權(quán)利要求
1.一種高砷水凈化工藝，其特征在于，包括以下步驟：
S1、在廢水中加入Ca(OH)2，廢水中的鐵與廢水中AsO33-、AsO43-形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，并被鐵的氫氧化物吸附共沉去除部分砷;
主要反應(yīng)為：Ca(OH)2+FeSO4=CaSO4+Fe(OH)2;
Ca(OH)2+Fe2(SO4)3=CaSO4+Fe(OH)3;
AsO43-+Fe(OH)3=FeAsO4+3OH-;
AsO33-+Fe(OH)3=FeAsO3+3OH-;
其中Fe2+有很強的還原性，在溶液中很容易被氧化為Fe3+;
S2、在廢水中添加曝氣裝置除鐵;
主要反應(yīng)為：4Fe2++O2+4H+→2Fe3++2H2O;
2Fe3++SO42-+3Ca(OH)2+6H2O→2Fe(OH)3+3CaSO4·2H2O;
S3、在S2上清液中，先根據(jù)銅元素含量添加硫氫化鈉，完全回收銅，此步會同時沉下來少部分砷與鋅到銅精礦，然后根據(jù)鋅元素含量再次添加硫氫化鈉，此時水質(zhì)中鋅、砷均回收完全，NaHS先將As5+還原為As3+、As3+再進一步與硫氫化鈉反應(yīng)生成As2S3沉淀，從而達到完全凈化高砷水的目的;
主要反應(yīng)為：Cu2++HS-=H++CuS;
Zn2++HS-=H++ZnS;
NaHS+H3AsO4=H3AsO3+S+NaOH;
3NaHS+2H3AsO3=As2S3+3NaOH+3H2O。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高砷水凈化工藝，其特征在于，所述S3中根據(jù)銅元素含量按140%的加藥比例添加硫氫化鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高砷水凈化工藝，其特征在于，所述S3中根據(jù)鋅元素含量按600%加藥比例添加硫氫化鈉。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高砷水凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高砷水凈化工藝。
背景技術(shù)
[0002]銅、鉛、鋅等重金屬的礦物大多數(shù)是以硫化物的形式存在，在冶煉過程中，這些硫化物的硫被充分利用制成工業(yè)硫酸或者其他制品。而在生產(chǎn)工業(yè)硫酸時會產(chǎn)生一定量的酸性廢水，含砷高達3000mg/L以上，必須要經(jīng)過處理后，才能外排或者回收利用。
[0003]在文獻(申請?zhí)枮椋篊N201110270354.4)中，公開了一種高砷污酸廢水的處理方法，采用以下三個步驟：①硫化反應(yīng)：在高砷污酸廢水中加入硫化鈉溶液，攪拌，使高砷污酸廢水的砷、鉛、鎘金屬離子以硫化物的形式沉淀下來，硫化鈉的加入量，根據(jù)其砷、鉛、鎘重金屬的含量按下反應(yīng)方程計算出，并過量10-20%;硫化鈉溶液加完畢后再攪拌30分鐘，然后泵入壓濾機壓濾;壓濾后的硫化渣堆存，待回收砷等金屬;硫化反應(yīng)的濾液泵入一次中和反應(yīng)槽;
②一次中和反應(yīng)：在硫化反應(yīng)的濾液中加入石灰乳，并攪拌，當pH值達到8時陸續(xù)加入聚合鐵溶液，進一步除去廢水中的砷;聚合鐵的加入量按每立方硫化反應(yīng)的濾液加0.8Kg計算，繼續(xù)加入石灰乳;當pH值達到10時停止加入石灰乳，繼續(xù)攪拌30分鐘，壓濾;壓濾后的一次中和渣堆存，中和濾液泵入強化反應(yīng)槽;
③強化中和反應(yīng)：在強化反應(yīng)槽中，按每立方中和濾液0.5kg聚合鐵的比例加入聚合鐵溶液，攪拌;再用石灰乳調(diào)整反應(yīng)槽溶液的pH值，當pH值達到8-9時停止加入石灰乳，繼續(xù)攪拌30分鐘;然后按槽內(nèi)溶液量的0.02%加入PAM絮凝劑，繼續(xù)攪拌10分鐘后壓濾;壓濾后的強化中和濾渣堆存，強化中和濾液經(jīng)檢驗泵入總廢水站進一步處理后達到合格排放的標準后，排放。
[0004]該專利采用硫化鈉進行除砷，硫化鈉沉砷的藥劑用量、pH值、反應(yīng)時間沒有控制好，都會導(dǎo)致硫化鈉的除砷率顯著降低;
