芬顿试剂处理废水的研究与进展
芬顿试剂处理废水的研究与进展
摘要：近年来，高级氧化技术在处理废水方面取得了一定的进展，尤其是芬顿试剂作为一种强氧化剂去除废水中的有机污染物效果显著。本文介绍了Fenton试剂的氧化机理，概述了Fenton 试剂氧化的影响因素和演变，并对各种类型的 Fenton氧化法在废水处理中的应用做了阐述。
关键词：废水；有机污染物；芬顿试剂；反应机理
引言：1894年,法国科学家Fenton发现,在酸性条件下，Fe2+/H2O2可以有效氧化酒石酸[1]:
2H++C
4H
6
O
6
+2Fe2++6H
2
O
2
→4CO
2
+10H
2
O+2Fe3+
这项研究发现为人们分析还原性有机物和有机物的选择性氧化提供了一种新的方法。人们为了纪念这位伟大的科学家，将Fe2+/H2 O2命名为Fenton试剂(中文芬顿)，即为标准的芬顿试剂，由芬顿试剂介导的反应称为芬顿反应。自芬顿试剂及芬顿反应发现以来，有关芬顿反应的研究主要用于有机合成、酶促反应以及细胞损伤机理和应用，这为人们分析还原性有机物和选择性氧化有机物提供了一种新的方法。1964年，加拿大学者Eisenhaner首次将芬顿试剂应用到水处理中。他用芬顿试剂处理 ABS 废水，ABS的去除率高达99%[2]。Fenton 试剂具有很强的氧化性，而且其氧化性没有选择性，能适应各种废水的处理，因此受到国内外的广泛关注。随着科学技术的发展与进步，各种水处理方法层出不穷，科学家们在Fenton 试剂的基础上衍生出很多类Fenton法，如光（电）-Fenton，超声波-Fenton等[3-6]。
1 芬顿试剂机理研究
1.1 强氧化作用
目前普遍为大家所接受的反应机理：Fe2+ 与H
2O
2
反应与分解生成羟基自由
基(·OH)和氢氧根离子(OH-)，并引发连锁反应从而产生更多的其它自由基，然后利用这些自由基进攻有机质分子，从而破坏有机质分子并使其矿化直至转
化为CO
2、H
2
O等无机质[7-10].
链的开始：Fe2++H
2O
2
→Fe3++OH-+·OH
链的传递：·OH+Fe2+→Fe3++OH-
·OH+H
2O
2
→·HO
2
+H
2
Fe3++H
2O
2
→Fe2++·HO
2
+H+
·HO
2+Fe3+→Fe2++·O
2
+H+
·OH+R-H→·R+H
2
0 ·OH+R-H→·[R-H]++OH-
链的终止： 2·OH→H
2O 2
·HO
2+·HO
2
→Fe2++O
2
Fe3++·O
2-→Fe2++H++O
2
Fe3++·HO
2→Fe2++H++O
2
·HO
2+Fe2++H+→Fe3++H
2
O
2
·HO
2+·O
2
-+H+→H
2
O
2
+O
2
·O
2-+Fe2++2H+→Fe3++H
2
O
2
O·+R
1-CH=CH-R
2
→R
1
-C(OH)H=CH-R
2
根据羟基自由基氧化机理，芬顿试剂之所以能氧化降解有机污染物，主要是由于羟基自由基的强氧化能力(其氧化电位高达+2.8 V )。另外，羟基自由基具有很高的电负性或亲电子性，其电子亲和能力高达569.3 kJ，具有很强的加成反应特征。
1.2 絮凝/沉降作用
以上这些经典机理对一些实际废水处理所存在的现象却往往难以解释。Walling和Kato, S. H. Lin 和 Lo的研究表明，Fenton试剂在处理废水过程中，再生的Fe2+、反应后端产生的Fe3+与氢氧化物反应生成的铁水络合物，还具有絮凝、沉淀的功能。主要反应方程式如下[11]：
[Fe(H
2O)
6
]3++H
2
O→[Fe(H
2
O)
5
OH]2++H
3
O+
[Fe(H
2O)
5
OH]2++H
2
O→[Fe(H
2
O)
4
(OH)
2
]++H
3
O+
当pH值为3-5 时，
2[Fe(H
2O)
5
OH]2+→[Fe(H
2
O)
8
(OH)
2
]4++2H
2
O
[Fe(H
2O)
8
(OH)
2
]4++H
2
O→[Fe(H
2
O)
7
(OH)
3
]3++H
3
O+
[Fe(H
2O)
7
(OH)
3
]3++[Fe(H
2
O)
5
OH]2+→[Fe
3
(H
2
O)
7
(OH)
4
]5++2H
2
O
以上反应方程式表示了Fenton 试剂具有絮凝功能。Sheng研究表明，Fenton 试剂所具有的这种絮凝功能是降解COD的重要组成部分。
1.3 Fenton试剂氧化的影响因素
根据上述Fenton试剂氧化降解有机物的机理和途径可知，·OH是氧化有机物的有效因子，而二价铁、过氧化氢及废水的酸碱性决定了·OH的产率，即决
定了降解有机物的程度，因此溶液的pH值、催化剂的种类及投加量H
2O
2
的投加
量、投加方式以及体系的反应时间等都影响Fenton试剂处理难降解废水的程度。同时对于不同的废水水质在相同的条件下有不同的处理效果，其最佳处理条件随着处理水质的变化而变化[12]。
1.3.1 pH值
pH是影响Fenton试剂处理效果的重要因素之一，H
2O
2
分解为·OH的速度与
溶液中[OH-]的浓度有关，即溶液初始pH值对双氧水的分解有很大的影响。双氧
水在碱性条件下极不稳定，容易分解，在酸性条件下其分解反应动力学常数最高。针对不同的工业废水，其适宜的pH范围不尽相同。pH过高或过低对有机物去除均不利，因为催化过氧化氢分解的铁的有效形式是Fe(O
2
