(dāng)薄膜表面的濾餅達(dá)到一定的厚度后，在控制器的控制下，過濾器會自動地以秒計時一，對膜表面進(jìn)行反沖洗，濾餅被徹底地從膜表面清理干凈。這樣，就完成了一個過濾周期，使得整個過濾基本連續(xù)運(yùn)行，提高了工作效率。采用戈爾薄膜液體過濾技術(shù)與傳統(tǒng)的過濾技術(shù)相比，戈爾膜工藝先進(jìn)，能有效縮短流程;采用一級固化，一次完成固液分離，原、輔材料種類較少，無需其他附屬設(shè)備。同時具有極佳不粘性和極小摩擦系數(shù)的濾膜，避免了濾膜的堵塞;極高的濾膜孔隙率，保證了高通量;過濾精度高，能有效過濾液體

11、中所有懸浮物，保證清水回用，過濾效率高，副產(chǎn)品單一;在膜反沖洗時可用低壓反沖洗，大大降低能耗;投資省、運(yùn)行成本低，分別僅為傳統(tǒng)工藝的二分之一和三分之一;并且戈爾膜工藝占地面積小，可有效縮短施工期。戈爾膜過濾器工作原理如圖所示方案三：中和-鐵鹽-硫化物沉淀三級聯(lián)合處理工藝工藝流程：通過加入不同的藥劑,控制不同的pH值,得到不同的產(chǎn)物,最終實現(xiàn)處理后的污水能達(dá)標(biāo)排放之目的。一級中和通過加入10%Ca(OH)2,控制pH值為23,用以提取一部分合格的石膏;二級中和通過加入10%Ca(OH)2,控制pH值為1011,同時加入10%FeSO4·7H2O及絮凝劑并通入曝氣,用以達(dá)到除去氟、砷及鋅

12、、鉛等重金屬的目的;三級中和首先通過加10%H2SO4調(diào)節(jié)pH值為56,同時加入10%Na2S及10%FeSO4·7H2O進(jìn)一步去除砷、汞和微量的重金屬,最后通過加入10%NaOH調(diào)節(jié)pH值為78;中和后的廢水經(jīng)過砂濾塔過濾,實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放、回收利用。主要設(shè)備：由于這種污水處理方法主要是通過控制pH值來實現(xiàn)的,所以對其的控制很嚴(yán)格。我們在涉及pH值控制的部分均采用日本生產(chǎn)的pH在線分析儀監(jiān)測,將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)與可編程邏輯控制器(PLC)相聯(lián),由計算機(jī)自動控制藥劑的加入量。再有,一級中和采用了2臺全自動立式離心機(jī)分離石膏,二、三級中和采用了2臺全自動板框壓濾機(jī)濾出重金屬化合物沉淀,同時在二

13、級中和部分還采用了2臺空氣壓縮機(jī),用來提供曝氣,曝氣量為3m3/min。最后為了去除污水本身及各級中和過程形成的固體懸浮物,在三級中和的后部設(shè)置了一個砂濾塔,以保證處理后水中的懸浮物達(dá)標(biāo)。主要構(gòu)筑物：在構(gòu)筑物方面,主要是設(shè)置了一個大的藥劑配制廠房,用以Ca(OH)2和FeSO4·7H2O原料的儲存和配制,另一個主要建筑是辦公廠房,里面有一個用來配制Na2S、絮凝劑及其他藥劑的藥劑室,以及離心機(jī)室、壓濾機(jī)室、配電室、主控室、操作室、分析室等。在污水處理現(xiàn)場,主要有一、二、三級中和各自的中和槽、濃密池、清水池等。對上述方案進(jìn)行比較方案四：硫化法+石灰石二段中和法硫化法+石灰石二段中和法處

