砷在自然界中分布廣泛，具有類金屬特性，目前共有數(shù)百種的砷礦物被發(fā)現(xiàn)，其產品主要用于木材防腐劑、玻璃搪瓷工業(yè)、農藥、合金材料、醫(yī)藥、飼料化工等領域，特別是在醫(yī)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)確定為第一類致癌物質，同時，砷還被世界衛(wèi)生組織(WHO)列入優(yōu)先控制污染物之一。由此可見，砷是對人類及其他生物體存在較大威脅的一類物質。國內外目前已有多起關于砷污染的報道，均造成了不可估量的生命財產損失。而據(jù)統(tǒng)計，世界上每年仍然約有11萬t砷通過各種途徑進入水體中，可見，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原礦開采過程中所產生礦井涌水含砷超標，不能直接進行排放，需進行除砷處理，達到《錫、銻、汞工業(yè)污染物排放標準》(CJB30770-2014))標準后才能外排。本文對此廢水展開除砷試驗研究，在小試基礎上，進一步展開擴大化試驗，取得了比較滿意的處理效果。

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，為該廠原礦開采過程中產生的礦井涌水，其基本性質見表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四類元素含量很低，超過了檢測方法下限，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)級產品。

2．試驗原理

目前，含砷廢水處理方法較多，如化學沉淀法、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。

本文根據(jù)礦井涌水含砷量較低的特點，采用聚合硫酸鐵（聚鐵）作為除砷劑。在除砷過程中，一方面，溶解的三價鐵可與礦井涌水中部分砷反應生產（亞）砷酸鐵類沉淀：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，實現(xiàn)砷從液體到固體中的轉移，較后通過液固分離的手段，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行攪拌，在攪拌過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%）進行pH的調節(jié)，達到預定的pH后，繼續(xù)攪拌一定時間進行反應，隨后加入一定量PAM（配制濃度：1‰）對沉淀進行絮凝，繼續(xù)攪拌約30—60s后，靜置沉降1—2min，取上清液對砷進行測定分析。

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，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，處理水中含砷濃度降低至0.64mg/L，隨著聚合硫酸鐵（聚鐵）用量進一步增大至1‰時，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(jié)省運行成本，后續(xù)試驗中聚合硫酸鐵（聚鐵）用量取為0.6‰，此時處理水含砷濃度達到0.35mg/L。

2．時間對除砷效果的影響

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

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，礦井涌水中砷的濃度為0.75mg/L，當pH增加至7.08時，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進一步提高到10時，處理水含砷濃度有升高趨勢，為0.44mg/L，說明此時被沉淀所吸附的砷，發(fā)生解吸，從而使砷出現(xiàn)返溶現(xiàn)象。因此，除砷pH不宜過高，應控制在pH=8—9左右。

工業(yè)擴大化試驗

根據(jù)上述試驗結果，展開了為期三天的工業(yè)擴大化試驗。擴大化試驗在該廠中進行，設計水處理量為2t/h。試驗過程中，每隔l小時取樣一次，8次取樣后，將樣品混合，形成混合樣對砷進行測定。根據(jù)測定結果，對工藝參數(shù)（主要為聚合硫酸鐵（聚鐵）用量）進行調節(jié)，以達到節(jié)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，處理水中砷的濃度即達到0.38mg/L，可以達標排放。

根據(jù)中試結果，對藥劑成本進行了核算，噸水處理成本約為0.724元，具體見表3。

結論

(1)該礦井涌水的小試和中試結果表明，通過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行處理。

(2)小試中，在常溫時，聚合硫酸鐵（聚鐵）用量0.6%e，除砷時間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(xiàn)象表明，聚合硫酸鐵混凝沉淀一吸附法處理含砷廢水，可以進行合理放大，實現(xiàn)工業(yè)化生產。