砷在自然界中分布廣泛，具有類(lèi)金屬特性，目前共有數百種的砷礦物被發(fā)現，其產(chǎn)品主要用于木材防腐劑、玻璃搪瓷工業(yè)、農藥、合金材料、醫藥、飼料化工等領(lǐng)域，特別是在醫藥、合金材料方面具有特殊用途。

砷具有致癌性和毒性，已被美國疾病控制中心(CDC)和國際癌癥研究機構(IARC)確定為第一類(lèi)致癌物質(zhì)，同時(shí)，砷還被世界衛生組織(WHO)列入優(yōu)先控制污染物之一。由此可見(jiàn)，砷是對人類(lèi)及其他生物體存在較大威脅的一類(lèi)物質(zhì)。國內外目前已有多起關(guān)于砷污染的報道，均造成了不可估量的生命財產(chǎn)損失。而據統計，世界上每年仍然約有11萬(wàn)t砷通過(guò)各種途徑進(jìn)入水體中，可見(jiàn)，砷污染形式嚴峻，對其防治刻不容緩。

廣西省賀州市某選礦廠(chǎng)原礦開(kāi)采過(guò)程中所產(chǎn)生礦井涌水含砷超標，不能直接進(jìn)行排放，需進(jìn)行除砷處理，達到《錫、銻、汞工業(yè)污染物排放標準》(CJB30770-2014))標準后才能外排。本文對此廢水展開(kāi)除砷試驗研究，在小試基礎上，進(jìn)一步展開(kāi)擴大化試驗，取得了比較滿(mǎn)意的處理效果。

試驗材料與方法

1．試驗材料

試驗所用含砷水樣取白廣西省賀州市某選礦廠(chǎng)，為該廠(chǎng)原礦開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的礦井涌水，其基本性質(zhì)見(jiàn)表l。

如表1示，礦井涌水中主要超標元素為總As，其濃度為1.57mg/L，而Hg、Cr、Cd、Pb四類(lèi)元素含量很低，超過(guò)了檢測方法下限，不能被檢出，其他元素包括Zn、Sn、Mn等，含量較低，其濃度并未超標。

試驗所用水處理劑聚合硫酸鐵（聚鐵）、聚丙烯酰胺(PAM)和生石灰均為工業(yè)級產(chǎn)品。

2．試驗原理

目前，含砷廢水處理方法較多，如化學(xué)沉淀法、吸附法、膜法、電滲析法、電凝聚、離子交換法、鐵氧體法、生物富集法、微生物轉化法、活性污泥法等，各種方法均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

本文根據礦井涌水含砷量較低的特點(diǎn)，采用聚合硫酸鐵（聚鐵）作為除砷劑。在除砷過(guò)程中，一方面，溶解的三價(jià)鐵可與礦井涌水中部分砷反應生產(chǎn)（亞）砷酸鐵類(lèi)沉淀：另一方面，溶解的Fe3+一部分由于水解，一部分則在加入適量石灰后，生成Fe(OH)3。新生成的Fe(OH)3由于具有較高的比表面積，故可對水中的砷形成形成強烈的吸附作用。在兩種反應的協(xié)同作用下，實(shí)現砷從液體到固體中的轉移，較后通過(guò)液固分離的手段，達到去除礦井涌水中的砷的目的。

3．試驗方法

試驗中，取一定量水樣倒人燒杯中，將燒杯置于磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌，在攪拌過(guò)程中加入聚合硫酸鐵（聚鐵）(配制濃度：10%)，5min后，緩慢加入石灰乳（配置濃度：5%）進(jìn)行pH的調節，達到預定的pH后，繼續攪拌一定時(shí)間進(jìn)行反應，隨后加入一定量PAM（配制濃度：1‰）對沉淀進(jìn)行絮凝，繼續攪拌約30—60s后，靜置沉降1—2min，取上清液對砷進(jìn)行測定分析。