H)2+、Fe(OH)2+，其在pH 2-5的范围内浓度较高。
1.3.2 催化剂的种类
能够催化过氧化氢的金属离子催化剂可以有多种，常见的有：Cu2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+等。在不同金属离子存在下，双氧水对难降解有机物的催化氧化效果不同。
研究结果表明, FeSO
4
为Fenton试剂的最佳催化剂。
1.3.3 H2O2投加量
采用Fenton试剂处理废水的有效性和经济性主要取决于双氧水的投加量。现有文献提及：随着过氧化氢用量的增加，氧化效率(O.E)值下降，这可能和副反应的发生有关。当过氧化氢用量较高时，使得过氧化氢发生无效分解从而降低了氧化效率。
1.3.4 H2O2投加方式
保持H
2O
2
的总投加量不变，将H
2
O
2
均匀地分批投加，可提高废水的处理效果。
其原因是H
2O
2
分批投加时，[H
2
O
2
]/[Fe2+]相对降低，即催化剂浓度相对提高，从
而使H
2O
2
的·OH产率增大，提高了H
2
O
2
的利用率，进而提高了总的氧化效果。
1.4 芬顿试剂的优缺点即研究方向
优点：
1.反应条件温和，设备简单，适用范围广
2.既可作为单独处理技术应用，也可与其它处理过程相结合
3.将其作为难降解有机废水的预处理或最终深度处理方法，与其他处理方法(如生物法、混凝法等)联用，可以更好地降低废水处理成本，提高处理效率，拓宽该技术的应用范围。
缺点：
1.使用的试剂量多，过量的Fe2+增大处理后废水中的COD并产生二次污染
2.有机物矿化不充分，形成的中间产物往往毒性更大
3.pH范围为2.0-
4.0，范围太窄，限制了有机污染物处理的范围
研究方向
铁离子的固定化，制备含铁的固体氧化剂，研制出适用废水pH值范围宽的非均相催化剂，进行多相Fenton反应。
2 Fenton试剂的演变
2.1 类Fenton试剂
有研究表明,利用Fe盐溶液、可溶性铁以及铁的氧化矿物(如赤铁矿、针铁
矿等)同样可使H
2O
2
催化分解产生·OH，达到降解有机物目的，以这类催化剂组
成的Fenton试剂，称为类Fenton试剂[13]。Fe0-H
2O
2
氧化法就属于类Fenton法中
的一种，与普通Fenton氧化法相比，不同之处在于：①前者所用的催化剂是Fe0，
当H
2O
2
存在时被氧化成Fe2+，生成的Fe2+再与H
2
O
2
反应；②两者的Fe2+的生成过程
不同，前者从Fe0到Fe2+溶解速度有限，使得 Fe2+浓度降低，无效反应得到控制，而后者反应开始时向废水中添加 Fe2+，因起始浓度高，使Fe2+氧化成 Fe3+的反应
不可忽视；③前者产生的污泥量少，且H
2O
2
利用率高。
2.2 光-Fenton试剂
把光引进Fenton试剂可以克服普通Fenton试剂的缺点，称为光-Fenton试
剂。目前有UV-Fenton试剂、UV-vis/H
2O
2
草酸铁络合物法、UV/Fe柱撑膨润土、
UV/聚合羟基Fe柱撑膨润土[14]、UV/聚合羟基Fe柱撑膨润土/草酸[15]和
UV-TiO
2
/Fenton试剂。
UV-Fenton 法并不是普通 Fenton 法与 UV/ H
2O
2
的简单复合，与普通Fenton
法相比具有如下优点[16]：
① Fe2+和 Fe3+能保持良好的循环反应，提高了试剂的利用效率；
② UV光和 Fe2+对H
2O
2
催化分解存在协同效应，这主要是由于铁的某些羟基
络合物可发生敏化反应生成·OH 所致，反应式如：Fe(OH)2+→Fe2++·OH；
③有机物矿化程度更彻底；
④有机物在紫外线作用下可部分降解。但是不能用于处理高浓度的有机废水，且对太阳能的利用率不高，处理设备费用高。
为了改善这种状况，人们将草酸盐和柠檬酸盐引入UV/Fenton体系。水中三价铁的草酸盐和柠檬酸盐络合物具有较高的光化学活性。由于草酸盐络合物的光化学活性强，提高了对紫外光和可见光的利用率，可处理高浓度有机废水，另
外·OH 产生速率高，节约H
2O
2
用量，但该法依然存在如下缺点[15]：
①草酸铁络合物对可见光利用率不高，且穿透力不强；
②在 Fe(C
2O
4
)
3
3-的光解中生成 CO
2
，其可转化为 CO
3
2-和 HCO
3
-，它们对·OH 有
清除作用；
③自动产生H
2O
2
的机制不完善。
2.3 电-Fenton试剂
电-Fenton 氧化法是把通过电化学法产生的H
2O
2
和Fe2+作为Fenton试剂的
持续来源。与普通Fenton试剂和光-Fenton 试剂相比，具有以下优点[16]：
①自动产生H
2O
2
的机制完善；
②有机物降解的因素多，除·OH 的氧化作用外，还有阳极氧化、电吸附等；
③喷洒在阴极上的氧气或空气可提高反应溶液的混合作用；
④Fe2+可由阴极再生，污泥产量少。
2.4微波Fenton法
微波波长在1mm~1m之间。微波辐射液体能使其中的极性分子产生高速旋转而产生热量，同时改变体系热力学函数，降低活化能和分子的化学键强度改善反应条件，加快反应速度，提高反应产率，促进一些难以进行反应的发生。对物体
内外同时加热，具有加热速度快、无温度梯度、无滞后效应等特点显著缩短反应时间，提高降解产率，具有较大的工业应用潜力。
2.5 超声/Fenton
超声过程中Ｈ
2Ｏ
2
的生成速度较慢，将超声波与Fenton试剂氧化法相结合
