[发明专利]一种净化处理含砷污水的工艺技术

说明书

技术领域

本发明专利涉及含砷污水的净化处理工艺技术方法。通过砷的稳定化和净化，降低污水中的砷的含量，以保证净化后的污水达到相关标准。

背景技术

含砷的无机物是一种致癌物。砷作为一种有害金属，是最常见的无机污染物之一。含有砷的有害废物主要有：农药和除草剂，含有甲烷砷酸钠、二甲基砷酸、亚砷酸钠和亚砷酸铅；炼焦等生产过程中产生的含砷的废水；兽医药物制剂生产中产生的含砷废水；磷酸净化过程中和木材防腐剂制造过程中产生的硫化砷；其他源于人们生活中的砷，如烧煤产生的粉煤灰、冶金也（冶炼铜、铅和锌等）、开采金矿过程、玻璃制造过程等。

尽管砷和其他金属一样，是一种正价态，但在水中，它并不是以正价态形式存在，而是与氧结合形成负价态。常见的有，化合物中砷为+3价，则以亚砷酸根（AsO₃^3-）形式解离；在化合物中为5价，以以砷酸根（AsO₄^3-）形式解离。所以，能有效净化去除其他阳性金属离子的工艺技术并不能对砷的稳定化起效。

在不同的环境中，砷与氧结合成不同的价态，这对净化工艺造成了很大的困难，因为不用的氧化形式在水中的移动速率是不同的。亚砷酸根的移动速度就比砷酸根的移动速度快。而且砷在溶液中很容易结合一些物质，使得移动速度更快。因此，砷在溶液中的移动速度与它的氧化状态、溶液的PH值、生物活性和吸附/解吸附反应有关。

砷的稳定化的化学工艺是非常复杂的，受很多因素制约，例如其价态形式、无机物形式还是有机物形式、氧化还原状态、污水的酸碱度，污水中其他金属的含量和种类、反离子、配体的复杂程度等等。用磷酸根稳定化铅、还原剂稳定化铬等常用的稳定化金属的方法，应用在含有砷的污水净化中时，反而增加了砷的浸出。在同时含有砷和铬的污水基质中，污染物通常以铬化砷酸铜的形式存在。

砷的最佳处理是在1100-1400℃时将其玻璃化。玻璃化工艺过程成中，所有的形式的砷都转变为氧化砷形式，而氧化砷能于与其他玻璃基材反应，而最终行为玻璃状态。但在多数情况下，将砷玻璃化而达到稳定化的工艺并不可行，因为这种玻璃化工艺需要很高的能量消耗，而且砷在高温状态下会挥发为污染环境。

此外还有涉及固化和化学稳定化的化学净化工艺方法。固化是将污染物封在一个高度一体化的坚固固体内的技术。经过封装可形成废物颗粒（微型胶囊形式）、大块状或是废物集装箱（巨型胶囊形式）。固化工艺并不要求固化剂和废物之间一定要发生化学反应，但固化剂有助于将废物封锁，形成坚固石头样结构。通过降低染污物暴露于浸出液中的表面积或是将污染物固封到胶囊型材料中，可以限制污染物的移动扩散。稳定化工艺就是采用一些方法，经污水中的污染物转变为最难溶形式、最低移动状态或是最无毒状态，从而降低污染物的危险性。在稳定化过程中，并非一定要改变物质的一些天然特征。

有研究发现加入含铁离子或是镁离子的物质可抑制砷从废物中浸出，比如加入硫酸铁和氧化镁。也有研究发现加入金属盐、有机弱酸或是一些金属如铁、铝或是铬等可将五价砷永久的固定于土壤中；含砷的污染物的固化工艺技术中，可加入碱性硅酸盐和氧化镁、一定量的硼砂、浓酸、还原剂和大量的粉煤灰等的混合物。但应用硫酸铁的净化工艺技术并不适用于砷的处理，也不能用于含砷污染物的长期稳定化，这是因为在三价铁离子在净化过程中会被还原为二价亚铁形式，后者可与砷重新结合。所以应用此固化工艺，需要非常大的添加剂量。砷土壤、沉积物或是底泥中可以三价、五价形式存在，也可以是无机或是有机形式存在，至此，才没有一种高效、长久的砷的稳定化工艺技术可应用于污染性土壤、沉积物或是底泥的处理。

发明内容

本发明提供了一种工艺技术，用于稳定化含砷的废物基质，使砷的浸出在规定标准范围。本发明的主要目标就是通过此工艺，净化废物基质中砷，无论是还原状态的亚砷酸盐还是氧化状态的砷酸盐，以及含砷的无机化合物和有机化合物。此外，本发明还提供了长期、永久的砷的净化、适合低膨胀的净化方法、高效且易于实施的净化工艺技术。