低浓度含砷废水处理试验探究

乔爱平，史庆龙，李行德，2，任雪娇，2**

(1.云南大地丰源环保有限公司，云南 昆明 650401;2.云南大地绿坤环保科技有限公司，云南 昆明 650401)

近年来，随着工业的发展，在日常的工业生产过程中产生了大量的含砷废水，很容易造成砷的污染[1-2]。如果水源受到砷污染，人们饮用被污染的水时可导致中毒、死亡或者发生癌变，严重威胁着人类的健康；如果使用被污染的水灌溉土地，会导致砷在地表土壤中的积累，进而导致可食用植物中砷的生物累积，再通过食物最终危害到人类的健康[3]。目前，国内外处理含砷废水的方法很多，包括化学沉淀法、物化法、微生物法等[4]。其中，化学沉淀法是除砷工艺相对成熟的方法，操作简单、去除范围广、效率高。

本文采用复合铁盐、石灰、磷酸盐、PAM进行除砷实验探究，通过添加生石灰到含砷废水中调节pH值，生成亚砷酸钙沉淀或者砷酸钙沉淀，再利用磷酸根能与砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)反应生成高不溶性的络合物。铁盐络合离子能够絮凝、沉降 、吸附砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)，生成的少量铁离子和含砷离子团发生沉淀反应。

此方法运行成本低，方法简单，易于操作，无需氧化；产泥量少，处理彻底，具有很好的经济效益，实现了含砷废水的无害化处置。

1 试验部分

1.1 试验材料

含砷废水来自某化工企业，pH=4.46,ρ(As)=1018 mg/L，复合铁盐、磷酸盐、PAM聚丙烯酰胺(工业级)，石灰为市售生石灰、硫酸(工业级)、雷磁JB-1搅拌器、烧杯。

2 过程与讨论

2.1 复合铁盐加入量对砷去除的影响

取含砷废水 300 g，分别加入3、6、9、12、15、18 g 复合铁盐，加入石灰8～10 g 调节pH值至7～9，再加入0.1%PAM 1 g。充分搅拌 30 min 使其溶解，静置 30 min，过滤，检测滤液中的砷含量。结果见表1。

表1 复合铁盐加入量对砷去除的影响

由表1可知，保持废水体系pH值、搅拌时间不变，随着复合铁盐量的增加，废水中砷浓度不断降低。当复合铁盐加入量为 6 g 时，废水中砷质量浓度降至 3.32 mg/L；继续添加复合铁盐，废水中砷质量浓度基本不变。因此选择复合铁盐加入量为6～9 g，即含砷废水量的2%～3%。

2.2 磷酸盐加入量对砷去除的影响

取含砷废水 300 g，分别加入3、6、9、12、15、18 g 磷酸盐，加入石灰8～10 g 调节pH值至7～9，再加入0.1%PAM 1 g。充分搅拌 30 min 使其溶解，静置 30 min，过滤，检测滤液中的砷含量。结果见表2。

由表2可见，保持废水体系pH值、搅拌时间不变，随着磷酸盐加入量的增加，废水中砷的质量浓度不断降低。当磷酸盐加入量为 9 g 时，废水中砷的质量浓度降至 4.2 mg/L；继续加大磷酸盐的用量，废水中砷的质量浓度基本不变。因此选择磷酸盐加入量为9～12 g，即含砷废水量的3%～4%。

表2 磷酸盐加入量对砷去除的影响

2.3 复合铁盐与磷酸盐配比对砷去除的影响

取含砷废水 300 g，分别加入复合铁盐、磷酸盐，加入石灰8～10 g 调节pH值至7～9，再加入0.1%PAM 1 g。充分搅拌 30 min 使其溶解，静置 30 min，过滤，检测滤液中的砷含量。

表3 复合铁盐与磷酸盐配比对砷去除的影响

由表3可知，保持废水体系pH值、搅拌时间不变。当复合铁盐加入量为含砷废水量的2%～3%，磷酸盐加入量为含砷废水量的3%～4%时，废水中砷的质量浓度降至 0.32 mg/L，达到《污水综合排放标准》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下；当复合铁盐加入量小于含砷废水量的2%～3%，磷酸盐加入量小于含砷废水量的3%～4%时，废水中砷的质量浓度最低降至 0.58 mg/L，达不到《污水综合排放标准》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下；当复合铁盐加入量大于含砷废水量的2%～3%，磷酸盐加入量大于含砷废水量的3%～4%时，废水中砷的质量浓度降至 0.29 mg/L，达到《污水综合排放标准》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下，但是药剂添加量过大；当复合铁盐加入量大于含砷废水量的2%～3%，磷酸盐加入量小于含砷废水量的3%～4%或者复合铁盐加入量小于含砷废水量的2%～3%，磷酸盐加入量大于含砷废水量的3%～4%时，废水中砷浓度都达不到《污水综合排放标准》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下。

2.4 pH值对砷去除率的影响

取含砷废水 300 g，利用石灰、硫酸，分别调节pH值为6、7、8、9、10、11、12，加入复合铁盐 9 g，加入磷酸盐 12 g，再加入0.1%PAM 1 g。充分搅拌 30 min 使其溶解，静置 30 min，过滤，检测滤液中砷含量。结果如图1所示。

图1 pH值对砷去除率的影响

由图1可见，随着含砷废水体系pH值的增加，砷去除率也随之增加，废水中砷浓度也随之下降。当含砷废水体系pH值达到7时，砷去除率达到最大，废水中砷浓度也降至最低；当含砷废水体系pH值为7～9时，砷去除率基本稳定，出水砷浓度也基本稳定；当体系pH>9以后，随着含砷废水体系pH值的增加，砷去除率随之降低，出水砷浓度开始增加。

3 结论

通过添加复合铁盐和磷酸盐，可以在不需要氧化剂加入的条件下就能将含砷废水处理至《污水综合排放标准》GB8978-1996(0.5 mg/L)以下。通过以上试验可得出以下结论：

1)复合铁盐加入量为2%～3%，磷酸盐加入量为3%～4%，石灰加入量5%～20%,调节pH为7～9，PAM加入量为1%的条件下，废水中砷含量从 1018 mg/L 降至 0.32 mg/L，除砷率达99.968%。处理后的废水能达到《污水综合排放标准》GB8978-1996(0.5 mg/L)的要求，处理后产生的污泥能达到《危险废物填埋污染控制标准》GB18598-2019(1.2 mg/L)以下。

2)当体系pH值>10时，砷去除率降低、出水砷浓度增加，可能是因为Ca-As(V)型沉淀的稳定性高于Ca-As(Ⅲ)型沉淀，而含砷废水体系中含有不同浓度的As(V)、As(Ⅲ)，由于试验过程中未添加任何氧化剂，所以不稳定的Ca-As(Ⅲ)型沉淀随着废水体系pH值的增加随之溶解释放出As(Ⅲ)。所以砷去除率降低、出水砷浓度增加。

3)在今后处理含砷废水体系时，可以先将废水进行氧化，再添加上述研究药剂，可能会得到不一样的效果，这为后续研究提供了新的方向和基础。

4)此方法具有运行成本低、方法简单、易于操作、无需氧化、产泥量少、处理彻底、经济效益良好等特点。