显著地缩短反应时间，提高了降解率。并且随着Fe2+和Ｈ
2Ｏ
2
浓度的增加，降解
速率加快超声波对有机物的降解源于超声空化作用即存在于液体中的微小气泡在超声场的作用下振荡、生长、崩溃和闭合的过程。当对液体施加一定频率和强度的超声波时，就会产生大量的微小气泡。空化崩溃时，在极短的时间和空化泡周围的极小空间内，产生高温和高压，对水中污染物直接产生热解作用，同时产生氧化电位很高的羟基自由基
Ｈ
2
Ｏ→Ｈ· +ＨＯ·
ＨＯ·+ＨＯ·→Ｈ
2Ｏ
2
Ｈ· +ＨＯ·→Ｈ
2
将Fe2+引入反应溶液，就会和超声波产生的Ｈ
2Ｏ
2
产生·OH。
3 Fenton试剂在废水处理中的应用
近年来，高级氧化技术在处理难生物降解废水方面取得了一定的进展，尤其是 Fenton 试剂作为一种强氧化剂去除废水中的有机污染物效果显著。Fenton 试剂法是一种采用过氧化氢为氧化剂、以亚铁盐为催化剂的均相催化氧化法，在偏酸性条件下，反应过程中产生的·OH 是一种氧化能力很强的自由基，具有较高的氧化还原电位，能迅速的氧化废水中的污染物而几乎没有选择性，可使废水中的有机结构发生碳链裂解，使难于生物降解的大分子有机物裂解为易于微生物
降解的小分子有机物，或者完全矿化为 CO
2和H
2
O，既可以作为预处理，也可以
作为深度处理。与其它氧化工艺如相比，Fenton 试剂氧化法具有运行成本低、工艺简单、操作简便和在常温常压下反应的特点。
3.1 Fenton 试剂在化工废水中的应用
难降解有机废水普遍具有较高的毒性和致癌性、微生物降解速度慢、处理难度大等特点。有机、石油等化工废水中含有较多的多环芳香烃、硝基苯类、酚类、有机氯化物、氯代酚类及—些高分子物质等。F. J. Beltran等[17]采用 Fenton 试剂降解水体中芴、菲和苊三种多环芳烃污染物的研究表明，低浓度的芴、菲和苊在适宜的条件下，均有较好的去除率。V. Kavitha[18]分别采用 Fenton 试剂和
Photo-Fenton 法对 2-硝基苯酚、4-硝基苯酚、2,4-二硝基苯酚和 2,3,6-三硝基苯酚废水进行处理研究, 其中 Fenton 试剂法对这 4 种硝基苯酚水样中的TOC去除率在 20%-32%之间；采用 Fenton 法配合紫外光和太阳光照射实验进行对比，TOC去除率均超过 92%。周珊等[19]采用Electro-Fenton 法处理含 4-氯酚废水，实验以活性炭纤维为阴极，铁为阳极，去除率达到 85.70%。
3.2 Fenton 试剂在印染废水中的应用
纺织印染废水具有色度高，COD 高和排放量大等特点，尤其在化纤生产、纺织、印染加工过程中，大量用到表面活性剂、助剂、油剂、浆料、树脂和染料，使纺织废水 COD 越来越高，而这些合成物质难于被生化降解。其中多数染料分子是以苯环为核心的稠环、杂环结构，属于高度稳定的大分子有机物，其中的硝基和胺基等基团具有较大的生物毒性和致癌性。目前印染废水处理厂普遍采用物化生化二级处理工艺，处理后出水的和色度均较高，直接排放会给环境带来危害。
王利平等[20]采用Fenton试剂对常州市某印染废水处理厂的二沉池进行深度
处理，在pH=6，H
2O
2
/Fe2+=0.8，Fe2+投加量为1.0g/L，反应时间为3h的条件下，
研究了Fenton试剂对COD、TP、TN、NH3-N和色度的去除效果，结果见表1：
表1 Fenton试剂对印染废水的深度处理效果
项目原水出水DB32/1072-2007限值
COD (mg/L) 83.2 13.12 50
TP (mg/L) 1.13 0.28 0.5
TN (mg/L) 19.06 13.91 15
NH3-N (mg/L) 0.35 0.19 5
色度/倍48 8 40
由表1可知，印染废水经试剂深度处理后，出水水质可达到《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB32/1072-2007)的要求，对COD、TP、TN、NH3-N和色度的去除率分别为84%、75%、27%、46%、83%，达到了很好的处理效果。
谭万春等[21]研究了混凝- Fenton氧化法对两种不同模拟水样的处理效果，筛选了最佳的混凝条件及氧化条件。试验结果表明，混凝- Fenton氧化法对亲水性染料和疏水性染料废水都适合，pH值对混凝- Fenton氧化法影响较大，混凝的适宜pH值为8~ 10，而Fenton法氧化的适宜pH值为3左右；废水COD
Cr
与色度去除率分别达到90%和95%以上。
3.3 Fenton 试剂在制药废水中的应用
制药废水成分复杂、毒性大、色度深，常含有大量的生物抑制剂，而且废水水质、水量波动较大，是处理难度较大的工业废水之一。M. Ravina 等[22]以400W 高压汞灯为光源，采用Photo-Fenton对含双氯芬酸止痛药废水进行处理研究，在适宜的试验条件下，水样的TOC去除率达到100%。黄永辉等[23]采用 Fenton 试剂处理含咪唑酮、羟基吡嗪、氯乙酰胺及长链亚胺类化合物等杂环类制药废水，也取得了显著的成果，将废水的可生化性由0.1 提高到 0.6。
梅国平等[24]用Fenton试剂对硝苯地平医药废水进行氧化处理实验研究，结
果表明，当H
2O
2
/Fe2+=5:1，3%的H
2
O
2
用量为0.4ml，溶液pH=2.5，反应时间为24h
