[發明專利]一種含砷廢水處理方法及裝置

在審

• 申請號: 201810124532.4
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108249544A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 陳靜;李鴻博;王琳玲;石瑤;潘紅;魏樂成;庹雄;柳銘富;楊眉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F1/74;C02F1/30;C02F11/00;C02F11/06;C02F9/08;C02F101/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明屬于水污染治理相關技術領域，更具體地，涉及一種含砷廢水的處理方法和裝置。該方法包括如下步驟：將pH為10以下的含砷廢水在含氧氣氛中、在微波催化劑的催化作用下進行微波催化氧化沉淀處理，使三價砷轉化為五價砷，并與三價鐵共沉淀，得到微波處理后的含砷廢水和含有砷酸鐵的污泥；其中，微波催化劑為負載零價鐵的吸波物質；吸波物質的相對介電常數不低于4。微波處理后的含砷廢水達標排放，向污泥中添加污泥穩定劑，同時調節所述污泥pH，使污泥穩定化并達到填埋標準。該方法為一種成本低、效率高的含砷廢水處理方法，解決了現有技術的含砷廢水處理方法中效率低、成本高、產生二次污染以及難以礦化重金屬等的技術問題。

技術領域

本發明屬于水污染治理相關技術領域，更具體地，涉及一種含砷廢水的處理方法和裝置。

背景技術

隨著工業的快速發展，水體砷(As)污染問題愈來愈嚴重，對生態環境和人體健康帶來很大危害，目前已成為普遍關注的問題。砷位于《中國環境優先污染物黑名單》中“重金屬及其化合物”之首，含砷化合物對動植物和人體均可產生嚴重危害。工業“三廢”的排放是水體中砷的主要來源。采礦、冶煉、電鍍、化工等行業的“三廢”在處理未達標甚至未進行任何處理的情況下，直接或間接排放到環境中而引發水體砷污染。中國是水體砷污染最為嚴重的國家之一，暴露人口高達2000萬，臺灣、湖南、廣東、新疆、山西和內蒙古等地是砷污染嚴重區。近年來我國地表水體砷污染呈現集中爆發的趨勢。2014年，湖南石門河水砷含量超標1000多倍，下游的鶴山村有一半人砷中毒，糧食大幅減產，當地居民生活受到嚴重影響。地下水體砷污染形勢也十分嚴峻，威脅著人類的飲用水安全。目前暴露在飲用水中砷濃度大于50μg/L的人口數量高達560萬，暴露在砷濃度大于10μg/L的人口為1466萬。山西山陰縣地下水中砷濃度最高可達1530μg/L。浙江北部地下水中最大砷濃度達80μg/L。

水體中的溶解態砷主要以亞砷酸鹽(AsO₃^3–)和砷酸鹽(AsO₄^3–)等無機形式存在，且水中As(III)的溶解性、流動性和毒性均高于As(V)。硫酸廠等排出的生產廢水中砷含量高達每升數十毫克，且主要為As(III)。因此，亟待探究一種既可氧化水中As(III)降低廢水毒性又可快速去除水中砷的技術。

目前，含砷廢水的處理方法主要有沉淀法、吸附法、生物法等。沉淀法是添加化學藥劑沉淀重金屬，需要消耗大量試劑，費用高，且易產生二次污染；吸附法僅為單純的相態轉化，沒有根本上降低污染物毒性；生物法難以實現As(III)的高效氧化，存在微生物具有選擇性、耐受砷毒性不強、處理周期長、產生二次污染的風險。

微波技術能顯著促進多數的物理與化學反應效率，故而有研究者嘗試將其應用到廢水處理領域。如專利文獻CN1796291A公開的一種微波輻射生活廢水處理方法。其以生活污水為原料，以活性炭及鐵屑、三氧化鐵、四氧化鐵或鋼渣為催化劑，在微波輻射條件下進行反應。此外如專利文獻CN1785855A中，通過鐵質放電體與活性炭的混合物對廢水中的有機物進行吸附后氧化降解。專利文獻CN107324566A公開了一種微波污水處理裝置，為防止催化劑失活而在前端增加了沉淀池以去除金屬離子。專利文獻CN101143736B公開了一種微波化學污水水處理方法及系統，向污水中加入氫氧化鈣、氧化鈣或硅藻土等敏化劑，來提高微波在污水處理中的穿透能力。上述現有技術將微波技術應用到污水處理中，取得了良好的效果，但是，主要是集中于有機污水的處理，針對重金屬污染廢水尤其是含砷廢水尚無較好的處理方法或處理裝置，此外，現有技術在反應傳質、微波催化劑的高效吸波性能以及回收再生等方面存在問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種含砷廢水的處理方法及裝置，其充分結合含砷廢水處理方法的特點和需求，針對性對含砷廢水處理工藝和裝置進行重新設計，并對該處理方法工藝中的關鍵參數、關鍵裝置部件設置進行選擇和布設，相應地取得了一種成本低、效率高的含砷廢水處理方法，由此解決了現有技術的含砷廢水處理方法中效率低、成本高、產生二次污染以及難以礦化重金屬等的技術問題。