14、理復(fù)雜精金礦冶煉污酸廢水是一種新型的處理工藝組合的應(yīng)用，該工藝中用到的主要設(shè)備為濃密機(jī)、石灰石漿化槽和壓濾機(jī)，這些設(shè)備的造價較低，運(yùn)行維護(hù)較為簡單，在運(yùn)行過程中也會出現(xiàn)設(shè)備腐蝕、漏酸等現(xiàn)象，但總體運(yùn)行較為穩(wěn)定，工藝事故發(fā)生率小。在此法處理過程中實現(xiàn)一步硫化替代分步硫化，根據(jù)銅、汞、砷硫化物溶度積不同，理論上可通過控制硫化反應(yīng)階段的pH值和氧化還原電極電位。二段配合處理過程中，能使銅、汞元素先沉淀，砷后沉淀去除，更有利于銅、汞、砷的深度綜合利用。同時兩段中和處理后，出水呈堿性，可與全廠酸性廢水中和進(jìn)行后續(xù)處理，在深化處理的同時，使堿性出水得到了有效地利用。同時，進(jìn)過二段處理后，出水水質(zhì)在汞、砷、

15、氟等多項元素指標(biāo)上均能達(dá)標(biāo)，相對于其他工藝來說，工藝流程較為簡練。含砷污酸的二段處理方法雖然分為兩個處理階段，但在工藝流程設(shè)計上是連續(xù)進(jìn)行的。制酸車間及電解凈液車間排出的污酸集中送至原液貯槽，原液貯槽設(shè)置在污酸污水處理站，作用相當(dāng)于調(diào)節(jié)池。污酸原液用原液泵送至硫化氫吸收塔，硫化氫吸收塔主要功能是吸收硫化氫反應(yīng)槽產(chǎn)生的硫化氫(H2S)氣體。吸收處理完的廢酸自流進(jìn)硫化反應(yīng)槽，在硫化反應(yīng)槽內(nèi)投加飽和Na2S溶液，反應(yīng)去除Hg、As離子。飽和Na2S溶液的投加量參照試驗研究確定的最佳投藥量，即每噸水中投加的飽和NaZS溶液量為4一5L。經(jīng)流化槽反應(yīng)后的水自流進(jìn)硫化段濃密機(jī)。濃密機(jī)上清液進(jìn)下段處理，底流

16、用泵加壓送至硫化渣壓濾機(jī)，經(jīng)壓濾機(jī)脫水后，其渣為硫化渣，汽車外運(yùn)可回收或返回原料配料倉。壓濾機(jī)濾液與濃密機(jī)上清液一并進(jìn)下段處理。硫化氫吸收塔內(nèi)的硫化氫氣體用風(fēng)機(jī)送至除害塔，用堿液處理。一段硫化法處理工藝經(jīng)硫化處理后的廢酸自流進(jìn)入污酸貯槽，然后用污酸泵送至中和槽，進(jìn)行二段中和處理。中和槽是二段處理的主要反應(yīng)場所，在中和槽內(nèi)投加純度為93%的石灰石藥劑，使石灰石的主要成分CaCO3與污酸中的酸(主要為H2S04)進(jìn)行污酸中和，控制pH為8左右，同時主要成分CaCO3與污酸中殘留的中As反應(yīng)生產(chǎn)沉淀，并與班反應(yīng)生成CaF2，反應(yīng)后的混合漿液自流至污酸濃密機(jī)。在濃密機(jī)中進(jìn)行沉淀分離，濃密機(jī)上清液進(jìn)下一階段酸性污水處理程序，底流用泵揚(yáng)至污酸壓濾機(jī)，經(jīng)壓濾機(jī)脫水后，生成含Ca3(As04)2、Ca3(As02)2、CaF:及石灰石雜質(zhì)的渣質(zhì)，其渣質(zhì)為石膏，這里生成的石膏經(jīng)反復(fù)脫水處理后外運(yùn)回收利用，實現(xiàn)處理雜質(zhì)零排放，有效資源的回收重復(fù)利用。壓濾機(jī)濾液與濃密機(jī)上清液一并自流進(jìn)入酸性污水處理調(diào)節(jié)池，進(jìn)入下一段處理階段酸性廢水處理階段，去除砷及重金屬離子等有害物質(zhì)，進(jìn)一步凈化處理酸性廢水，使出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。二段石灰中和處理流程如圖所示：經(jīng)過投加石灰進(jìn)行石灰中和，使得經(jīng)二段處理法處理后的污酸呈弱堿性，同時去除了污酸中95%的雜質(zhì)、顆粒物