时，在20℃、120r/min条件下，废水COD去除率可达74.5%，BOD/COD从0.1提高至0.31，可生化性得到较大提高，为后续的生物处理创造了条件。
3.4 Fenton 试剂在农药废水中的应用
农药废水污染物浓度较高，COD量大，含有杀虫剂、除草剂、有机氯农药和有机磷农药等，由于其中含有酚、砷、汞等有毒物质以及许多生物难以降解的物质，使其具有毒性大、有恶臭气味以及对人的呼吸道和粘膜有刺激性等特点。
H.Katsumata 等[25]以990W高压氙灯为光源，采用 Photo-Fenton 对含利谷隆废水进行处理研究，在适宜条件下，利谷隆去除率为100%，并且经过一段时间 TOC 去除率为90%。孙红文等[26]采用 Fenton 试剂和Photo-Fenton对2,4-二氯苯氧
乙酸(2,4-D)进行降解试验，在 2,4-D 质量浓度为 200mg/L、H
2O
2
质量浓度为
200mg/L、Fe2+质量浓度为 40 mg/L、pH值为 3.5、反应时间为 10min 条件下，2,4-D 降解率为 85%，水样的 TOC去除率为 80%；在 Photo-Fenton 作用下，
H 2O
2
质量浓度为100mg/L，Fe2+质量浓度为 20mg/L，pH 为 3.5，反应时间为60min，
可达到与Fenton 试剂相同的处理效果。
3.5 Fenton 试剂在含油废水中的应用
含油废水成分较复杂，不仅含油浓度高，且常溶有大量的苯类、酚类、腐殖酸类和多环芳烃等有机污染物，难于生物降解。钟萍等[27]通过采用Photo-Fenton 方法，以500W高压汞灯为光源，对含煤油废水进行处理研究，结果表明，油类去除率达到75%。刘建伟等[28]采用Fenton试剂对发酵甘油生产废水进行处理研究，通过处理后废水的COD由13500mg/L 降至4030mg/L，可生化性由0.202提高到0.568。
祁佩时等[29]研究了以Fenton试剂为氧化剂的氧化处理方法对稠油石化废水
进行处理，研究表明，当Fenton氧化的初始条件为质量比(H
2O
2
/COD)R=1.52，摩
尔比(H
2O
2
/Fe2+)M=10:1初始pH=3，时间为60min，氧化温度T=25℃时, 氧化后
COD由89.2mg/L降至34.0 mg/L，去除效率为62.00%。
3.6 Fenton 试剂在焦化废水中的应用
焦化废水是焦化厂在焦炭炼制煤气净化及产品回收过程中产生的废水，其中含有酚、氨氮、氰、芳香族化合物、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，成分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，性质非常稳定，是一种典型的难降解有机废水[30-31]。武建军等[32]采用Fenton 试剂对焦化废水SBR处理后的出水进
行后续氧化处理，当氧化剂H
2O
2
投加量为 1.67mL/L，FeSO
4
·7H
2
O的投加量为
1.67g/L，废水的初始pH值为6.5，静置氧化时间4h时，Fenton氧化达到最佳处理效果，COD
Cr
从 481.152mg/L 降至246.758mg/L，去除率为48.72％。张娴娴等[33]对重庆钢铁基团焦化厂实际生产废水进行实验研究，结果表明：在常温
25℃下，pH= 3.0,反应持续时间5min，氧化剂投加量H
2O
2
/ COD
Cr
= 2:12，Fe2+的
投加量Fe2+/H
2O
2
=15:1，2次投加H
2
O
2
时，Fenton法氧化降解处理焦化废水达到
最佳处理效果，COD
Cr
从2480mg/L降至295mg/L，酚从800mg/L降至84mg/L，去除率分别为88.12%，89. 45%。
王春敏等[34]对某焦化厂生化处理前的废水进行Fenton试剂—活性炭吸附处理研究，该废水的pH值约为7.2，COD为1935 mg/ L，结果表明：Fenton试剂-
活性炭吸附工艺处理焦化废水的最佳操作条件为：Fenton试剂氧化阶段H
2O
2
投
加量为55mmol/L，[Fe2+]/[H
2O
2
] =1:10，初始pH=3；活性炭吸附阶段活性炭投加
量为2.5 g/ L，pH= 3，吸附时间30min。在此操作条件下，焦化废水COD降至48mg/L，去除率达 97.5%。
4 结论
Fenton 试剂作为一种强氧化剂用于去除有机工业废水中的难降解有机污染物具有明显优点，是一种很有应用潜力的废水处理技术。但是目前大多数研究尚处于实验室和理论探索阶段，有关实际应用的成果报道较少，其原因主要有：Fenton 氧化体系对pH响应范围较窄(pH2.0-4.0)；反应过程中 Fe2+易流失，且常产生大量难处理含铁污泥；以紫外光作为光源的UV/Fenton和电-Fenton法处理费用通常相对较高。
加大以太阳光和可见光为光源的Photo-Fenton法研究，充分利用太阳光，
可有效地节约能源和降低处理成本；电-Fenton法不需要外在提供H
2O
2
，且Fe2+
可循环再生利用，是最为清洁的Fenton氧化技术；另外研究Fenton氧化法与其
它处理过程组合工艺也是近年来研究者所关注的。因此Fenton氧化法基本上将沿着Photo-Fenton法、电-Fenton 法以及和其他处理过程组合工艺的路线向前发展。
