申请日2018.03.02
公开(公告)日2018.06.29
IPC分类号C02F1/58
摘要
本发明涉及一种高效处理含砷废水的方法，具体步骤如下：1)测试含砷废水中砷离子浓度;2)向含砷废水中同时加入CaCO3和FeSO4，其中CaCO3、FeSO4与含砷废水中As元素的摩尔比为1.5～3.5：1.5～5：1，并对含砷废水进行搅拌使其反应，反应结束后沉淀、过滤即可。本发明方法工艺简便、处理效率可高达到99.80%以上，对于高浓度或低浓度的含砷废水都能将废水中的砷含量降低至国家标准要求排放，并且本方法所用药剂成分简单，具有较好的经济价值，还能够避免一般除砷方法带来的二次污染问题，环境友好，具有广阔的工业应用前景。
权利要求书
1.一种高效处理含砷废水的方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)测试含砷废水中砷离子浓度;
2)向含砷废水中同时加入CaCO3和FeSO4，其中CaCO3、FeSO4与含砷废水中As元素的摩尔比为1.5～3.5：1.5～5：1，并在常温下对含砷废水进行搅拌使其反应，反应结束后沉淀、过滤即可。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中CaCO3、FeSO4与含砷废水中As元素的摩尔比为1.5～3：2～5：1，其中含砷废水中砷离子为As(III)时，FeSO4：As摩尔比为2.5～5：1，含砷废水中砷离子为As(V)时，FeSO4：As摩尔比为2～4：1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)搅拌速度为500～900rpm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)含砷废水中砷离子为As(III)时，反应时间为5～12h;含砷废水中砷离子为As(V)时，反应时间为3～8h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)沉淀时间为1～3.5h。
说明书
一种高效处理含砷废水的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种高效处理含砷废水的方法。
背景技术
砷(As)在自然界中分布广泛，是一种无嗅无味、极易氧化的非金属元素。砷主要以化合物的形式存在于自然环境中。砷的有机、无机化合物均有不同程度的毒性，对人体危害很大，人体若长期饮用高砷水，砷会在体内累积而引起慢性中毒导致皮肤癌和内脏器官的癌变等。由于砷对人体的潜在危害，美国疾病控制中心(CDC)和国际癌症研究机构(IARC)将其确定为第一致癌物质。随着采矿、化工、化学制药、农药生产、纺织、玻璃、制革等领域的发展，大量的含砷废水进入到水环境中，严重威胁人类生态系统的安全和健康，因此含砷废水的有效治理刻不容缓，开发高效经济的含砷废水处理技术具有重大的社会、经济和环境意义。
国内处理含砷废水的方法有化学沉淀法、吸附法，离子交换法、膜分离法和微生物法等，目前工业生产中普遍使用除砷方法是化学沉淀法，一般是使用Ca(OH)2和铁盐如三氯化铁或硫酸亚铁加入到含砷废水中，使水中的砷沉淀下来。使用这种方法处理废水中的三价砷时需要加入强氧化剂例如双氧水等将三价砷氧化成五价砷再进行后续废水处理，并且需要预先调节含砷废水中的pH值，当Ca(OH)2加入后快速释放出OH-导致生成的Fe(OH)3晶化降低其活性进而大幅度降低了砷的去除效率。同时，传统工艺过程中需消耗大量药剂，产生的大量废渣对环境造成了二次污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种高效处理含砷废水的方法，工艺简单，不需要调节pH值，仅加入碳酸钙和硫酸亚铁沉淀砷，不需要加入任何沉淀剂、氧化剂等添加剂，药剂用量少，成本低，污泥量小。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种高效处理含砷废水的方法，具体步骤如下：
1)测试含砷废水中砷离子浓度;
2)向含砷废水中同时加入CaCO3和FeSO4，其中CaCO3、FeSO4与含砷废水中As元素的摩尔比为1.5～3.5：1.5～5：1，并在常温下对含砷废水进行搅拌使其反应，反应结束后沉淀、过滤即可。
优选的是，步骤2)中CaCO3、FeSO4与含砷废水中As元素的摩尔比为1.5～3：2～5：1，其中含砷废水中砷离子为As(III)时，FeSO4：As摩尔比为2.5～5：1，含砷废水中砷离子为As(V)时，FeSO4：As摩尔比为2～4：1。本发明利用碳酸钙在水中缓慢释放的OH-与硫酸亚铁在空气存在条件下可逐渐将三价砷氧化成五价砷。
优选的是，步骤2)搅拌速度为500～900rpm。
优选的是，步骤2)含砷废水中砷离子为As(III)时，反应时间为5～12h;含砷废水中砷离子为As(V)时，反应时间为3～8h。
优选的是，步骤2)沉淀时间为1～3.5h。
本发明碳酸钙加入含砷废水中首先发生水解反应产生HCO3-和OH-。随着碳酸钙表面的OH-不断被消耗，HCO3-与水中的H+反应，放出CO2气体，在搅拌作用下，溶液中的Fe2+与CaCO3颗粒频繁碰撞，不断与OH-结合生成Fe(OH)2，在空气的作用下Fe(OH)2迅速发生氧化，生成新生态的Fe(OH)3絮状胶体沉淀，利用新生态Fe(OH)3的超高活性与砷发生混凝共沉淀。本发明方法利用CaCO3缓慢释放出OH-的特点促进Fe2+快速转化成Fe3+，同时空气及水中氧的存在使得所生成的Fe(OH)3为非晶态胶体形式，与常规方法(加入Ca(OH)2后快速释放出OH-导致生成的Fe(OH)3容易发生晶态的γ-FeOOH)相比具有更高活性，进而大幅度提高了砷的去除效率。
本发明的有益效果在于：本发明方法工艺简便、处理效率可高达99.86%，对于高浓度或低浓度的含砷废水都能将废水中的砷含量降低至国家标准要求排放(本发明方法处理含砷废水能够实现砷最低排放为0.035mg/L，低于我国现行的《污水综合排放标准》指标中总砷含量为0.5mg/L的标准)，并且本方法所用药剂成分简单，具有较好的经济价值，还能够避免一般除砷方法带来的二次污染问题，环境友好，具有广阔的工业应用前景。
