高砷酸性廢水治理工藝研究

李輝

摘 要：本文通過用硫化鈉法+石灰鐵鹽、石灰鐵鹽法+電化學法，對云錫某鉛冶煉企業(yè)高砷酸性廢水處理試驗，研究探索適宜的治理工藝，通過對比分析，采用石灰鐵鹽法+電化學法在穩(wěn)定性、先進性等方面優(yōu)勢明顯，并且有利于廢水進入深度處理回用。

關鍵詞：高砷酸性廢水；治理工藝；試驗與研究；治理工藝比較

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.045

0 引言

砷是一種劇毒的物質，對人體和環(huán)境危害大，屬國家一類污染物，最高允許排放質量濃度為0.3mg/L，而常見的銅、鉛、鋅、錫的硫化精礦中，多伴生有一定數(shù)量的砷，經(jīng)熔煉其中大部分硫、砷被氧化揮發(fā)進入氣體，淋洗凈化后生成含砷的酸性廢水，其中大多為三價狀態(tài)的砷，要處理這類廢水并使之達到排放標準是非常困難的。

云錫某鉛冶煉企業(yè)2010年7月建成投產(chǎn)，處理物料含砷原設計﹤0.3%，從2013年4月開始，由于處理物料變化，含砷上升至0.7%以上，最高超設計值5倍以上，原設計采用硫化法+石灰鐵鹽法工藝進行處理，當砷含量升高后，不能滿足生產(chǎn)和環(huán)保要求，須對治理工藝研究改進完善。

1 現(xiàn)狀及其工藝流程

（1）現(xiàn)工藝流程。已建有完整的污水處理系統(tǒng)。污酸處理：采用硫化處理工藝；處理物料為污酸和尾氣處理堿洗混合液；處理規(guī)模250m3/d；中和處理：采用一級石灰鐵鹽處理工藝；處理物料為污酸處理出液和一般酸性廢水；理規(guī)模900m3/d；深度處理：采用一體化凈水器處理工藝；處理物料為中和處理出液和生產(chǎn)廢水；處理規(guī)模2100m3/d。（2）運行情況。該工藝2013年處理物料、污酸含砷量在設計范圍，污酸污水處理水質能夠達標。2013年4月22日開始，污酸中砷含量高，連續(xù)運行就難處理達標。當頂吹爐處理的鉛物料含砷﹥1.0%，污酸含砷﹥12000mg/L以上，即使污酸量小于設計量，現(xiàn)工藝也無法處理砷達標，需要治理改進。

2 高砷酸性廢水治理工藝

對于高砷污酸，目前國內(nèi)通常采用硫化法+石灰鐵鹽法、石灰鐵鹽+電化學法、生物制劑+石灰鐵鹽法組合工藝進行處理。

2.1 硫化鈉法

高濃度的含砷污酸多采用硫化法在酸性條件下進行預處理，現(xiàn)工藝通過電位值控制往含砷廢水中添加Na2S溶液，使廢水中的銅、砷等離子經(jīng)硫化反應生成CuS和As2S3等沉淀物，通過沉降和固液分離后以濾餅形式回收。

2.2 石灰鐵鹽法

砷酸鹽和亞砷酸鹽與大多數(shù)多價金屬特別是鐵離子能形成穩(wěn)定的絡合物，這些絡合物被金屬氫氧化物凝聚物所吸附共沉。這也是多使用氫氧化鐵處理含砷廢水的主要原因之一。用此法處理砷酸鹽（即五價砷）比處理亞砷酸鹽（三價砷）效果好。

2.3 電化學法

電化學法是在電場的作用下，是以鐵金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產(chǎn)生Fe等離子，在經(jīng)一系列水解、聚合及絮凝劑的氧化過程，形成各種羥基絡合物、多核羥基絡合物以至氫氧化物，使污水中的膠態(tài)雜質、懸浮雜質凝聚沉淀而分離；同時，帶電的污染物顆粒在電場中泳動，其部分電荷被電極中和而促使其脫穩(wěn)聚沉。其原理為：電化學法中常用的電極材料為鋁或鐵，在陽極和陰極之間通以直流電，發(fā)生的電極反應。

