专利名称：一种含砷废水的深度处理方法
技术领域：
本发明涉及一种含砷废水以及砷污染地下水或饮用水的深度处理方法，特别是一种应用于含砷废水深度处理的预氧化-复合混凝沉淀-过滤新方法。
背景技术：
砷及其化合物均有剧毒，其中三价砷比五价砷毒性更强，并被国际防癌研究机构确定为第一类致癌物。砷污染主要来源于采矿、冶金、化工、化学制药、农药生产、玻璃加工、 制革的行业的产生的废水和废渣。由于砷主要通过饮用水危害人体健康，欧美、日本和中国等国家都已经将砷列为优先控制的水污染物之一。美国环保总署规定饮用水中砷含量低于 10 μ g/L，并将长期目标定在低于2 μ g/L ;世界卫生组织也将饮用水砷含量标准定为低于 10 μ g/L,而我国也从2007年开始规定饮用水中砷含量由原来的50 μ g/L降低到10 μ g/L。
目前对于高浓度含砷废水可以通过石灰中和法、硫化沉淀法和铁盐絮凝沉淀法等提取砷，制备砷及其化合物。对于低浓度的含砷废水主要采用铁盐沉淀、萃取、离子交换和吸附等方法处理。其中萃取法存在萃取剂残留二次污染问题；离子交换和吸附法再生和脱附工艺复杂，成本较高，难于大规模应用；而铁盐沉淀法相对工艺简单，实际应用效果较好。 中国专利(授权号CN1100008C)提出一种氧化-钙盐沉淀-铁盐絮凝沉淀无害化处理含砷废水的方法，但是由于单独采用铁盐沉淀法生成的砷酸铁沉淀颗粒较小，沉淀分离时间长， 且生成污泥量大，处理后水中砷含量难于保证达到世界卫生组织要求的饮用水标准。中国专利(公开号CN101475252A)提出一种铁盐结合膨润土处理含砷废水的方法，能够通过砷酸铁沉淀、羟基铁混凝和膨润土吸附等多种机制实现水中五价砷的去除，但仍然难达到我国和世界卫生组织对饮用水中砷含量的要求。因此，为了解决砷污染问题从而保证地下水和饮用水安全，开发一种高效的处理低浓度含砷废水或砷污染水源的技术十分有必要。发明内容
本发明克服了现有含砷废水处理技术的局限性，提供了一种预氧化-复合混凝沉淀-过滤处理含砷废水新方法。
本发明提供的预氧化-复合混凝沉淀-过滤处理含砷废水新方法的原理如下
在废水中含有三价砷的情况下，先在废水中添加氧化剂将三价砷氧化为五价砷， 通过酸或碱调节在pH = 6 8下，五价砷以砷酸根形式存在，并通过添加三价铁生成砷酸铁沉淀，同时铁盐水解生成羟基铁促进砷酸铁凝聚沉降，并加入有机高分子絮凝剂，加速絮体生长和快速沉降，上清液进入过滤装置过滤后，已经达到我国以及国际卫生组织规定的饮用水中砷含量的标准(< 10 μ g/L)。
本发明提供的一种预氧化-复合混凝沉淀-过滤处理含砷废水新方法，其步骤如下
如附图1所示，对于实际或配制含砷废水(I)，在废水中含三价砷的情况下，在反应池(2)中添加一定量的氧化剂(4)预氧化，用搅拌桨 (3)搅拌反应5 60min，使三价砷全部转化为五价砷，对于含五价砷废水不需要预氧化步骤，然后加入一定量的铁盐水溶液(5)，并加酸(6)或碱(7)调pH = 6 8，控制Fe/As摩尔比为5 50，快速搅拌O.1 Imin, 再加入O.1 10mg/L有机高分子絮凝剂(8),快速搅拌O.1 Imin,慢速搅拌5 IOmin, 沉淀10 30min,从底部排出污泥(9),上清液进入过滤装置过滤后，出水(12)达标排放。 所述的氧化剂为臭氧、空气(氧气)、过氧化氢中一种；所述的铁盐为氯化铁、聚合硫酸铁中的一种，铁盐在水中质量百分浓度为I 10% ;所述的酸为盐酸、硫酸中的一种，碱为氢氧化钠、氧化钙、碳酸钠中的一种；所述的有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺水溶液的浓度为O. 01 O. 1% ;所述的过滤装置为沙滤池(10)或滤膜/滤袋(11)。所述的沙滤池中滤料为石英砂，采用重力为动力的自然过滤方式；所述的滤袋的材料为纤维滤布，滤布孔径为100 200目；采用重力为动力的自然过滤方式；所述的滤膜采用中空纤维膜组件，膜成分为聚偏二氯乙烯(PVDF)，膜孔径为O. 2 O. 5 μ m，采用真空泵为动力的负压式过滤方式。