5 我的设想
Fenton 氧化体系对pH响应范围较窄(pH2.0-4.0)，因此，拓宽Fenton氧化体系的pH响应范围，开展 Fe2+/Fe3+固定化技术研究，找到合适的Fe的非均相催化剂载体是我当前的研究目标。由于自然光中，紫外光仅占3-5%，探讨如何对催化剂进行表面修饰，使其在可见光下具有高效、稳定的催化性能也是我今后研究的重要方向。
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砷的处理方法
神的处理方法 砷的处理方法 废水中的三价砷可以用沉淀法进行回收，如硫酸厂中的废水，可用硫化钠在20?40°C下进行处理，所得的硫化砷用硫酸铜在70°C进行处理，冷却后进行分离，分出硫化铜后，再与硫酸铜溶液反应，并在〉70 C通入空气或氧，使砷 成为五价，再分出硫化铜，溶液通入二氧化硫或硫酸厂的尾气，使五价砷还原成三价砷，并结晶，过滤干燥，即可回收三氧化二砷[1]。 在从蒽醌磺酸制备氨基蒽醌过程中，以前曾用过Na2HAsO4作为催化剂， 其废水可以先在90 C加入过氧化氢，再通过一个阳离子交换树脂处理，出水中形成的H3ASO4可以用20%的NR3 （R = C8?16的烷基）在二甲苯中的溶液进行萃取，约有95%以上的砷被回收，其纯度可达97?98%，可以回用于氨基蒽酯的生产。而出水中砷的最终浓度可降至0.005?0.007mg/L[2]。 5.3沉淀及混凝沉降法 砷的主要处理方法有硫化物沉淀法，或与多价重金属如三价铁等络合并与金属氢氧化物进行共沉定。第二种方法是水处理技术中常采用的传统混凝沉降法。此外也可采用活性炭和矶土吸附或离子交换。
5.3.1铁盐法 铁盐法是处理含砷废水主要方法，由于砷（V）酸铁的溶解度极小，所以除 直接用铁盐处理[3][4][5][6][7][8][9][10]外，也可在处理含砷废水时，先进行氧化处理，使废水中的三价砷先氧化成五价砷，使沉淀或混凝沉降法的效果更好。 由于空气对三价砷的氧化速度很慢，所以常用氧化剂进行氧化，常用的氧化剂有氯，臭氧，过氧化氢，漂白粉，次氯酸钠[11][12][13]或高锰酸钾，也可以在亚硫酸钠存在下进行光催化氧化[14][15]。如在活性炭存在下也可以进行空气催化氧化，再与镁，铁，钙或锰等盐作用，脱砷能力可以提高10?30倍[16]。结合 铁盐处理，出水中的砷含量可以降至0.05?0.1mg/L[17]。铁盐法可以用在饮用 水的净化中去［18］ 废水中的砷可以用石灰乳、铁盐沉淀、中和，再用PTFE膜过滤，废水中 的砷的去除率可达99.7%,克服了传统的含砷废水处理工艺投资高，占地大， 运行成本高，处理后水质不稳定的弱点，滤清液无色，清澈，透明，可以达标排放或降级回用［19］。 用硫酸铁或其它三价铁盐可以有效地去除废水中的砷化合物。当初始浓 度为0.31?0.35毫克/升时，用硫酸铁处理，砷的去除率可达91?94%,如再经双层滤料过滤，去除率还可增加5?7%,总去除率可达98?99%,出水砷含量可降至0.003?0.006毫克/升［20］。在用硫酸铁作为凝聚剂时，当用量在500毫克/升时，可以使水中的含砷量从25毫克/升降至5毫克/升以下。其机理是共沉淀法，在铁沉淀的同时，将砷也从废水中络合除去。砷酸盐和亚砷酸盐都可以用这种方法处理。如在处理前用氧化的方法进行预处理，使亚砷酸盐先氧化或高锰酸钾氧化成砷酸盐，其去除效果会更好［21］［22］。其沉淀的pH值可以控制在＞2 在沉降时加入高分子絮凝剂其效果更好［23］。采用石灰-聚合硫酸铁法对硫酸生产中含砷废水进行了处理，实验了pH值、m(Fe)/m(As)(质量比)、石灰加入量等条件对As去除率的影响。结果表明，当p H 值为&8—10.6, m ( Fe) /m (As)不小于5时，处理后的废水中As的质量浓度小于1 mg/L，符合国家排标准［24］。当用漂白粉作为氧化剂，结合铁盐处理，可以得到铁盐沉淀，出水中的砷含量可降至0.3?0.5mg/L，产生的砷酸钙含砷及锑分别为20及22%，可在玻璃工
砷的处理方法
废水中的三价砷可以用沉淀法进行回收，如硫酸厂中的废水，可用硫化钠在20～40℃下进行处理，所得的硫化砷用硫酸铜在70℃进行处理，冷却后进行分离，分出硫化铜后，再与硫酸铜溶液反应，并在＞70℃通入空气或氧，使砷成为五价，再分出硫化铜，溶液通入二氧化硫或硫酸厂的尾气，使五价砷还原成三价砷，并结晶，过滤干燥，即可回收三氧化二砷[1]。 在从蒽醌磺酸制备氨基蒽醌过程中，以前曾用过Na2HAsO4作为催化剂，其废水可以先在90℃加入过氧化氢，再通过一个阳离子交换树脂处理，出水中形成的H3AsO4可以用20%的NR3（R＝C8～16的烷基）在二甲苯中的溶液进行萃取，约有95%以上的砷被回收，其纯度可达97～98%，可以回用于氨基蒽酯的生产。而出水中砷的最终浓度可降至～L[2]。 沉淀及混凝沉降法 砷的主要处理方法有硫化物沉淀法, 或与多价重金属如三价铁等络合并与金属氢氧化物进行共沉定。第二种方法是水处理技术中常采用的传统混凝沉降法。此外也可采用活性炭和矾土吸附或离子交换。 铁盐法 铁盐法是处理含砷废水主要方法，由于砷（V）酸铁的溶解度极小，所以除直接用铁盐处理[3][4][5][6][7][8][9][10]外，也可在处理含砷废水时，先进行氧化处理，使废水中的三价砷先氧化成五价砷，使沉淀或混凝沉降法的效果更好。由于空气对三价砷的氧化速度很慢，所以常用氧化剂进行氧化，常用的氧化剂有氯，臭氧，过氧化氢，漂白粉,次氯酸钠[11][12][13]或高锰酸钾，也可以在亚硫酸钠存在下进行光催化氧化[14][15]。如在活性炭存在下也可以进行空气催化氧化，再与镁，铁，钙或锰等盐作用，脱砷能力可以提高10～30倍[16]。结合铁盐处理，出水中的砷含量可以降至～L[17]。铁盐法可以用在饮用水的净化中去[18]。 废水中的砷可以用石灰乳、铁盐沉淀、中和，再用PTFE膜过滤，废水中的
