近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，在日常的工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的含砷廢水，很容易造成砷的污染。如果水源受到砷污染，人們飲用被污染的水時可導致中毒、死亡或者發(fā)生癌變，嚴重威脅著人類的健康;如果使用被污染的水灌溉土地，會導致砷在地表土壤中的積累，進而導致可食用植物中砷的生物累積，再通過食物最終危害到人類的健康。目前，國內外處理含砷廢水的方法很多，包括化學沉淀法、物化法、微生物法等。其中，化學沉淀法是除砷工藝相對成熟的方法，操作簡單、去除范圍廣、效率高。
本文采用復合鐵鹽、石灰、磷酸鹽、PAM進行除砷實驗探究，通過添加生石灰到含砷廢水中調節(jié)pH值，生成亞砷酸鈣沉淀或者砷酸鈣沉淀，再利用磷酸根能與砷(Ⅲ)和砷(V)反應生成高不溶性的絡合物。鐵鹽絡合離子能夠絮凝、沉降、吸附砷(I)和砷(V)，生成的少量鐵離子和含砷離子團發(fā)生沉淀反應。此方法運行成本低，方法簡單，易于操作，無需氧化;產(chǎn)泥量少，處理徹底，具有很好的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了含砷廢水的無害化處置。
1、試驗部分
1.1 試驗材料
含砷廢水來自某化工企業(yè)，pH=4.46，ρ(As)=1018mg/L，復合鐵鹽、磷酸鹽、PAM聚丙烯酰胺(工業(yè)級)，石灰為市售生石灰、硫酸(工業(yè)級)、雷磁JB-1攪拌器、燒杯。
2、過程與討論
2.1 復合鐵鹽加入量對砷去除的影響
取含砷廢水300g，分別加入3、6、9、12、15、18g復合鐵鹽，加入石灰8~10g調節(jié)pH值至7~9，再加入0.1%PAM1g。充分攪拌30min使其溶解，靜置30min，過濾，檢測濾液中的砷含量。結果見表1。
由表1可知，保持廢水體系pH值、攪拌時間不變低。當復合鐵鹽加入量為6g時，廢水中砷質量濃度降至3.32mg/L;繼續(xù)添加復合鐵鹽，廢水中砷質量，隨著復合鐵鹽量的增加，廢水中砷濃度不斷降濃度基本不變。因此選擇復合鐵鹽加入量為6~9g，即含砷廢水量的2%~3%。
2.2 磷酸鹽加入量對砷去除的影響
取含砷廢水300g，分別加入3、6、9、12、15、18g磷酸鹽，加入石灰8~10g調節(jié)pH值至7~9，再加入0.1%PAM1g。充分攪拌30min使其溶解，靜置30min，過濾，檢測濾液中的砷含量。結果見表2。
由表2可見，保持廢水體系pH值、攪拌時間不變，隨著磷酸鹽加入量的增加，廢水中砷的質量濃度不斷降低。當磷酸鹽加入量為9g時，廢水中砷的質量濃度降至4.2mg/L;繼續(xù)加大磷酸鹽的用量，廢水中砷的質量濃度基本不變。因此選擇磷酸鹽加入量為9~12g，即含砷廢水量的3%~4%。
2.3 復合鐵鹽與磷酸鹽配比對砷去除的影響
取含砷廢水300g，分別加入復合鐵鹽、磷酸鹽，加入石灰8~10g調節(jié)pH值至7~9，再加入0.1%PAM1g。充分攪拌30min使其溶解，靜置30min，過濾，檢測濾液中的砷含量。
由表3可知，保持廢水體系pH值、攪拌時間不變。當復合鐵鹽加入量為含砷廢水量的2%~3%，磷酸鹽加入量為含砷廢水量的3%~4%時，廢水中砷的質量濃度降至0.32mg/L，達到《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5mg/L)以下;當復合鐵鹽加入量小于含砷廢水量的2%~3%，磷酸鹽加入量小于含砷廢水量的3%~4%時，廢水中砷的質量濃度最低降至0.58mg/L，達不到《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5mg/L)以下;當復合鐵鹽加入量大于含砷廢水量的2%~3%，磷酸鹽加入量大于含砷廢水量的3%~4%時，廢水中砷的質量濃度降至0.29mg/L，達到《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5mg/L)以下，但是藥劑添加量過大;當復合鐵鹽加入量大于含砷廢水量的2%~3%，磷酸鹽加入量小于含砷廢水量的3%~4%或者復合鐵鹽加入量小于含砷廢水量的2%~3%，磷酸鹽加入量大于含砷廢水量的3%~4%時，廢水中砷濃度都達不到《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5mg/L)以下。
2.4 pH值對砷去除率的影響
取含砷廢水300g，利用石灰、硫酸，分別調節(jié)pH值為6、7、8、9、10、11、12，加入復合鐵鹽9g，加入磷酸鹽12g，再加入0.1%PAM1g。充分攪拌30min使其溶解，靜置30min，過濾，檢測濾液中砷含量。結果如圖1所示。
由圖1可見，隨著含砷廢水體系pH值的增加，砷去除率也隨之增加，廢水中砷濃度也隨之下降。當含砷廢水體系pH值達到7時，砷去除率達到最大，廢水中砷濃度也降至最低;當含砷廢水體系pH值為7~9時，砷去除率基本穩(wěn)定，出水砷濃度也基本穩(wěn)定;當體系pH>9以后，隨著含砷廢水體系pH值的增加，砷去除率隨之降低，出水砷濃度開始增加。
3、結論
通過添加復合鐵鹽和磷酸鹽，可以在不需要氧化劑加入的條件下就能將含砷廢水處理至《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5mg/L)以下。通過以上試驗可得出以下結論:
1)復合鐵鹽加入量為2%~3%，磷酸鹽加入量為3%~4%，石灰加入量5%~20%，調節(jié)pH為7~9，PAM加入量為1%的條件下，廢水中砷含量從1018mg/L降至0.32mg/L，除砷率達99.968%。處理后的廢水能達到《污水綜合排放標準》GB8978-1996(0.5mg/L)的要求，處理后產(chǎn)生的污泥能達到《危險廢物填埋污染控制標準》GB18598-2019(1.2mg/L)以下。
2)當體系pH值>10時，砷去除率降低、出水砷濃度增加，可能是因為Ca-As(V)型沉淀的穩(wěn)定性高于Ca-As(I)型沉淀，而含砷廢水體系中含有不同濃度的As(V)、As(Ⅲ)，由于試驗過程中未添加任何氧化劑，所以不穩(wěn)定的Ca-As(Ⅲ)型沉淀隨著廢水體系pH值的增加隨之溶解釋放出As(Ⅲ)。所以砷去除率降低、出水砷濃度增加。
3)在今后處理含砷廢水體系時，可以先將廢水進行氧化，再添加上述研究藥劑，可能會得到不一樣的效果，這為后續(xù)研究提供了新的方向和基礎。
4)此方法具有運行成本低、方法簡單、易于操作、無需氧化、產(chǎn)泥量少、處理徹底、經(jīng)濟效益良好等特點。
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