与现有技术相比，本发明优点在于本发明结合氧化、沉淀、混凝和过滤多种工艺的优点，预氧化过程将三价砷全部转化为五价砷，强化砷酸铁沉淀生成，有机高分子絮凝剂加入有利于砷酸铁聚集沉降，缩短沉降时间，增加对砷去除效率，后续的过滤装置能够有效去除部分悬浮态固体微粒，从而保证处理后水中砷含量达到国际卫生组织规定的饮用水标准(< 10 μ g/L)。本发明对低浓度含砷废水或砷污染水源处理污泥产量少、处理成本低、操作简单、砷去除效率高。
图1为本发明的简化结构示意其中1含砷废水2反应池3搅拌桨4氧化剂5铁盐溶液6酸7碱 8有机高分子絮凝剂9污泥10沙滤池11滤膜/滤袋12出水具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明的技术方案进一步描述。
实施例1 :
本发明方法对IL含lmg/L三价砷配制废水进行处理。
在反应池中通入5mg/L臭氧,搅拌反应5min,然后加入150mg/L 10%的氯化铁溶液，并加氢氧化钠调pH = 8,快速搅拌O.1min,再加入O. lmg/L O.1 %的聚丙烯酰胺溶液,快速搅拌O.1min,慢速搅拌5min,沉淀IOmin,污泥分离后,上清液进入沙滤池过滤。处理后废水 As 含量为 O. 008mg/L, Fe 含量为 O. 02mg/L, pH = 7. 5。
实施例2:
本发明方法对IOL含10mg/L三价砷配制废水进行处理。
在反应池中通入100ml/min空气,搅拌反应60min,然后加入500mg/L 1%的聚合硫酸铁溶液，并加氧化韩调pH = 6,快速搅拌Imin,再加入lmg/L O.1 %的聚丙烯酰胺溶液, 快速搅拌Imin,慢速搅拌IOmin,沉淀30min,污泥分离后,上清液滤膜过滤。处理后废水As 含量为 O. 009mg/L, Fe 含量为 O. O lmg/L, pH = 6. 8。
实施例3:
本发明方法对100L含100mg/L三价砷配制废水进行处理。
在反应池中加入100mg/L过氧化氢，搅拌反应lOmin，然后加入1000mg/L10%的聚合硫酸铁溶液，并加碳酸钠调pH = 7,快速搅拌Imin,再加入10mg/L O.1 %的聚丙烯酰胺溶液，快速搅拌Imin,慢速搅拌IOmin,沉淀30min,污泥分离后,上清液进入滤袋过滤。处理后废水 As 含量为 O. 005mg/L, Fe 含量为 O. O lmg/L, pH = 6. 8。
实施例4
本发明方法对IOL含lmg/L五价砷实际采矿废水进行处理。
在反应池中加入150mg/L 10%的氯化铁溶液，并加硫酸调pH = 7，快速搅拌 O.1min,再加入O. 5mg/L O. 1%的聚丙烯酰胺溶液,快速搅拌O. 5min,慢速搅拌5min,沉淀 IOmin,污泥分离后,上清液进入沙滤池过滤。处理后废水As含量为O. 004mg/L, Fe含量为 O. 02mg/L, pH = 7. 2 ο
实施例5
本发明方法对IOOL含12mg/L五价砷实际采矿废水进行处理。
在反应池中加入500mg/L 10 %的聚合硫酸铁溶液，并加盐酸调pH = 6,快速搅拌Imin,再加入2mg/L O. 01%的聚丙烯酰胺溶液,快速搅拌O. 5min,慢速搅拌IOmin,沉淀 30min,污泥分离后，上清液进入滤袋过滤。处理后废水As含量为O. 007mg/L, Fe含量为O.009mg/L, pH = 6. 4。
实施例6
本发明方法对1000L含102mg/L五价砷实际采矿废水进行处理。
在反应池中加入1000mg/L 10%的聚合硫酸铁溶液，并加盐酸调pH = 7，快速搅拌Imin,再加入10mg/L O. 01 %的聚丙烯酰胺溶液,快速搅拌O. 5min,慢速搅拌IOmin,沉淀30min，污泥分离后，上清液进入滤膜过滤。处理后废水As含量为O. 012mg/L,Fe含量为O.008mg/L, pH = 7. 4。