城镇污水处理工艺技术研究进展分析
城镇污水处理工艺技术研究进展分析 发表时间：2019-07-24T09:51:43.110Z 来源：《基层建设》2019年第9期作者：徐云坚 [导读] 摘要：随着我国城镇化进程的不断加快，我国城镇污水排放量一直在持续增长，导致我们不得不将水污染治理的重点由之前的工业点源为主逐步转变为城镇生活污水为主的治理。 汕尾市广业环保产业有限公司 516600 摘要：随着我国城镇化进程的不断加快，我国城镇污水排放量一直在持续增长，导致我们不得不将水污染治理的重点由之前的工业点源为主逐步转变为城镇生活污水为主的治理。但是难度是非常大的，因为对于这个问题我国存在城镇污水处理率低以及环境污染压力大等问题，同时受多种因素的影响，许多城镇污水处理工艺技术不能得到有效使用。本文将在这一背景下，对城镇污水处理工艺技术研究进展展开分析。 关键词：城镇；污水处理工艺；活性污泥法；厌氧生物处理法； 引言 我国城镇中生活与工业的发展相当快，为城镇的环境保护带来很大的压力，其中亟待解决的环境问题之一便是城镇污水的处理，而生活污水和工业废水是主要的污水来源，因此，城镇污水中的污水成分主要为有机物，比如油脂、碳水化合物等，另外还含有大量的N （氮）、P（磷）等元素。我国将城镇污水处理作为重要项目之一，在城镇污水处理工艺技术研究取得不错的成绩，但依旧难以满足飞速发展的城镇建设的需求，因此，在进一步对城镇污水处理工艺技术研究时应着重考虑污水的主要构成、成分比例、污染程度等级，因地制宜的分析各种工艺的优缺点，选择合适的污水处理工艺技术，促进城镇污水处理工艺的发展。 一、城镇污水处理工艺的类型与发展现状 1.1城镇污水处理工艺的类型 目前，城镇污水处理工艺的类型很多，根据微生物的生长方式、代谢形式及为其提供的反应器形式等，目前我国城镇污水处理工艺的主要类型如下，见图１。 1.2各种工艺在我国的发展现状 近年来，国家和地方政府非常重视污水处理事业，正高速推进城镇污水处理工艺的发展，从工艺类型上看，活性污泥法是我国现有城镇污水厂的主要工艺类型，占到八成以上；其余的工艺类型包括一级处理，强化一 级处理，人工湿地等。各种工艺在我国的发展现状可从时间和空间两方面来描述，见表１。 图１我国污水处理技术分类 表１城镇污水处理工艺在我国的应用现状
铜冶炼含砷污水处理
铜冶炼含砷污水处理 国内铜冶炼企业在90年代得到了快速发展，冶炼能力的上升加大了对原料铜精砂的需求。为了生产需要，一些企业降低了对原料的质量要求，特别是原料中砷的含量。国家有关质量标准规定原料中As＜0.3%，但国内有些矿山生产的铜精砂中As含量较高，个别原料中As＞1%。产生的后果是给企业的环境治理带来难度，使某些企业的大气排放和污水排放超标。本文主要讨论的是水环境的影响。对铜冶炼企业含砷工业污水的形成以及如何处理达标排放，并确保不造成二次污染，从本人的设计经验及生产实践中，阐述一些认识及看法。 1 含砷工业污水的组成 1.1 污酸 铜精砂中砷一般以铜的硫化物形态存在，主要是以砷黝铜矿(3Cu2S.As2S3)和硫砷铜矿(Cu3AsS4)存在。含砷矿物在采选过程中基本不溶于水而赋存在铜精砂中。在熔炼过程中，铜精砂中的砷由于高温绝大部分进入冶炼烟气中，并以As2O3的形态存在。而冶炼烟气通过净化、干吸、转化的工艺流程制成硫酸。制酸工艺采用一转一吸时，烟气中As2O3绝大部分进入制酸尾气中，经尾气处理系统进行处理和回收，使尾气达标排放。但现有尾气处理工艺存在着处理费用高，且尾气排放难以达标的问题，所以冶炼烟气制酸企业大都通过技术改造尽可能采用两转两吸制酸工艺，使制酸尾气能够达标排放。而烟气中的As2O3及其它杂质则进入定期抽出的污酸中，再对污酸进行处理，回收其有用金属。分析一些企业的排出污酸中含砷量一般均达3～10g/L，特殊情况高达20g/L，并含其它有害杂质。如贵冶和金隆铜业公司的污酸成分，见表1。 表1 污酸成分及杂质含量 g/L 成分H2SO4As F Cu Fe Bi Cd 贵冶529.9 5.281 1.181 1.3480.5450.4100.149 金隆1340.0 1.4 5.9000.10013.100 1.2 污水 冶炼企业的工业污水主要来源于电收尘冲洗、硫酸车间地面冲洗水和其它工况点被污染的生产水。水量大，成分复杂，含有As、Cu、Pb、Zn、Cd等有害金属离子，需进行深度处理后才能达标排放。有代表性的厂区工业污水成分见表２。 2 含砷污水的处理 2.1 高砷污酸的处理 2.1.1 处理原理 化工企业在硫酸生产中排出污酸一般采用石灰乳多段中和即可达到予期效果，而铜冶炼企业硫酸生产中的污酸由于高砷杂质的存在，必须采用硫化法除砷及铜离子后，再进行中和法处理，才能使工业污水达标排放。目前国内厂家污酸处理主要采用硫化→中和→氧化工艺或中和→硫化→氧化工艺。经生产实践验证，取得了满意的效果。如金隆铜业公司采用的污酸处理工艺见图１
