申请日2014.09.12
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号C02F9/04; C02F9/06
摘要
本发明公开一种处理高浓度含砷碱性废水达到国家排放标准的处理方法。一种高浓度含砷碱性废水脱砷处理工艺及方法，在高浓度含砷碱性废水中加入酸性氧化剂混凝进行氧化，同时调节pH值至10-11，再加入重金属搜捕剂、絮凝剂，控制pH值在9-10，经絮凝沉淀后进行第一次固液分离，回收有价金属;在一次分离液相中加入脱砷剂、絮凝剂，控制pH值在8-9，经絮凝沉淀后进行第二次固液分离;在二次分离液相中加脱砷剂、絮凝剂、重金属搜捕剂，控制pH值在8左右，进入卧螺离心脱水机，进行第三次固液分离;第三次分离液相进入电凝聚装置进行深度处理后达标排放;收集各次固液分离后含砷污泥，进行无害固化处理、处置。
权利要求书
1.一种高浓度含砷碱性废水脱砷处理的工艺及方法，其特征在于，其步骤为：
第一步：预处理：取高浓度含砷碱性废水，首先将高砷碱性废水从调节池通过计量泵抽入混凝器中，同时通过氧化剂加药器自动加入酸性氧化剂稀液，调节pH值至10-11，根据废水碱度控制酸性氧化剂稀液加入速度，确保反应速度均一;反应过程中废水中产生沉淀物悬浮在废水中形成固液混合物，混凝器中的固液混合物泵压进入Ⅰ反应器;
第二步：在Ⅰ反应器中处理：在Ⅰ反应器中的第一级反应室中通过重金属捕集剂加料器计量加入重金属捕集剂，控制重金属捕集剂加药器流量;在Ⅰ反应器中的第二级反应室内同时加入絮凝剂，控制絮凝剂加药器流量;常温下控制反应时间10-25min，控制pH值在9-10，生成螯合物沉淀;所述Ⅰ级反应器生成的螯合物沉淀和第一步中混凝器生成的沉淀物一起形成砷锑铅螯合渣，经Ⅰ反应器底部进行渣水分离，该沉渣经重金属收集系统回收贵金属，Ⅰ反应器中上清液废水进入II反应器;
第三步：在Ⅱ反应器中处理：I反应器出来的上清液自流进入Ⅱ反应器中，在II反应器中一级反应室内通过脱砷剂加药器计量加入脱砷剂，控制脱砷剂加药器流量，在Ⅱ反应器二级反应室中加入絮凝剂悬浮液，控制絮凝剂加药器流量;常温下控制反应时间10-25min，控制pH值在8-9，经II反应器底部进行泥水分离，污泥直接进入叠螺脱水机，Ⅱ反应器中的上清液进入反应器Ⅲ;
第四步：在Ⅲ反应器中处理：Ⅱ反应器出来的上清液在自流状态下进入Ⅲ反应器中，在III反应器的一级反应室中通过脱砷剂加药器计量加入脱砷剂溶液，控制脱砷剂加药器流量，同时通过重金属捕集剂加料器计量加入重金属捕集剂，控制重金属捕集剂加药器流量;在Ⅲ反应器二级反应室中通过絮凝剂加药器计量加入絮凝剂，控制絮凝剂加药器流量;常温下控制反应时间10-25min，调节pH值至8;
第五步：Ⅲ级反应器出来的水和混凝物在自流状态下进入絮凝反应器中;
第六步：从絮凝反应器出来的絮凝物与水混合物通过隔膜泵高压状态下进入卧式螺旋脱水机强制污泥和水分离，污泥送入干化场干燥;
第七步：卧式螺旋脱水机分离出来的水自流状态下进入斜管沉淀池进一步澄清，澄清池清水以下进入回用水池循环利用或进入电凝聚装置进行深度处理后达标排放。
2.根据权利要求书1所述的一种高浓度含砷碱性废水脱砷处理工艺及方法，其特征在于，对所述第三步、第六步所产生的污泥，再进行无害固化处理、处置。
3.根据权利要求书1所述的一种高浓度含砷碱性废水脱砷处理工艺及方法，其特征在于，所述酸性氧化剂稀液选用硫酸、盐酸、磷酸、高锰酸其中一种或几种，其浓度为10-20%。
4.根据权利要求书1所述的一种高浓度含砷碱性废水脱砷处理工艺及方法，其特征在于，所述重金属捕集剂为有机硫铵壳碳长链高分子聚合物，且所述重金属捕集剂为悬浮液，其浓度为0.2-1%。
