[发明专利]一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体地说，涉及一种利用共沉淀-离子交换复合工艺深度处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法。

背景技术

含砷矿冶废水主要产生于钨、金、铜等金属冶炼工艺的离子交换过程中，其成分复杂，通常显强碱性，废水中一般还共存有大量的硅、钙、镁等。由于摄入砷会严重危害人类及动物的酶及神经系统，甚至会直接造成死亡，所以含砷废水的处理是国内外各个国家所面临的严峻问题。

目前，大多数矿冶厂对产生的含砷废水经过石灰、氯化亚铁等药剂进行沉淀后即进行排放，出水砷含量很难达到国家标准，且沉淀物所含砷易浸出，造成二次污染。采用硫化物沉淀法可以解决上述问题，但出水硫含量不易控制限制了其广泛应用。因此，寻求工艺简单、成本低廉、效果稳定的含砷矿冶废水深度处理技术是目前较难且迫切需要解决的问题。

近年来，金属氧化物如氧化锆、氧化铁、氧化锰等因其具有活性吸附位点多、吸附选择性强等优点，引起各国水处理科学家的广泛关注。在工业废水与饮用水深度除砷领域关于金属氧化物除砷的报道也数见不鲜，但由于金属氧化物呈粉末状，使其在处理废水时具有水流压力降过大和吸附饱和的氧化物粉末不易回收等缺点，限制了其工程应用的推广。

中国专利号ZL200510095177.5，授权公告日为2007年10月24日，发明创造名称为：一种树脂基除砷吸附剂的制备方法，该申请案公开了一种树脂基水合氧化铁除砷吸附剂的制备方法，通过将水合氧化铁负载到阴离子交换树脂孔道内，解决了除砷过程中存在的上述问题，并且实现了水合氧化铁与阴离子交换树脂在结构和功能上的双重互补，是以往优秀深度除砷材料的代表。但是，树脂基水合氧化铁在除砷过程中存在性能易受pH值以及杂质离子存在的影响、吸附容量不高等缺点（参见董庆洁等人在《离子交换与吸附》2006年第4期发表的《锆，铁水合氧化物对磷酸根的吸附》）。

此外，若直接用上述纳米复合材料处理含砷矿冶废水原水，原水中存在的大量硅酸根等共存离子又会对除砷效果产生严重影响，而且由于原水砷浓度高，导致纳米复合材料需要量过大，难以充分发挥纳米复合材料的深度处理能力且不符合污水处理的经济性原则。上述问题急需一个理想的解决方案。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明针对现有含砷矿冶废水处理过程中存在的：1）经沉淀处理的含砷矿冶废水不能实现达标排放，沉淀物易产生二次污染；2）使用传统的树脂基水合氧化铁等深度除砷材料pH适用范围小，除砷性能易受杂质离子影响等问题，提供了一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，本发明在低成本的前提下，使处理后出水砷含量稳定降至0.5mg/L以下，为含砷矿冶废水的深度处理与综合利用提供了重要保障，从而实现环境效益和社会效益的统一。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法，其步骤为：

（A）、控制含砷矿冶废水原水流入pH调节池中，投加硫酸溶液，调节原水pH至6～9；

（B）、将步骤（A）得到的出水流入接触反应池，投加氯化高铁和氯化钙的复配剂，以及聚丙烯酰胺进行共沉反应，充分混合后，形成含砷絮体颗粒；

（C）、将步骤（B）得到的共沉反应混合液流入沉淀池，进行固液分离，分离得到的含砷絮体颗粒经压滤脱水后送危险废物填埋场进行无害化填埋处理；

（D）、将步骤（C）得到的上清液过滤后，通过装填有纳米复合材料的吸附塔，吸附上清液中剩余的砷酸根离子；

（E）、步骤（D）所述吸附塔中纳米复合材料吸附砷酸根离子达到穿透点时停止吸附，对所述纳米复合材料进行脱附再生；

（F）、将步骤（E）得到的脱附液经浓缩后，外送焚烧或经沉淀还原用于生产杀虫剂。

作为本发明更进一步的改进，步骤（A）中投加的硫酸溶液中硫酸的质量百分比浓度为40～70%，当投加的硫酸质量百分比浓度大于70%时，硫酸溶液投加过程中酸量不易控制且浓酸的强腐蚀性对机械和操作人员造成威胁；当投加的硫酸质量百分比浓度小于40%时，硫酸溶液的投加需求量大，对原水中污染物浓度影响较大，不易后续反应的控制且易造成机械和人力的浪费；硫酸溶液的投加量为5-10L/m³；硫酸的投加方式为计量泵投加。