(1)硫化鈉的用量：文獻資料和生產(chǎn)實踐均表明，一次沉砷，即使硫化鈉過量很多倍，也不能將砷脫除到很低的水平;
(2)pH值：硫化鈉沉砷在酸性條件下進行，當pH值為2左右，沉砷效果最好;當污水中砷含量過高，沉砷效率降低;當硫化鈉過量時，堿性較強時，吸附劑表面所帶負電荷增多，負電荷之間的靜電斥力增加，吸附量減少，沉砷效率降低;
(3)反應(yīng)時間：硫化鈉沉砷過程屬于離子反應(yīng)，反應(yīng)過程十分迅速，沉砷時間應(yīng)控制在40-60min左右，但生產(chǎn)實踐中由于受客觀條件的限制使得反應(yīng)時間過長，溶液中存在高價氧化態(tài)離子將三硫化二砷沉淀重新溶解，導(dǎo)致除砷率反而下降。
[0005]在文獻(申請?zhí)枮椋篊N202110533331.1)中，公開了一種高濃度含砷污酸的處理工藝，包括以下步驟：步驟S10，將高濃度污酸原液經(jīng)過濾器過濾后引入污酸儲槽，攪拌混合，靜置2～4小時;
步驟S20，將硫氫化鈉加入到硫化氫氣體發(fā)生器，加入濃度為50%的稀硫酸溶液，硫酸與硫氫化鈉進行氣體發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)硫化氫氣體和硫酸鈉;步驟S30，經(jīng)沉降固液分離后將污酸儲槽的液體通過離心泵引入到硫化反應(yīng)器，再加入步驟S20得到的硫化氫氣體，通過反應(yīng)器的內(nèi)循環(huán)泵對高濃度含砷污酸進行內(nèi)循環(huán)，使硫化氫氣體與液體中的重金屬進行反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀;步驟S40，當反應(yīng)達到終點時，通過排液泵打入濃密池，再經(jīng)壓濾機處理，實現(xiàn)固液分離，實現(xiàn)污酸的達標排放。
[0006]該工藝雖然采用了硫氫化鈉，但是需要將硫氫化鈉氣化，工藝步驟繁瑣，且無法準確控制硫氫化鈉添加量，容易造成浪費，同時廢水中通常還含有銅、鋅元素，該工藝處理時無法回收其中的銅與鋅，無法充分處理與利用廢水資源。
發(fā)明內(nèi)容
[0007]本發(fā)明的目的在于：為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高砷水凈化工藝。
[0008]本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的具體采用以下技術(shù)方案：
一種高砷水凈化工藝，包括以下步驟：
S1、在廢水中加入Ca(OH)2，廢水中的鐵與廢水中AsO33-、AsO43-形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，并被鐵的氫氧化物吸附共沉去除部分砷;
主要反應(yīng)為：Ca(OH)2+FeSO4=CaSO4+Fe(OH)2;
Ca(OH)2+Fe2(SO4)3=CaSO4+Fe(OH)3;
AsO43-+Fe(OH)3=FeAsO4+3OH-;
AsO33-+Fe(OH)3=FeAsO3+3OH-;
其中Fe2+有很強的還原性，在溶液中很容易被氧化為Fe3+;
S2、在廢水中添加曝氣裝置除鐵;
主要反應(yīng)為：4Fe2++O2+4H+→2Fe3++2H2O;
2Fe3++SO42-+3Ca(OH)2+6H2O→2Fe(OH)3+3CaSO4·2H2O;
S3、在S2上清液中，先根據(jù)銅元素含量添加硫氫化鈉，完全回收銅，此步會同時沉下來少部分砷與鋅到銅精礦，然后根據(jù)鋅元素含量再次添加硫氫化鈉，此時水質(zhì)中鋅、砷均回收完全，NaHS先將As5+還原為As3+、As3+再進一步與硫氫化鈉反應(yīng)生成As2S3沉淀，從而達到完全凈化高砷水的目的;
主要反應(yīng)為：Cu2++HS-=H++CuS;
Zn2++HS-=H++ZnS;
NaHS+H3AsO4=H3AsO3+S+NaOH;
3NaHS+2H3AsO3=As2S3+3NaOH+3H2O。
[0009]進一步地，所述S3中根據(jù)銅元素含量按140%的加藥比例添加硫氫化鈉。
[0010]進一步地，所述S3中根據(jù)鋅元素含量按600%加藥比例添加硫氫化鈉。
[0011]本發(fā)明的有益效果如下：
1、本發(fā)明通過氫氧化鈣的添加，不僅能快速地吸附共沉去除部分砷，且能去除廢水中的鐵元素，不會影響后續(xù)的銅精礦和鋅精礦回收，然后再通過硫氫化鈉分批添加，能依次回收上清液中的銅與鋅，且能完全凈化高砷水，處理全面，廢水利用率高。
