[发明专利]基于铁锰盐投加原位生成吸附剂的生物滤柱净化除砷方法

说明书

基于铁锰盐投加原位生成吸附剂的生物滤柱净化除砷方法，适用于低铁锰浓度地下水及地表水中砷的去除。本发明采用向滤柱中投加适量铁锰盐并培养生物滤层的方式对含砷水进行净化。因为生物滤层的培养需要一个过程，因此此方法主要分成两个阶段：生物滤柱培养前期主要通过投加过量的亚铁盐，亚铁盐自催化氧化中间产物能对三价砷进行部分预氧化，同时原水中的砷被原位生成的铁氧化物吸附达到砷的达标去除；生物滤柱成熟期，三价砷的氧化主要利用生物氧化的锰氧化物和砷氧化细菌的氧化作用，此时降低铁盐投加量，既能达到节约化学药剂的目的，又能实现砷的高效去除。

技术领域：

本发明涉及一种除砷方法，具体涉及到一种基于铁锰盐投加原位生成吸附剂的生物滤柱净化除砷方法。

背景技术：

砷元素是典型的致癌物质，长期过量摄入可以导致急、慢性中毒甚至癌症，对人体健康造成严重损害。含砷矿物在某些水文地质条件下通过还原溶解、脱附、释放等地球化学作用导致许多地区地下水遭受不同程度的砷污染。地下水砷污染近年来受到越来越多的关注，而我国的内蒙、新疆、山西、台湾等很多地区也都面临严峻的地下水砷污染问题。我国《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中将砷浓度标准定为10ug/L。这为我国今后地下水除砷技术提出了更高的要求。

常用的除砷技术有混凝沉淀及共沉淀、吸附、膜分离、离子交换、电渗析等。其中，吸附法除砷成本较低，运行操作简单，处理过程产生的污泥量少，是一种很有前景的处理方式。目前，对于吸附除砷方法的研究大多数致力于发现或制备各种新型的吸附材料，以求达到更好的除砷效果。与其他材料相比，以铁元素为主要成分的铁基吸附剂对水中的的砷具有较强的亲和力，而且其价格低廉，广泛易得，更是成为研究的热点。

尽管铁基吸附材料能够很好地吸附五价砷，但对三价砷的去除效果并不是很理想。因为砷去除效率高低很大程度上取决于砷的存在形态，地下水通常呈厌氧状态，pH值一般为6.5-8.5，砷主要以As(III)的溶解性分子H₃AsO₃存在，较难被这些表面呈正价态的吸附剂吸附去除。因此，通常As(III)需要氧化预处理为As(V)，以提高去除效率。预氧化过程不仅增加成本，而且使操作变得更加复杂。

于是为了改善铁基吸附剂的吸附性能，各种复合氧化物制备的吸附剂层出不穷，例如铁锰复合氧化物、铁铝复合氧化物、铁铝复合氧化物、铁钛复合氧化物、铁铈复合氧化物、铁锆复合氧化物等。并且也出现了一些基于金属氧化物的商品吸附剂，但是此类成品吸附剂容易耗尽吸附容量，更换过程很不方便。而吸附剂的原位生成技术则很好地解决了这一点。

另外，因为铁锰砷常共存于地下水中，所以有研究对除铁除锰滤池的除砷性能进行了探究，发现在除铁除锰生物滤池中一定量的砷也能得到去除。因为除铁除锰生物滤池去除铁锰的过程中，滤层中会生长大量的铁、锰氧化细菌。在好氧条件下，铁经过接触氧化(γ-FeOOH自催化氧化)为铁的氧化物，锰在锰氧化菌胞外酶的催化氧化为锰的氧化物，锰氧化物氧化能力相对较弱，能选择性地将三价砷氧化为五价砷。这个过程中生成的铁锰氧化物能够为As(III)的氧化去除提供有利的条件。

基于以上三点，本发明提供了一种通过投加铁锰盐原位生成吸附剂的方法，并采用培养生物滤层的方式促进三价砷的氧化，从而达到节约化学药剂的目的，最终在滤柱中达到三价砷的同步氧化去除。

发明内容：

本发明目的在于针对含砷地下水和地表水，提供一种简单高效，投加铁锰盐原位生成吸附剂的生物滤柱净化除砷方法。