5.根据权利要求书1所述的一种高浓度含砷碱性废水脱砷处理工艺及方法，其特征在于，所述絮凝剂为机高分子絮凝剂，絮凝剂为溶液，其浓度为0.05-0.3%，且所述有机高分子絮凝剂选用阳离子、离子度30-50、分子量1万-1.5万的聚丙烯酰胺。
6.根据权利要求书1所述的一种高浓度含砷碱性废水脱砷处理工艺及方法，所述脱砷剂为无机高分子聚合物，且所述无机高分子聚合物选用聚合硫酸铁、聚合硫酸亚铁、聚合氯化铝、聚合铝铁一种或几种。
说明书
一种高浓度含砷碱性废水脱砷处理工艺及方法
技术领域
本发明涉及有色冶炼行业的高浓度含砷碱性废水脱砷处理，使其对环境无害化的方法，属于环保工程技术领域，资源再利用循环经济两型领域，尤其涉及一种高浓度含砷碱性废水处理方法。
背景技术
在有色冶炼及其砷化合物的生产和使用过程中大量的砷及砷化合物进入环境，污染土壤和水资源，危害人类健康，由此引起人畜中毒事故时有发生;随着这些年来砷污染产生的严重危害日趋突现，全世界对砷危害已给予高度关注。我国 《污水综合排放标准》 (GB8978-1996)规定：砷及其无机化合物最高允许质量浓度0.5mg/L。 《工业企业卫生标准》规定：地表水中砷最高允许质量浓度为0.04mg/L，大气中砷化合物日平均最高允许质量浓度为0.003mg/m3。我国目前实现的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)将砷的最高允许质量浓度由0.05mg/L修订为0.01mg/L。目前我国仍有3×107～5×107人饮用水砷含量超标，保证居民饮用水中砷含量达标已经迫在眉睫。如何研究开发一种高效、经济，最大量降低二次污染的含砷废水处理技术，具有重大的社会经济和环境意义。
近几十年来，国内外对含砷废水的处理进行了大量的研究。目前通过脱砷使含砷废水无害的常规处理方法包括：吸附法、离子交换法、膜分离、生物法、化学沉淀法和混凝沉降法等。这些方法中，物理化学法如吸附、离子交换法、膜分离等投资较大、处理费用较高，适合处理浓度不太大的含砷废水，目前工程化运作较困难。生物法除砷具有除砷效果好，廉价，同时可去除水中有机物、二次污染小等优点，可用于含砷废水的深度处理，但不适于高浓度含砷废水的初次处理。对高浓度含砷废水，经常采用的是化学沉淀法和混凝沉降法。
化学沉淀法是利用可溶性砷与钙、镁、铁、铝等金属离子形成难溶化合物的特性，以钙、铁、镁、铝盐及硫化物等作沉淀剂，经沉淀过滤后除去溶液中的砷。混凝沉降法主要包含混凝共沉淀反应和吸附反应，铁盐加入含砷水体中，水解产生的Fe(OH)2 、Fe(OH)3 既能够与砷化物反应，生成难溶的亚砷酸盐和砷酸盐，同时又能够吸附溶液中的砷，实现混凝沉降以去除溶液中的砷。
化学沉淀除砷技术比较成熟，处理效果也较明显，在工程上有一定应用。但由于化学药剂的添加，导致了大量含砷酸盐废渣的产生，目前对这种废渣还没有较好的处理方法，致使导致了二次污染。
混凝沉降法在单一含砷酸性废水处理中有所应用，但对于高碱度、高盐分、夹杂其它重金属离子的高砷废水处理尚无报道，因而，针对有色冶炼行业的这类废水，开发一种工艺简单经济、稳定性好、自动化程度高、二次污染小、无职业危害、环境友好型的高砷碱性废水处理方法具有现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术中存在的技术障碍，提供一种处理高浓度含砷碱性废水达到国家排放标准的处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高浓度含砷碱性废水脱砷处理工艺及方法，首先对废水预处理，在高浓度含砷碱性废水中加入酸性氧化剂混凝将As3+氧化为As5+，同时调节pH值至10-11;其次，在预处理后的高浓度含砷碱性废水中再加入重金属捕集剂及絮凝剂，控制pH值在9-10，经絮凝沉淀后进行第一次固液分离，得到一次分离液相和沉渣，回收沉渣中的有价金属;再次，在一次分离液相中加入脱砷剂及絮凝剂，控制pH值在8-9，经絮凝沉淀后进行第二次固液分离;然后，在第二次固液分离后所得的二次分离液相中补加脱砷剂、絮凝剂和重金属捕集剂，调节pH值至8，进行第三次固液分离;最后，在第三次固液分离后所得的第三次分离液相进入电凝聚装置进行深度处理后达标排放;收集各次固液分离后的含砷污泥，进行无害固化处理、处置。
