硫酸盐的环境危害及含硫酸盐废水处理技术

杨永红，秦 坤

（新疆轻工职业技术学院， 新疆 乌鲁木齐 830021）

硫酸盐的环境危害及含硫酸盐废水处理技术

杨永红，秦 坤

（新疆轻工职业技术学院， 新疆 乌鲁木齐 830021）

现在处理硫酸盐废水的方法有很多，经过近些年的实践已经取得了初步的成效。首先对硫酸盐废水的诸多危害进行了介绍，进而针对硫酸盐废水的处理问题提出了几个合理的化学处理方案，并对这些方案进行了分析和论述。

硫酸盐；环境危害；硫酸盐废水；化学处理工艺

随着我国经济的快速发展，一些工业企业的规模得到了进一步的扩大，但其生产过程中存在的一些问题也日益凸显，其中最为明显的问题就是生产废水的处理和排放。对于电镀行业来说，电镀废水中存在大量的硫酸盐物质，这些物质如果不能得到很好的处理直接排放到水体中，无论是对于生态环境，还是对于周边的生物都会带来极大的影响。现如今处理硫酸盐废水的方法有很多，经过近些年的实践已经取得了初步的成效，本文就针对硫酸盐废水的处理工艺进行如下的分析和论述。

1 硫酸盐废水的危害

含有硫酸盐的废水一旦被排放到水体中就会对水体造成很大程度的污染。其中，硫酸盐物质会在水体中慢慢扩散，最终在水底进行沉积，产生的沉积层中还有大量的硫酸盐还原菌，这些微生物在水底厌氧的条件下会变得非常活跃、新陈代谢旺盛，得到大量的滋生。随着硫酸盐还原菌这种代谢活动的加快，流入水体的；硫酸盐就会被逐渐还原，其中的SO4

2-就会被还原成为 S2-，这些硫离子会和沉积层中的大部分金属离子结合，产生大量的金属硫化物，这些物质非常难分解，长期存在于水体的底部沉积层。此外, S2-除了能和水体中的金属离子发生化合反应，生成难降解的金属硫化物之外，还能和水体中的一些有机物结合产生一些含硫的有机化合物。硫酸盐废水具体危害还体现在以下几个方面：

1.1 加速了水体中甲基汞的产生

通常水体中会含有一部分的金属离子，其中就包括汞离子，而硫酸盐废水排入到水体中会生成大量的硫离子，这些硫离子非常容易和汞离子发生反应，形成硫汞络合物，这些络合物经过一定的时间，在水体中就会慢慢转化为甲基汞。而同时硫酸盐本身处于一个被还原的过程，这在一定程度上也促进了甲基汞这种物质的生成。甲基汞是一种含剧毒性的金属有机化合物，这种物质在水体中形成会对周围的生态环境和动植物的生长带来极大的隐患。

1.2 改变了水体原有生态调节功能

硫酸盐废水在流入水体的过程中，受到厌氧环境的促进作用，硫酸盐的还原过程会变得非常活跃，成生大量的化学衍生物，这其中就包括硫化氢。H2S这种物质本身具有非常强的毒性，一旦水体中含有这一类物质，就会给水中的各种生物：微生物、鱼类、藻类等带来严重的污染，最终导致各种生物的死亡和灭绝，这就会使水体丧失其所具备的生态调节功能。

1.3 造成了水体中大量金属微量元素的流失

由于硫酸盐废水是含有大量的 SO42-,经过一定的反应这些SO42-会转化成S2-,这些硫离子会和水中的金属离子发生化合反应产生硫化物的沉淀，这就使水体中大量金属微量元素快速流失。而对于水生植物而言，这些微量元素是它们生长中必要的一些元素，微量金属元素的流失在很大程度上抑制了水生植物的生长，最终导致了水体中的生态平衡遭受破坏[1]。

2 硫酸盐废水的处理技术

2.1 化学沉淀法

沉淀法是采用化学法处理各类废水的方法中一种最常见的方法。探究采用化学沉淀法处理含硫酸盐的废水，就得探讨什么物质和SO42-能够发生化合反应生成不易分解的物质。

2.1.1 硫酸钡化学沉淀法

通过硫酸根化合物的溶度积常数调查发现（表1），钡盐能够和硫酸根物质发生反应，生成的硫酸钡化合物本身的溶度计常数是：1.081×10-10，通常情况下硫酸根离子在平衡状态下的浓度大约为1.05 mg/L，从理论上来看，采用钡盐来进行化学沉淀法去除硫酸根离子是可以的。

采用钡盐处理硫酸根离子需要提前进行一次预处理，去除水体中含有的碳酸根离子，这是因为相同反应条件下，钡离子会先和碳酸根离子发生化合反应，然后才会和硫酸根离子发生反应。如果不经过预处理将水体中碳酸根离子去除的话，会造成钡盐的大量消耗，在一定程度上提升了污水处理的陈本。去除水体中的碳酸根离子通常可以采用石灰软化这种处理方法。由于水体中还有一部分的重碳酸根，可以将水体酸碱性调节到5.6左右，在弱酸性的条件下水中的重碳酸根就会逐渐转化成CO2排出水体之外。

此外，由于硫酸钡沉淀形成的时间比较长，需要对其进行控制，如果控制不好的话，硫酸钡沉淀会慢慢转化成硫酸钡胶体，这样就起不到实际的去除硫酸根作用。采用硫酸钡化学沉淀法一方面可以将硫酸根离子的浓度降低的非常低，但同时由于钡盐价格比较昂贵，在处理成本上也存在一些问题。采用这种沉淀法还要注意对水中残留钡离子的去除，否则会对水体造成一定的污染。

