申请日2012.03.30
公开(公告)日2012.07.25
IPC分类号C02F9/04; C02F101/20; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种酸性高砷废水的耦合处理方法，包括以下处理步骤：(1)、沉淀硫酸根;(2)、氧化沉淀;(3)、初级斜板沉降分离;(4)、氧化搅拌;(5)、次级斜板沉降分离;(6)、铁盐混凝;(7)、气浮分离。本发明具有出水稳定易达标、药剂用量少、运行成本低、出渣量少且砷渣能得到有效固化的优点。
权利要求书
1.一种酸性高砷废水的耦合处理方法，其特征在于包括以下处理 步骤：
(1)、沉淀硫酸根：往含砷废水中加入石灰乳，中和含砷废水中 的硫酸根，pH调节至1-2，过滤分离出石膏成分，滤液进入下一步骤;
(2)、氧化沉淀：使用碱性沉淀剂对上一步骤的滤液进行处理， 将pH调至10-12，同时加入氧化剂将废水中的As3+氧化成As5+形成钙 砷渣;
(3)、初级斜板沉降分离：将钙砷渣与废水分离，钙砷渣压滤后 进行氧化焙烧;
(4)、氧化搅拌：向上一步骤分离的废水再次添加石灰或石灰乳 调节pH至11-13，同时继续加入氧化剂进一步将废水中的As3+氧化成 As5+形成钙砷渣;
(5)、次级斜板沉降分离：将钙砷渣与废水分离，钙砷渣部分返 回步骤(2)作为晶种参与氧化沉淀反应，废水进入下一步骤处理;
(6)、铁盐混凝：加入无机混凝剂进行搅拌，调节pH至6-9，再 加入有机絮凝剂，砷渣开始絮凝;
(7)、气浮分离：对上一步骤生成物进行气浮分离，压力为 0.4-0.5MPa，溶气水的回流比为20%-50%，加入表面活性剂，通过 气浮过程中在含砷污水中引入大量微小气泡，气泡通过表面张力粘附 于悬浮物上，形成整体比重小于1的状况，根据浮力原理浮至水面， 实现固液分离，出水排放，气浮分离得到的砷渣返回步骤(4)作为晶 种参与氧化搅拌反应。
2.根据权利要求1所述的耦合处理方法，其特征在于：所述步骤 (2)中的碱性沉淀剂为氧化钙或氢氧化钙。
3.根据权利要求1所述的耦合处理方法，其特征在于：所述步骤 (2)或步骤(4)中的氧化剂为氯酸钠、芬顿试剂、次氯酸钙或二氧 化氯中的任何一种。
4.根据权利要求1所述的耦合处理方法，其特征在于：所述步骤 (2)中的氧化剂与处理废水中砷含量的摩尔比为1-5。
5.根据权利要求1所述的耦合处理方法，其特征在于：所述步骤 (5)中返回步骤(2)的钙砷渣比例为步骤(5)生成钙砷渣总重量的 10%-50%。
6.根据权利要求1所述的耦合处理方法，其特征在于：所述步骤 (6)中的无机混凝剂为聚合硫酸铁或聚合氯化铁，所述无机混凝剂与 废水中砷含量的摩尔比为15-20。
7.根据权利要求1所述的耦合处理方法，其特征在于：所述步骤 (6)中的有机絮凝剂为阳离子型或非离子型聚丙烯酰胺中的任一种。
8.根据权利要求1所述的耦合处理方法，其特征在于：所述步骤 (6)中加入的有机絮凝剂用量为该步骤中每吨初始反应废水使用100 -200g。
9.根据权利要求1所述的耦合处理方法，其特征在于：所述步骤 (6)中的表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一 种;所述表面活性剂用量为该步骤中每吨初始反应物使用1-3g。
10.根据权利要求1所述的耦合处理方法，其特征在于：所述步 骤(3)氧化焙烧中的焙烧装置采用回转炉，氧化焙烧温度在800-1000 ℃之间，焙烧时间为2-3h，在焙烧过程中通过自然进风或主动送风的 方式吹入空气或氧气。
说明书
酸性高砷废水的耦合处理方法
技术领域
本发明涉及一种水处理领域，尤其是涉及一种针对有色冶炼行业产生 的酸性高砷废水的耦合处理方法。
背景技术
冶炼厂硫酸生产通常会排出大量的含砷废水，砷及其化合物是有较大 的毒性的致癌物质，砷对环境的污染一旦造成，呈现累集和不可逆转的特 性，若不加控制极易对环境生态造成破坏，并对人体健康造成极大的危害。 近些年来，含砷废水所产生的严重危害日趋突现，全世界也开始更多对砷 环境污染问题给予关注，研究开发一种高效经济的含砷废水处理技术已迫 在眉睫。
目前，含砷废水处理主要处理方法有：化学沉淀法、吸附法、离子交 换法、萃取法、膜分离等。吸附法、离子交换法、萃取法主要适用于处理 低浓度含砷废水，且运行成本高，在高浓度工业含砷废水处理上很少应用。 化学沉淀法是目前在工业生产中常用的高砷废水的处理方法，其中，化学 沉淀法又细分为石灰沉淀法、铁盐沉淀法、铁盐-石灰共沉淀法、硫化物 沉淀法等。