一种高浓度含砷碱性废水脱砷处理的工艺及方法，其步骤为：
第一步：预处理：取高浓度含砷碱性废水，首先将高砷碱性废水从调节池通过计量泵抽入混凝器中，同时通过氧化剂加药器自动加入酸性氧化剂稀液，调节pH值至10-11，根据废水碱度控制酸性氧化剂稀液加入速度，确保反应速度均一;反应过程中废水中产生沉淀物悬浮在废水中形成固液混合物，混凝器中的固液混合物泵压进入Ⅰ反应器;
第二步：在Ⅰ反应器中处理：在Ⅰ反应器中的第一级反应室中通过重金属捕集剂加料器计量加入重金属捕集剂，控制重金属捕集剂加药器流量;在Ⅰ反应器中的第二级反应室内同时加入絮凝剂，控制絮凝剂加药器流量;常温下控制反应时间10-25min，控制pH值在9-10，生成螯合物沉淀;所述Ⅰ级反应器生成的螯合物沉淀和第一步中混凝器生成的沉淀物一起形成砷锑铅螯合渣，经Ⅰ反应器底部进行渣水分离，该沉渣经重金属收集系统回收贵金属，Ⅰ反应器中上清液废水进入II反应器;
第三步：在Ⅱ反应器中处理：I反应器出来的上清液自流进入Ⅱ反应器中，在II反应器中一级反应室内通过脱砷剂加药器计量加入脱砷剂，控制脱砷剂加药器流量，在Ⅱ反应器二级反应室中加入絮凝剂悬浮液，控制絮凝剂加药器流量;常温下控制反应时间10-25min，控制pH值在8-9，经II反应器底部进行泥水分离，污泥直接进入叠螺脱水机，Ⅱ反应器中的上清液进入反应器Ⅲ;
第四步：在Ⅲ反应器中处理：Ⅱ反应器出来的上清液在自流状态下进入Ⅲ反应器中，在III反应器的一级反应室中通过脱砷剂加药器计量加入脱砷剂溶液，控制脱砷剂加药器流量，同时通过重金属捕集剂加料器计量加入重金属捕集剂，控制重金属捕集剂加药器流量;在Ⅲ反应器二级反应室中通过絮凝剂加药器计量加入絮凝剂，控制絮凝剂加药器流量;常温下控制反应时间10-25min，调节pH值至8;
第五步：Ⅲ级反应器出来的水和混凝物在自流状态下进入絮凝反应器中;
第六步：从絮凝反应器出来的絮凝物与水混合物通过隔膜泵高压状态下进入卧式螺旋脱水机强制污泥和水分离，污泥送入干化场干燥;
第七步：卧式螺旋脱水机分离出来的水自流状态下进入斜管沉淀池进一步澄清，澄清池清水以下进入回用水池循环利用或进入电凝聚装置进行深度处理后达标排放。
对本发明进一步改进，对所述第三步、第六步所产生的污泥，再进行无害固化处理、处置。
优选的，所述酸性氧化剂稀液选用硫酸、盐酸、磷酸、高锰酸其中一种或几种，其浓度为10-20%。
优选的，所述重金属捕集剂为有机硫铵壳碳长链高分子聚合物，且所述重金属捕集剂为悬浮液，其浓度为0.2-1%。
优选的，所述絮凝剂为机高分子絮凝剂，絮凝剂为溶液，其浓度为0.05-0.3%，且所述有机高分子絮凝剂选用阳离子、离子度30-50、分子量1万-1.5万的聚丙烯酰胺。
优选的，所述脱砷剂为无机高分子聚合物，且所述无机高分子聚合物选用聚合硫酸铁、聚合硫酸亚铁、聚合氯化铝、聚合铝铁一种或几种。
本发明专利的有益效果是：本发明可从高浓度含砷碱性废水中除砷99.99%以上，具有脱砷污泥中砷螯合物稳定，难以二次溶出，污泥产出量低，便于含砷污泥无害固化处理的特点;使用本发明处理工艺及方法，污泥产出量仅为同类工艺的20～40%;整个工艺过程在常温下完成，无砷挥发对大气污染，可实现自动化操作，因而改善作业环境，提高劳动效率;广泛适用于用于各类含砷及重金属的复杂工业废水处理。