石灰沉淀法是一种常用的含砷废水处理方法
石灰沉淀法是一种常用的含砷废水处理方法，其基本原理是向含砷废水中加入氧化钙、氢氧化钙等沉淀剂，利用可溶性砷与钙离子形成难溶的化合物，如各种亚砷酸钙和砷酸钙盐沉淀，从而达到从废水中去除砷的目的。但石灰沉淀法除砷过程中形成的砷酸钙盐在堆放过程中如果与空气中的CO2接触，会影响其溶解度和稳定性。Robins（1981，1983）的研究结果表明，砷酸钙与空气中的CO2接触会分解成碳酸钙和砷酸，砷会从砷酸钙盐沉淀中析出，重新进入环境中［1，2］；张昭和、彭少方（1995）研究了大气中CO2对Ca3(AsO4)2溶解度的影响，结果表明在砷渣露天堆放的开放体系中由于CO2的作用，砷酸钙向碳酸钙转化，砷又进入水中从而造成二次污染，应引起足够的重视［3］。石灰沉淀法除砷过程中，随着Ca/As摩尔比和pH值的不同，除生成Ca3(AsO4)2外，还可以生成一系列其他的砷酸钙盐，而这些砷酸钙盐因组成和结构的不同，在水环境中的稳定性与溶解度也存在一定的差异，其受CO2影响的程度也未见报道。本文通过前期砷酸钙盐沉淀和溶解实验所得到的热力学数据，对平衡系统中的Ca3(AsO4)2·xH2O、Ca5(AsO4)3(OH)和Ca4(OH)2(AsO4)2·4H2O三种砷酸钙盐进行不同CO2分压条件下的化学模拟计算和热力学分析，预测CO2对砷酸钙盐在水中稳定性和溶解度的影响，研究结果为含砷酸钙盐废弃物的最终处置场所与方法的选择，避免砷被天然水体浸取
具有实际的指导意义。 1含砷废水中和沉淀过程中形成的砷酸钙的类型 石灰沉淀法除砷一直以来被认为是一种有效的含砷废水处理方法并得到普遍应用，所以其沉淀产物砷酸钙盐在自然条件下的稳定性一直受到人们的关注。Nishimura等（1985）曾用Ca3(AsO4)2·Ca(OH)2表示石灰沉淀法去除五价砷形成的砷酸钙盐的物质结构［4］；Swash和Monhemius（1995）在常温条件下进行实验，结果说明沉淀物的组成很可能是CaHAsO4·xH、Ca5H2(AsO4)4和Ca3(AsO4)2结构的化合物［5］；Bothe和Brown（1999）通过实验确定，在向含砷（V）的废水中投加石灰时，会形成Ca4(OH)2(AsO4)2·4H2O、Ca5(AsO4)3OH和Ca3(AsO4)2·3H2O等［6］；Donahue 和Hendry（2003）在高Ca/As比条件下，确定含砷尾矿废水中和产生的沉淀主要是Ca4(OH)2(AsO4)2·4H2O［7］。 混合沉淀过程中生成的砷酸钙化合物的组成与结构主要取决于溶液的Ca/As摩尔比和pH值。在我们实验的Ca/As 摩尔比（10、125、15、167、20和40）和pH值（1～14）条件下，生成的砷酸钙盐利用X射线衍射（XRD, Brucker D8Advance）、扫描电镜（SEM, Joel JSM-5610LV）和热重分析（TGA，TA Instruments Model 2050）对其性质进行研究，发现主要存在三种类型的砷酸钙盐，即Ca3(AsO4)2·xH2O、
某半导体芯片生产项目含砷废水处理方案
某半导体芯片生产项目含砷废水处理方案浅析 摘要：随着半导体行业的高速发展，半导体芯片生产将产生大量的含砷废水。同时，日趋严格的废 水排放标准对含砷废水处理提出了更高的要求。本文针对半导体集成电路芯片生产产生的含砷废水，结合 工程实际情况，分析了袋滤-氢氧化钙-氯化铁混凝沉淀的处理方法，并采用膜分离技术及离子交换技术对 废水进行深度处理，取得了良好的除砷效果，将出水总砷稳定地控制在0.1mg/L以下，达到污染排放标准， 降低了对环境的影响。 关键词：半导体；砷化镓；含砷废水；共沉淀；超滤；离子交换 随着信息技术和通讯产业的高速发展，化合物半导体材料在微电子和光电子领域发挥越来越重要的作用。在半导体材料发展过程中，半导体材料主要经历了以硅(Si)、锗(Ge)为代表的第一代元素半导体，以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为 代表的第二代化合物半导体，以及以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)为代表的第三代宽禁带半导体材料三大阶段[1]。作为第二代半导体材料，砷化镓是除硅之外研究最深入、应用最广泛的半导体材料。相对于硅，砷化镓具有较大的禁带宽度，更高的电子迁移率和饱和迁移速率[2]，其不仅可直接研制光电子器件，以砷化镓为衬底制备的集成电路芯片是实现高速率光线通信及高频移动通信必不可少的关 键部件[3]，在光电子、微电子及移动通信中应用愈加广泛。近年来，砷化镓半导体材料市场需求迅速增长。我国的砷化镓产业也在不断发展，近几年成立了多家砷化镓芯片生产企业。 基于自身材料和生产工艺，在砷化镓芯片的生产过程中排放的废气和废水中均含有砷化合物，其含砷废水的处理也成为砷化镓生产项目亟待解决的问题之一。砷及其化合物对人体及其他生物体均有广泛的毒害作用，已被国际防癌研究机构和美国疾病控制中心确定为第一类致癌物[4]。由于砷的高毒性和致癌性，在 GB8978-1996《污水综合排放标准》[5]中总砷被列于第一类污染物，最高允许排放浓度为0.5mg/L。而一些经济较为发达的城市和地区针对废水中总砷制定了更为严格的地方标准。DB31/374-2006《上海市地方标准——半导体行业污染物排放标准》[6]中，砷化镓工艺的总砷最高允许排放浓度为0.3mg/L。DB11/307-2013《北京市地方标准——水污染物综合排放标准》[7]中，排入公共污水处理系统的砷排放限值为0.1 mg/L，均高于国家标准。半导体行业排放监管的日趋严格，对含砷废水的处理工艺也提出了更高的要求。本文以某半导体芯片生产项目为例，浅析其含砷废水综合处理方案，以期为含砷废水处理达标排放提供思路。 1 含砷废水来源 半导体集成电路芯片制造是采用半导体平面工艺在衬底上形成电路并具备 电学功能的生产过程，其生产工艺十分复杂，包括外延片清洗、光刻、湿法蚀刻、