但是上述化学沉淀法都存在明显的问题：
(1)石灰沉淀法、铁盐沉淀法、铁盐-石灰共沉淀法处理过程中，出 水As含量控制不稳定且不易达标(出水As含量要求0.5mg/L以下)，为了 出水达标，需要加入大量的化学药剂，使As以沉淀物的形式沉淀出来，由 此产生大量的有毒砷渣。目前，含砷废物大多未经固化处理就直接采用堆 场填埋的方式处理，砷渣经雨水或地下水浸渍后造成砷的返溶，造成砷的 二次污染问题。
(2)硫化沉淀法是在酸性条件下，利用硫化剂与水体中的As反应生 成As2S3沉淀，通过固液分离实现去除水体中砷的目的。为了出水As达标， 需要使用过量的硫化剂来沉淀砷，致使运行成本高，且会产生H2S有毒刺 激性气体，造成大气环境污染。
发明内容
为克服上述缺点，本发明目的在于提供一种出水稳定易达标、药剂用 量少、运行成本低、出渣量少且砷渣能得到有效固化的酸性高砷废水的耦 合处理方法。
本发明的目的是通过以下技术措施实现的，一种酸性高砷废水的耦合 处理方法，包括以下处理步骤：
(1)、沉淀硫酸根：往含砷废水中加入石灰乳，中和含砷废水中的硫 酸根，pH调节至1-2，过滤分离出石膏成分，滤液进入下一步骤;
(2)、氧化沉淀：使用碱性沉淀剂对上一步骤的滤液进行处理，将pH 调至10-12，同时加入氧化剂将废水中的As3+氧化成As5+形成钙砷渣;
(3)、初级斜板沉降分离：将钙砷渣与废水分离，钙砷渣压滤后进行 氧化焙烧;
(4)、氧化搅拌：向上一步骤分离的废水再次添加石灰或石灰乳调节 pH至11-13，同时继续加入氧化剂进一步将废水中的As3+氧化成As5+形成钙 砷渣;
(5)、次级斜板沉降分离：将钙砷渣与废水分离，钙砷渣部分返回步 骤(2)作为晶种参与氧化沉淀反应，废水进入下一步骤处理;
(6)、铁盐混凝：加入无机混凝剂进行搅拌，调节pH至6-9，再加入 有机絮凝剂，砷渣开始絮凝;
(7)、气浮分离：对上一步骤生成物进行气浮分离，压力为0.4-0.5MPa， 溶气水的回流比为20%-50%，加入表面活性剂，通过气浮过程中在含砷 污水中引入大量微小气泡，气泡通过表面张力粘附于悬浮物上，形成整体 比重小于1的状况，根据浮力原理浮至水面，实现固液分离，出水排放， 气浮分离得到的砷渣返回步骤(4)作为晶种参与氧化搅拌反应。
所述步骤(2)中的碱性沉淀剂优选氧化钙或氢氧化钙。
所述步骤(2)或步骤(4)中的氧化剂优选氯酸钠、芬顿试剂(双氧 水+硫酸亚铁)、次氯酸钙或二氧化氯中的任何一种。
所述步骤(2)中的氧化剂与处理废水中砷含量的摩尔比优选1-5。
作为一种优选方式，所述步骤(5)中返回步骤(2)的钙砷渣比例为 步骤(5)生成钙砷渣总重量的10%-50%。
作为一种优选方式，所述步骤(6)中的无机混凝剂为聚合硫酸铁或聚 合氯化铁，所述无机混凝剂与废水中砷含量的摩尔比为15-20。
所述步骤(6)中的有机絮凝剂优选阳离子型或非离子型聚丙烯酰胺中 的任一种。
作为一种优选方式，所述步骤(6)中加入的有机絮凝剂用量为该步骤 中每吨初始反应废水使用100-200g。
作为一种优选方式，所述步骤(6)中的表面活性剂为十二烷基硫酸钠 或十二烷基苯磺酸钠中一种;所述表面活性剂用量为该步骤中每吨初始反 应物使用1-3g。
作为一种优选方式，所述步骤(3)氧化焙烧中的焙烧装置采用回转炉， 氧化焙烧温度在800-1000℃之间，焙烧时间为2-3h，在焙烧过程中通过自 然进风或主动送风的方式吹入空气或氧气。
本发明通过多种处理步骤交叉进行达到耦合作用，砷去除率高，从而 产生了一种经济高效的含砷废水处理方法，处理后出水稳定易达标，药剂 用量少，运行成本低，出渣量少且砷渣能得到有效固化。本发明的有益效 果为：
(1)、针对高酸性高砷浓度的废水，采用本发明方法处理后的废水可 以出水As浓度可达到0.05mg/L甚至更低，出水很容易达到国家排放标准 (0.5mg/L)，且药剂用量少，运行成本;
(2)、砷渣量大幅减少，对比采用石灰-硫酸亚铁沉淀法工艺，砷渣 量同比减量达到80%以上;
(3)、含砷废渣经过氧化焙烧，其浸出液中As浓度为0.5mg/L以下， 远低于国家规定限值(5mg/L)，实现对砷的有效固化，将砷渣由危险固 体废物转变成一般固体废物。获得的焙烧产物埋入地下后难于渗入到地下 水中，实现了砷废渣的无害化处理。