2.4 生物制劑法

生物制劑是以硫桿菌為主的復合功能菌群代謝產(chǎn)物與其它無機化合物進行組分設計，富含大量羥基、巰基、羧基、氨基等功能基團組的水處理劑。可直接用于酸性廢水的處理， 彌補了傳統(tǒng)氫氧化物沉淀法不宜在酸性條件下使用的不足。但在砷濃度30g/L以上的污酸沒有生產(chǎn)應用實例。

為此，因生物制劑在高砷酸性廢水沒有生產(chǎn)應用，選擇有工業(yè)應用的硫化法+石灰鐵鹽法、石灰鐵鹽+電化學法的組合進行比較。

3 試驗

3.1 試驗的目的

（1）試驗工藝處理高砷酸性廢水主要污染物出水水質能否達到《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》限值要求，能否滿足現(xiàn)生產(chǎn)廢水深度處理進水水質要求。（2）通過試驗結果分析比較，選擇適宜的治理工藝，對高砷酸性廢水治理工藝改進方案設計提供依據(jù)和數(shù)據(jù)資料。

3.2 二級硫化法處理試驗

針對污酸砷含量升高后，一級硫化法無法滿足處理要求的情況下，采用二級硫化鈉法進行小試驗探索，即一級加硫化鈉反應完成后，沉淀過濾，濾液再加硫化鈉反應，沉淀過濾后濾液進入下段工藝。

3.3 石灰鐵鹽法+電化學法組合工藝試驗

污酸經(jīng)石灰鐵鹽+電化學處理后廢水，以及綜合污水直接進電化學處理后廢水經(jīng)達到《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》中As、Cd、Pb、Zn等重金屬的指標；出水電導率在5480～9033μS/cm之間，經(jīng)堿軟化除鈣后，能達到廢水深度處理要求；污酸處理氟的去除率>98.7%，含氟在15.9～21.45mg/L，未達到試驗出水水質指標（<8mg/L）要求，需要在保證除砷石灰用量的前提下，適量增加石灰投加量，提高氟的去除率，確保處理達標。

4 結語

（1）用二硫化法+石灰鐵鹽法處理污酸存在著：因酸度低，除砷還需加硫酸保持反應PH值，不經(jīng)濟；反應過程會產(chǎn)生硫化氫、二氧硫有害氣體，存在環(huán)境安全隱患。（2）用石灰鐵鹽+電化學法處理污酸，酸度低利于石灰鐵鹽預處理，而實現(xiàn)穩(wěn)定達標的關鍵工藝是電化學工藝裝置，整個工藝僅控制PH值、電流、電壓，可以實現(xiàn)自動控制和遠程控制。（3）污酸砷濃度高達50000mg/L，任何處理工藝都有局限性，應從源頭加以控制，減少砷進入污酸廢水；同時降低含氟量，才有利于高砷酸性廢水治理達標回用。（4）建議和措施：建議用石灰鐵鹽+電化學對現(xiàn)有工藝進行改進。具體措施：1）充分利用或利舊現(xiàn)有污水處理站的設備，降低系統(tǒng)的投資成本；2）取消現(xiàn)有硫化工藝段，消除安全隱患；結合廢水站現(xiàn)有的處理工藝特點，增加一套處理量為900m?/d的電化學深度處理系統(tǒng)，減少運行費用，確保處理的污酸廢水出水重金屬穩(wěn)定達標準；3）優(yōu)化工藝運行過程控制，使各單元運行能夠達到自動化控制，盡可能保障系統(tǒng)操作控制運行的穩(wěn)定性，保證處理效果，降低操作勞動強度。改造石灰乳制備系統(tǒng)，提高石灰乳質量，完善流量計量、PH檢測裝置，避免石灰投加不確定性，多加石灰造成浪費及產(chǎn)生很大渣量，少投加又達不到預處理效果的情況發(fā)生。4）增加軟化系統(tǒng)，降低水質硬度。5）在以上措施實施基礎上，從工藝布局上整體優(yōu)化現(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)，以達到廢水處理系統(tǒng)操作控制及維護簡便的目的，使廢水處理后能夠達標并能進入現(xiàn)有深度處理系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]邱立萍，莫曉丹.砷污染處理的工業(yè)應用研究[J].工業(yè)水處理.

[2]張宏偉.云錫鉛業(yè)分公司廢水系統(tǒng)升級改造工程可行性研究報告.