結果與討論

1.聚合硫酸鐵（聚鐵）用量對除砷效果的影響

如圖1可以看出，隨著(zhù)聚合硫酸鐵（聚鐵）用量的增加，處理水中含砷濃度也逐漸降低。當聚合硫酸鐵（聚鐵）用量為0.2%時(shí)，處理效果較差，處理水中含砷濃度仍高于1mg/L，為l.llmg/L，當聚合硫酸鐵（聚鐵）用量增加至0.4‰時(shí)，處理水中含砷濃度降低至0.64mg/L，隨著(zhù)聚合硫酸鐵（聚鐵）用量進(jìn)一步增大至1‰時(shí)，處理水中含砷濃度降低至0.04mg/L，遠遠優(yōu)于排放標準。考慮到需節省運行成本，后續試驗中聚合硫酸鐵（聚鐵）用量取為0.6‰，此時(shí)處理水含砷濃度達到0.35mg/L。

2．時(shí)間對除砷效果的影響

如圖2為處理時(shí)間對礦井涌水除砷效果的影響。可以看出，除砷效果隨處理時(shí)間的延長(cháng)而改善。當處理時(shí)間為5min時(shí)，處理水中砷的濃度尚為0.75mg/L，當處理時(shí)間達到10min時(shí)，處理水含砷濃度則已達到0.35mg/L，繼續延長(cháng)時(shí)間至20min，除砷效果也無(wú)明顯提高，說(shuō)明此時(shí)混凝體系中沉淀物對砷的吸附已經(jīng)達到平衡。
 

3.pH對除砷效果的影響

如圖3可以看出，pH對除砷效果的影響也較為明顯。總體上，在弱酸性條件下，除砷效果明顯弱于堿性條件。當pH=6.22時(shí)，礦井涌水中砷的濃度為0.75mg/L，當pH增加至7.08時(shí)，處理水砷濃度降低至0.43mg/L，隨后，在pH=8—9的范圍內，處理水中砷濃度變化不大，約為0.35mg/L。當pH進(jìn)一步提高到10時(shí)，處理水含砷濃度有升高趨勢，為0.44mg/L，說(shuō)明此時(shí)被沉淀所吸附的砷，發(fā)生解吸，從而使砷出現返溶現象。因此，除砷pH不宜過(guò)高，應控制在pH=8—9左右。

工業(yè)擴大化試驗

根據上述試驗結果，展開(kāi)了為期三天的工業(yè)擴大化試驗。擴大化試驗在該廠(chǎng)中進(jìn)行，設計水處理量為2t/h。試驗過(guò)程中，每隔l小時(shí)取樣一次，8次取樣后，將樣品混合，形成混合樣對砷進(jìn)行測定。根據測定結果，對工藝參數（主要為聚合硫酸鐵（聚鐵）用量）進(jìn)行調節，以達到節省運行成本，優(yōu)化工藝的目的。試驗結果如表2所示。

從表2可以看出，擴大化試驗所取得的結果優(yōu)于小試結果。小試結果表明，聚合硫酸鐵（聚鐵）用量需達到0.6‰，處理水中砷濃度才能降低至0.5mg/L，而中試結果表明，當聚合硫酸鐵（聚鐵）用量為0.4‰時(shí)，處理水中砷的濃度即達到0.38mg/L，可以達標排放。

根據中試結果，對藥劑成本進(jìn)行了核算，噸水處理成本約為0.724元，具體見(jiàn)表3。

結論

(1)該礦井涌水的小試和中試結果表明，通過(guò)聚合硫酸鐵的混凝作用，協(xié)同沉淀的吸附作用，可以有效的對含砷廢水進(jìn)行處理。

(2)小試中，在常溫時(shí)，聚合硫酸鐵（聚鐵）用量0.6%e，除砷時(shí)間lOmin，除砷pH=8—9的條件下，礦井涌水處理水中砷濃度可以降至0.35mg/L。

(3)擴大化試驗中，維持其他條件不變，降低聚合硫酸鐵（聚鐵）用量為0.4‰，處理水中含砷量可達到0.38mg/L。

(4)擴大化試驗優(yōu)于小試的現象表明，聚合硫酸鐵混凝沉淀一吸附法處理含砷廢水，可以進(jìn)行合理放大，實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)。