工業(yè)含砷廢水的處理技術(shù)進(jìn)展

吳 妍

遼寧廣播電視大學(xué)（沈陽(yáng) 110034）

1 含砷廢水處理方法

由于人類(lèi)對(duì)金屬礦山的大規(guī)模開(kāi)采、生產(chǎn)及含砷礦物使用等原因，世界范圍內(nèi)砷污染的現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。含砷廢水的處理方法主要分為物理法、生化法和化學(xué)法。目前，較為常用的有離子交換法、濕法提砷、吸附法、鐵鹽沉砷。

1.1 離子交換法

離子交換法主要是利用廢水溶液通過(guò)樹(shù)脂時(shí)，樹(shù)脂顆粒和廢水之間的界面間離子發(fā)生相互交換反應(yīng)達(dá)到去除水中有害離子的目的。Suzuki等（1997）采用單斜晶水合鋯氧化物填充多孔樹(shù)脂，可將廢水中砷濃度降至 0.1 mg·L-1。Anirudhan等制成了一種新型的陰離子交換劑(CP-AE)，當(dāng)初始As (V)濃度為1 mg L-1時(shí)，其對(duì)As (V)的最大去除率可以達(dá)到99.2 %。采用離子交換原理制備的離子交換纖維，對(duì)于三價(jià)砷的處理效果較好，且處理速率較高，通過(guò)堿溶液洗脫后可以進(jìn)行再生利用。

離子交換法處理含砷廢水時(shí)具有可回收利用等優(yōu)點(diǎn)，該方法常用于檢測(cè)時(shí)分離水樣中 As(V)和As (III)的預(yù)處理以及廢水中砷的回收。但其最大缺陷在于填充樹(shù)脂的再生成本高，一次性投資大，操作工序煩瑣，難以企業(yè)化，不適宜處理大量高濃度含砷廢水。

1.2 生化法

生物法是近年來(lái)發(fā)展最快的含砷廢水處理方法之一，該方法主要利用微生物或植物對(duì)廢水中的砷進(jìn)行吸收、蓄積甚至轉(zhuǎn)化過(guò)程，來(lái)達(dá)到去除砷的目的。生物法與其他廢水除砷方法相比較具有成本較低、不需要添加化學(xué)試劑、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但是對(duì)于利用植物來(lái)處理含砷廢水而言，植物生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，對(duì)含砷廢水的吸收速度較慢。同時(shí)需結(jié)合土壤來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)化過(guò)程，并且對(duì)于處理含砷廢水后的高砷植物的處置也是十分復(fù)雜的過(guò)程，所以目前來(lái)看，通過(guò)種植植物處理大規(guī)模的含砷廢水的可行性仍有待商榷。

利用微生物處理含砷廢水時(shí)，由于微生物的培養(yǎng)周期較長(zhǎng)，并且微生物除砷的機(jī)理正處于起步階段，因而加強(qiáng)微生物除砷機(jī)理研究與工藝開(kāi)發(fā)研究具有重大的實(shí)際意義。

1.3 濕法提砷

濕法提砷是消除生產(chǎn)過(guò)程中砷環(huán)境污染的根本途徑。在傳統(tǒng)的濕法提砷[As(III)→As(V)→As(III)→As]基礎(chǔ)上，研究人員提出了一種技術(shù)途徑更短[As(III)→As(III)→As]的濕法提砷新方法，消耗降低，經(jīng)濟(jì)效益得到提高。

1.4 吸附法

吸附法是以具有高比表面積、不溶性固體材料作吸附劑，通過(guò)物理、化學(xué)吸附作用或離子交換作用等將水中的砷污染物固定在自身表面上，達(dá)到除砷的目的。在使用吸附法處理含砷廢水的工程中，吸附劑的選用是關(guān)鍵，需要考慮操作的難易，生產(chǎn)的成本，吸附能力，以及再生的能力等諸多因素。常用的吸附劑有含鐵吸附劑廢物料、活性炭、粉煤灰、天然材料、納米材料、地質(zhì)材料及活性氧化鋁等。

使用吸附法處理含砷廢水過(guò)程中，砷的吸附量與所用吸附劑自身的特性有關(guān)，吸附能力與吸附劑表面積成正比；吸附量同時(shí)也與吸附條件有關(guān)，如溶液的酸堿度、溫度、吸附時(shí)間和廢水中砷濃度等。

總體而言，吸附法適用于大量砷污染較低的水處理體系如地下水砷污染體系，可將廢水中的砷濃度降到最低水平而不增加鹽濃度，吸附劑種類(lèi)多等優(yōu)點(diǎn)。但是國(guó)內(nèi)外眾多文獻(xiàn)研究結(jié)果表明，大多數(shù)的吸附劑只能有效地吸附As (V)，而對(duì)As (III)的吸附能力相對(duì)較弱，回收困難，不易再生。大多數(shù)吸附劑對(duì)As(V)有很高的吸附選擇性，但是對(duì)As(III)的吸附效果很有限，通常需要使用氧化劑將 As(III)氧化為五價(jià)砷，然后去除。此外，當(dāng)水體中某些常見(jiàn)離子(如磷酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、氯化物以及氟化物等)含量較大時(shí)，可以與砷發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附作用，從而導(dǎo)致砷的去除效率下降。

1.5 鐵鹽沉砷

鐵鹽除砷是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的除砷技術(shù)，相關(guān)研究也較多。其過(guò)程是向含砷廢水中加入一定量的硫酸亞鐵（或高鐵），鼓風(fēng)攪拌，加堿調(diào)pH值至8.0左右，反應(yīng)一定時(shí)間，采取特殊工藝，利用空氣中的氧將部分三價(jià)砷氧化成五價(jià)砷，同時(shí)將亞鐵氧化成高鐵，混凝沉淀除去砷。

在鐵鹽除砷過(guò)程中通常采用較為常見(jiàn)的石灰作為中和劑。加入的石灰不僅能升高溶液pH值，有助于形成氫氧化鐵膠體，強(qiáng)化砷的去除，還能與溶液中的硫酸根離子結(jié)合形成溶解度較低的石膏，脫除溶液中絕大部分硫酸根。

1.6 鈣鹽沉砷

石灰沉淀法是處理工業(yè)含砷廢水常用的一種沉淀方法。其基本原理是向含砷廢水中加入大量的堿(氧化鈣或熟石灰等)，提高其pH值，生成溶解度較低的多種亞砷酸鈣和砷酸鈣沉淀，從而達(dá)到廢水中除砷的目的。

2 結(jié) 語(yǔ)

目前處理高濃度工業(yè)含砷廢水使用最為廣泛的一種方法是鐵鹽沉淀法尤其是鐵砷共沉淀法。其具有工藝簡(jiǎn)單、投資低等特點(diǎn)，可以很好的使工業(yè)污水達(dá)到國(guó)家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)（Sorg et al,1978）但此方法除砷過(guò)程中產(chǎn)生的含砷廢渣穩(wěn)定性仍有待于研究。人們更多地關(guān)注含砷廢水的除砷效果，而對(duì)于含砷固體廢棄物中砷的化學(xué)形態(tài)及長(zhǎng)期堆存穩(wěn)定性一直缺乏清楚認(rèn)識(shí)。因此，需要進(jìn)一步地優(yōu)化或研發(fā)除砷固砷新方法。

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