含砷废水处理工艺设计

　冶金、采矿、化工、染料和皮革等行业在生产过程中都会产生大量含砷的废水，如不妥善处理，将会对土壤、水体产生严重污染，影响农作物的生长，威胁人类和动物的健康。GB5749—2006和GB8978—1996中分别规定饮用水和排放废水中砷的质量浓度不能超过0.01×10^-6和0.5×10^-6kg/m3。

　　目前，去除水体中砷的方法主要有硫化物沉淀法、钙—铁盐联合除砷法、吸附除砷法、离子交换法、微滤法以及除砷剂除砷法等。但硫化物沉淀法和钙-铁盐联合除砷法产生的含砷固体废物中的砷易脱出，造成二次污染。本文主要介绍了采用高效除砷过滤器处理含砷废水的工程实例。

　　1、设计依据

　　(1)进水原水中As含量：3~4mg/L，TDS：4000~6000mg/L。

　　(2)出水As含量排放标准：≤0.4mg/L;处理水量：20m3/h。

　　2、工艺方案说明

　　工艺流程如图1所示。

　　2.1 一体化综合池

　　一体化综合池由调节池、沉淀池、出水池3部分组成。原水*入调节池进行均质，再由泵加压抽入到砂滤过滤器中。砂滤过滤器、活性炭过滤器反洗的出水进入到沉淀池中，悬浮物在此处进行自然沉降，沉淀池出水再次进入到调节池。活性炭过滤器的出水进入到出水池，在此取水样进行出水监测，合格后排入管网，若不合格再次进入到高效除砷过滤器。

　　2.2 砂滤过滤器

　　砂滤过滤器以不同颗粒的大小滤料，从上到下、由小而大依次排列。当水从上流经滤层时，水中部分固体悬浮物质进入上层滤料形成的微小孔眼，受到吸附和机械阻留作用被滤料的表面层所截留。同时，这些被截留的悬浮物之间又发生重叠和架桥等作用，就如同在滤层的表面形成一层薄膜，继续过滤水中的悬浮物质，这就是所谓滤料表面层的薄膜过滤。这种过滤作用不仅滤层表面有，当水进入中间滤层也有这种截留作用，为区别于表面层的过滤，称为渗透过滤作用。此外，由于滤料彼此之间紧密地排列，水中的悬浮物颗粒流经滤料层中弯曲的孔道时，就有更多的机会和时间与滤料表面相互碰撞和接触，于是，水中的悬浮物在滤料的颗粒表面与凝絮体相互黏附，从而发生接触混凝过滤过程。砂滤过滤具有技术成熟、运行稳定、投资规模小等优点。砂滤需要反洗，反洗出水进入一体化池中的沉淀池。

　　2.3 高效除砷过滤器

　　高效除砷过滤器内装有新型特种高效除砷纳米材料。当水从上流经滤层时，水中部分的砷受到吸附作用被滤料吸附。该种滤料优点是吸附容量大，一年仅需要1~2次再生修复，每次再生水量为10t左右，由于现场空间有限，不建议对再生水设计深度处理，再生产生的废水应直接由废液处理公司回收。

　　2.4 活性炭过滤

　　活性炭过滤器是一种较常用的水处理设备，内部填充活性炭，作为水处理脱盐系统的前处理，能够吸附前级过滤中无法去除的余氯，可有效保证后级设备的使用寿命，提高出水水质，防止污染，特别是防止后级反渗透膜等的游离态余氧中毒污染;同时，还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用。

　　3、系统组成说明

　　3.1 一体化综合池

　　(1)数量：1台。

　　(2)材质：碳钢(玻璃钢防腐)。

　　(3)规格：50m3。

　　(4)调节池提升泵：Q=30m3/h，H=30m，数量为2台(1用1备)。

　　(5)沉淀池自吸式排泥泵：Q=8m3/h，H=10m，数量为2台(1备1用)。

　　(6)反洗泵：规格：Q=25m3/h，H=12m，数量为2台(1用1备)。

　　(7)回流泵：Q=30m3/h，H=30m，数量为2台(1用1备)。

　　3.2 砂滤过滤器

　　3.2.1 本体设计

　　(1)数量：1台。

　　(2)材质：碳钢(玻璃钢防腐)。

　　(3)规格：￠1800mm，直边高度1800mm。

　　(4)填料：采用粒径为￠4～￠32mm的卵石作为支撑层，采用粒径为￠0.8～￠4mm的石英砂作为滤料。

　　(5)附件：压力表、管路、阀门等。

　　3.2.2 系统工艺及反洗装置

　　运行时，单台设备出力30m3/h，运行流速12m/h。当进出口压差达到一定值或出水浊度升高时，系统进行反冲洗，反洗时间大约为15min。反洗时，开启反洗泵，通过压缩空气辅佐进行反冲洗，反洗水强度为10L/(m2·s)，压缩空气强度为10L/(m2·s)，反冲洗时间15min，分3个阶段进行，气水合洗、气洗、水洗，时间各5min。

　　3.3 高效除砷过滤器

　　3.3.1 本体设计

　　(1)数量：2台。

　　(2)材质：碳钢(玻璃钢防腐)。

　　(3)规格：￠1800mm，直边高度2400mm。

　　(4)填料：采用高效除砷滤料。

　　(5)附件：压力表、管路、阀门等。

　　(6)配套设备：修复再生加药装置一套。

　　3.3.2 系统工艺及反洗装置

　　两台过滤器为串联。运行时，单台设备出力为30m3/h，运行流速12m/h;当吸附饱和时，需要进行再生修复。

　　3.4 活性碳过滤器本体设计

　　数量：1台。材质：碳钢(玻璃钢防腐)。规格：￠1800mm，直边高度1800mm。填料：采用粒径为￠4～￠32mm的卵石作为支撑层，采用粒径为￠1～￠4mm的石英砂、10～40目活性炭作为滤料。附件有压力表、温度表、管路、阀门等。其中，系统工艺及反洗装置运行时，单台设备出力为30m3/h，运行流速是12m/h。当进出口压差达到一定值或出水浊度升高时，系统进行反冲洗，反洗时间大约为15min。

　　3.5 在线监测仪表

　　为监测系统的正常运行状况并辅助系统实现一定条件下的自动运行，在系统中相应的控制点设计配备了相关的现场在线检测与控制仪表。为使所有现场检测数据均能通过可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，PLC)集中处理，现场监测仪表部分输出4~20mA标准信号。

　　监测仪表：

　　(1)液位计(安装于调节池)1个;

　　(2)电磁流量计(安装于进水管路)1个;

　　(3)pH在线监测仪1个(安装于吸附反应池)。

　　3.6 电气控制系统

　　系统自动控制选用PLC程序控制器实现自动与手动结合的运行控制模式，对于现场在线检测仪表采集的标准信号予以集中处理，并输出控制信号及报警信号，当系统供水不足、进膜压力超标时系统均可自动报警。费用估算如表1所示。

　　4、结语

　　含砷废水是一类较难处理的工业废水。采用物理吸附配合高效除砷纳米材料处理含砷废水，处理效果好，且不易脱出。在保证处理效果的同时，能耗及运行成本都较低，运行操作管理简单可靠，能够为含砷废水处理的设计提供借鉴。