[0012]2、本發(fā)明通過上清液銅元素與鋅元素含量，能精確控制硫氫化鈉添加量，節(jié)省藥劑的同時，能最大程度的提高凈化效果。
附圖說明
[0013]圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施方式
[0014]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0015]以稀酸酸浸液廢水(含砷、鐵、銅、鋅元素)為例;
廢水中砷主要以正亞砷酸和偏亞砷酸及它們的鹽類的形式存在,廢水中有下列電離平衡:
3H++AsO33-=As(OH)3= As3+ +3OH-;
5H++AsO43- = As5+ + 3OH-+H2O;
實施例一
[0016]如圖1所示，一種高砷水凈化工藝，包括以下步驟：
S1、在廢水中加入Ca(OH)2，廢水中的鐵與廢水中AsO33-、AsO43-形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，并被鐵的氫氧化物吸附共沉去除部分砷;
主要反應(yīng)為：Ca(OH)2+FeSO4=CaSO4+Fe(OH)2;
Ca(OH)2+Fe2(SO4)3=CaSO4+Fe(OH)3;
AsO43-+Fe(OH)3=FeAsO4+3OH-;
AsO33-+Fe(OH)3=FeAsO3+3OH-;
其中Fe2+有很強的還原性，在溶液中很容易被氧化為Fe3+，這樣目的是先除去鐵，為了方便后續(xù)分別回收銅精礦和鋅精礦;
S2、在廢水中添加曝氣裝置除鐵;
主要反應(yīng)為：4Fe2++O2+4H+→2Fe3++2H2O;
2Fe3++SO42-+3Ca(OH)2+6H2O→2Fe(OH)3+3CaSO4·2H2O;
S3、在S2上清液中，先根據(jù)銅元素含量添加硫氫化鈉，完全回收銅，此步會同時沉下來少部分砷與鋅到銅精礦，然后根據(jù)鋅元素含量再次添加硫氫化鈉，此時水質(zhì)中鋅、砷均回收完全，NaHS先將As5+還原為As3+、As3+再進一步與硫氫化鈉反應(yīng)生成As2S3沉淀，從而達到完全凈化高砷水的目的;
主要反應(yīng)為：Cu2++HS-=H++CuS;
Zn2++HS-=H++ZnS;
NaHS+H3AsO4=H3AsO3+S+NaOH;
3NaHS+2H3AsO3=As2S3+3NaOH+3H2O。
實施例二
[0017]在上述實施例的基礎(chǔ)上，還包括，S3中根據(jù)銅元素含量按140%的加藥比例添加硫氫化鈉。
[0018]硫氫化鈉收銅探索
[0019]實施例三
在上述實施例的基礎(chǔ)上，還包括，S3中根據(jù)鋅元素含量按600%加藥比例添加硫氫化鈉。
[0020]硫氫化鈉收鋅探索
[0021]500%-600%之間存在明顯顏色變深現(xiàn)象。
[0022]綜上，采用實施例二與實施例三中的添加比例得到實驗數(shù)據(jù)如下：
高砷水凈化實驗數(shù)據(jù);
(1)取800mL原水+500mL稀酸酸浸液混合液，測Cu(混合液就是高砷水);
(2)鐵區(qū)：取其中1200mL，添加石灰乳至pH為3.0，過濾后測Cu和Zn;
(3)銅區(qū)：根據(jù)上步中得到的水樣體積和測得的Cu，按照表中加藥比例添加NaHS收銅，過濾后測Cu和Zn;
(4)鋅區(qū)：根據(jù)上步中得到的水樣體積和測得的Zn，按照表中加藥比例添加NaHS收鋅，過濾后測Zn;
實驗表格
[0023]實驗數(shù)據(jù)1
[0024]實驗數(shù)據(jù)2
[0025]實驗數(shù)據(jù)3
[0026]因此采用本發(fā)明的凈化工藝，能準確控制藥劑用量、pH與反應(yīng)時間，能充分回收利用高砷水中的資源。
[0027]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
說明書附圖(1)
聲明：
“高砷水凈化工藝” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：山東美華特水處理科技有限公司
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2025年03月28日 ~ 30日 