2.1.2 硫酸钙化学沉淀法

由于钡盐价格比较贵，因此在实际的生产过程中通常会采用碳酸钙化学沉淀法来去除水中的硫酸盐，但这种方法通常是作为废水处理的预处理过程。采用这种方法是通过钙离子和水中硫酸根离子的化合作用，产生溶解性较差的CaSO4来达到去除废水中硫酸盐的目的。通常情况下，采用硫酸钙化学沉淀法可以将废水中硫酸根的浓度控制在1 600～1 900 mg/L左右，这一浓度达不到国家相关行业的具体排放标准，所以需要进行二次处理，采用硫酸钙化学沉淀法往往被用来进行废水处理的预处理环节[2]。

钙矾石沉淀法是由硫酸钙化学沉淀法引申出来的一种废水处理方法，具体的反应机理如下：

6Ca2++ 3SO4

2-+ 29H2O + 4OH-+ 2AlO2-→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

6Ca(OH)2+ 3Na2SO4+ 26H2O + AlCl3→Ca6Al2（SO4）3（OH）2·6H2O + 6NaCl

采用这种方法首先需要在废水中加入一些石灰对废水的pH值进行调节，在调节过程中一部分的金属离子和碳酸根离子就会被去除，然后再经过沉淀分离，向废水中加入一定量的铝盐，将SO42-转化成溶解性非常差的钙矾石。在生成钙矾石这一过程中，需要将废水的pH值调节在11.4～12.1左右。经过沉淀分离之后，还需要在水中加入一部分的碳酸根物质来去除水中残留的一些钙离子，最后在废水达标排放前还需要将水体调节成中性[3]。

采用这种方法应用于实际的废水处理过程中存在两种处理工艺：Walhalla和Savmin处理工艺。

表1 常见硫酸根化合物溶度积常数调查表Table 1 Common sulfate compound solubility product constant questionnaire

2.1.3 化学沉淀法的相关影响因素

（1）反应时间对处理效果的影响

可以发现，反应时间在60 min左右时对废水中硫酸根处理的效果最好(图1)。

图1 反应时间对处理效果的影响Fig.1 Effect of reaction time on treatment effect

（2）反应温度对处理效果的影响(图2)

图2 反应温度对处理效果的影响Fig.2 Effect of reaction temperature on the efficiency of the treatment

可以发现，废水中硫酸根的处理效果受到温度的影响不是十分明显。

（3）硫酸根初始含量对处理效果的影响(图3)

图3 硫酸根初始含量对处理效果的影响Fig.3 Effect of initial content of sulfate on the treatment effect

可以发现，当废水中硫酸根离子的初始浓度超过1 350 mg/L左右时，处理的效果最好[4]。

（4）铝盐含量对处理效果的影响(图4)

2.2 单质铁还原法

通过英国的研究中心调查研究表明，一些金属单质如：钙、铁、锌、铜、锰等都会和硫化氢发生反应生成沉淀物质，进而到达去除硫化氢的目的。硫酸盐废水在流入水体的过程中，受到厌氧环境的促进作用，硫酸盐的还原过程会变得非常活跃，成生大量的化学衍生物，这其中就包括硫化氢。常见用来处理废水中硫离子的金属是铁，向废水中加入铁单质后可以使水体中的硫离子保持在一个比较低的浓度水平[5]。采用这种方法处理含硫酸盐废水一方面不需要投加其它的化学药剂，节约了处理的成本，另一方面铁盐对于降低氧化还原的电位效应效果十分明显。但这种方法也存在一些缺点：运行成本较高。

图4 铝盐含量对处理效果的影响Fig.4 Effect of aluminum salt content on treatment effect

3 结束语

综上所述，硫酸盐废水对于环境的影响是多方面的，对这一类废水进行有效的处理已经变得迫在眉睫。一方面，有关部门要加大监管力度，尽快完善相关方面的行业标准和法律法规的建设，另一方面，企业也要从自身出发，加强废水处理技术的研究力度，这对于保护生态环境，构建可持续发展的道路具有深远的意义。

［1］朱政, 张银新, 蒋文强, 等. 离子交换法处理含硫酸铜废水的研究[J]. 辽宁化工，2010(08): 99-101.

［2］王海鹰, 彭小玉, 王云燕, 等. 采用复盐法脱除工业废水中的硫酸根[J]. 中南大学学报(自然科学版)，2010(02).

［3］于文波, 胡明成. 硫酸盐的环境危害及含硫酸盐废水处理方法[J].科技信息, 2011(11): 177-178.

［4］李世卿. 原子吸收测钡法间接测定水中硫酸盐的研究[J]. 职业与健康, 2010(13): 56-57.

［5］冯颖，康勇，范福洲，等. 单质铁强化生物还原法处理硫酸盐废水[J]. 中国给水排水, 2005，7(21): 32-33.

Environmental Hazards of Sulfate and Treatment Technology of Sulfate-containing Wastewater

YANG Yong-hong，QIN Kun
（Xinjiang Institute of Light Industry Technoldgy，Xinjiang Urumqi 830021，China）

There are many methods to treat sulfate wastewater. After recent years of practice, these methods have achieved good application results. In this paper, harms of sulfate wastewater were introduced, several reasonable chemical treatment schemes of sulfate wastewater were put forward, and these schemes were analyzed and compared.

Sulfate; Environmental hazards; Sulfate wastewater; Chemical treatment process

TQ 125.1

A

1671-0460（2015）08-2018-03

2015-01-24

杨永红（1971-），女，新疆乌鲁木齐人，高级讲师，工学硕士，2009年毕业于东南大学应用化学专业，研究方向：从事环氧沥青改性、汽油添加剂、环境水处理等技术研究。