实施例7:
本发明方法对1000L含9. 3mg/L三价砷实际硫酸厂废水进行处理。
在反应池中通入100mg/L氧气，搅拌反应5min，然后加入500mg/L 10%的氯化铁溶液，并加氢氧化钠调PH = 8，快速搅拌O. lmin，再加入2mg/L O.1 %的聚丙烯酰胺溶液，快速搅拌O.1min,慢速搅拌5min,沉淀IOmin,污泥分离后,上清液进入沙滤池过滤。处理后废水 As 含量为 0. 007mg/L, Fe 含量为 0. 04mg/L, pH = 7. 2。
权利要求
1.一种预氧化-复合混凝沉淀-过滤处理含砷废水的方法，其特征在于，在废水中含三价砷的情况下，在反应池中添加一定量的氧化剂预氧化，搅拌反应5-60min,使三价砷全部转化为五价砷，对于只含五价砷废水不需要预氧化步骤，然后加入一定量的铁盐水溶液，并加酸或碱调pH = 6 8,控制Fe/As摩尔比为5 50,快速搅拌0.1 Imin,生成砷酸铁沉淀，同时铁盐水解生成羟基铁促进砷酸铁凝聚沉降，再加入0.1 10mg/L有机高分子絮凝剂水溶液，快速搅拌0.1 Imin,慢速搅拌5 IOmin,沉淀10 30min,从底部排出污泥后，上清液进入过滤装置过滤后排放。
2.根据权利要求1所述的预氧化-复合混凝沉淀-过滤处理含砷废水的方法，其特征在于所述的氧化剂为臭氧、空气、氧气和过氧化氢中ー种。
3.根据权利要求1所述的预氧化-复合混凝沉淀-过滤处理含砷废水的方法，其特征在于所述的铁盐为氯化铁和聚合硫酸铁中的ー种，铁盐在水中质量百分浓度为I 10%。
4.根据权利要求1所述的预氧化-复合混凝沉淀-过滤处理含砷废水的方法，其特征在于所述的酸为盐酸和硫酸中的ー种。
5.根据权利要求1所述的预氧化-复合混凝沉淀-过滤处理含砷废水的方法，其特征在于所述的碱为氢氧化钠、氧化钙和碳酸钠中的ー种。
6.根据权利要求1所述的预氧化-复合混凝沉淀-过滤处理含砷废水的方法，其特征在于所述的有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺水溶液的浓度为0. 01 0.1 %。
7.根据权利要求1所述的预氧化-复合混凝沉淀-过滤处理含砷废水的方法，其特征在于所述的过滤装置为沙滤池或滤膜或滤袋；所述的沙滤池中滤料为石英砂，采用重力为动カ的自然过滤方式；所述的滤袋的材料为纤维滤布，滤布孔径为100 200目；采用重力为动カ的自然过滤方式；所述的滤膜采用中空纤维膜组件，膜成分为聚偏ニ氯こ烯(PVDF)，膜孔径为0. 2 0. 5 ii m，采用真空泵为动力的负压式过滤方式。
全文摘要
一种预氧化-复合混凝沉淀-过滤处理含砷废水的方法，属于废水处理技术领域。在废水中含三价砷的情况下，在反应池中添加一定量的氧化剂预氧化，使三价砷全部转化为五价砷，对于只含五价砷废水不需要预氧化步骤，然后加入一定量的铁盐水溶液，控制Fe/As摩尔比为5～50，并加酸或碱调pH＝6～8，快速搅拌0.1～1min，生成砷酸铁沉淀，同时铁盐水解生成羟基铁促进砷酸铁凝聚沉降，再加入0.1～10mg/L有机高分子絮凝剂水溶液，快速搅拌0.1～1min，慢速搅拌5～10min，沉淀10～30min，底部排出污泥，上清液进入沙滤池、滤膜或滤袋过滤后，出水外排。处理后水中砷含量低于国际卫生组织规定的饮用水标准(＜10μg/L)，污泥产量少，成本低，该方法可用于含砷工业废水深度处理、砷污染的地下水或饮用水处理。
文档编号C02F1/56GK103043812SQ201110308990
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者李海涛, 谢波, 惠觅宙, 樊亚超 申请人:中国科学院过程工程研究所