世界污水处理现状研究
世界污水处理现状研究 关键词：水资源短缺污水处理活性污泥循环利用 摘要：在全球水资源日益匮乏的今天，利用污水处理达到循环利用是解决这一问题的重要途径。本文通过分析污水处理基本方法及世界各国污水处理历史和发展现状的介绍，说明通过污水处理实现循环利用是节约能源长期发展的经济实用的途径。
今年夏天，作为交换生，我在新加坡进行了为期两周的交流学习。短暂的学习期间，我们还对新加坡的城市建设、社会发展等进行了综合考察。除了整洁的环境、良好的秩序、稳定的发展，给我留下很深印象的是见识到了水再生的重要。新加坡是一个四面环海的岛国，淡水资源几近于零，自身拥有的淡水只有上天赐予的雨水，50％淡水靠从马来西亚进口。但在新加坡，自来水可以直接饮用，从无缺水事件发生。这都要归功于新加坡政府的四大“国家水喉”计划之一的“新生水计划”。在水资源日益匮乏的今天，新加坡的成功已成为全世界的榜样，通过污水处理达到再生水循环利用，是解决能源，保护环境，实现可持续发展的重要途径。1 一、再生水资源开发的重要意义 1、世界及我国水资源现状。虽然地球表面72%被水覆盖，但是淡水资源仅占所有水资源的0.75%，有近70%的淡水固定在南极和格陵兰的冰层中，其余多为土壤水分或深层地下水，不能被人类利用。地球上只有不到1%的淡水或约 0.007%的水可被人类直接利用。全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡，约占世界人口总数40%的80个国家和地区约15亿人口淡水不足，其中26个国家约3亿人极度缺水。中国也是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为2.8万亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。人均可利用水资源量更少，仅为900立方米，并且分布极不均衡。到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。 2、再生水资源开发是大势所趋。开发利用再生水资源，对于缓解水资源短 缺、促进水资源合理利用、支撑社会可持续发展有重要作用，实现污染减排和环 境改善相结合，是同时解决城市水资源紧缺和水环境污染两大难题最经济最有效 的措施。污水排放稳定，不随降雨状况而改变，以污水为水源的再生水可作为稳 定的供水水源。而经过净化的污水可作为一种再生的水资源,具有集中、量大、 水质和水量都较稳定的特点,能够用于工业、农业、市政与建筑用水等方面。 二、新加坡再生水发展现状 新加坡政府为解决国家水资源短缺问题，实行开源与节流双项并举，提出开发四大“国家水喉”计划，即天然降水、进口水、新生水和淡化海水。新加坡新生水计划是指将生活污水通过合理的排水系统传送到新生水厂，经过一系列处理后，就得到了可循环利用的新生水。再生水绝大部分是供应给工业、商业、服务业，以及环境美化，同时有很小部分注入蓄水池，与天然水混合后送往自来水厂，经进一步处理后达到饮用水标准，间接作为饮用水供应。目前其再生水厂日供再生水总量可达23.62万m3/d，占日供水量的15%以上，目标是再生水占日供水量达到30%以上。新生水是新加坡“化腐朽为神奇”的例子。有了新生水，新加坡在水供上更加自给自足，而国人也很明白新生水的重要性，废水回收、过滤、再生，使每一滴水都有超过一次的用途。 三、污水处理的基本原理和流程 污水处理有着一系列的专业流程，新加坡的污水处理是通过先进的双向渗透1摘自上海情报服务平台《新加坡水资源管理概况》作者：张小芸
含砷废水处理研究进展
含砷废水处理研究进展 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢 摘要：含砷废水的传统处理方法，如物理法和化学法的不足之处在于费用高，二次污染大，工程化程度小。微生物法在含砷废水处理方面的研究取得了显著进展，研究成果已投入工程应用。本文认为活性污泥法对含砷废水的处理有着广阔的应用前景。 随着冶金和化工等行业发展以及贫矿的开发，砷伴随主要元素被开发出来，进入废水中的砷数量相当大[1]。据1995年中国环境状况公报报道，95年砷排放量达到1084吨，比94年增长%，1996年中国环境状况公报报道，96年砷排放量达到1132吨，比95年增长%。含砷废水有酸性和碱性，当中一般也含有其它重金属离子。砷与铅等共同作用会使废水的毒性更大，国内外都曾发现废水中
砷的中毒事件[2]。 含砷废水中砷的存在形态受pH的影响很大，在中性条件下，可溶砷的数量达到最大，随着pH的升高或降低其溶解的数量都将降低。pH为时，溶液中砷主要以无机砷的形态存在，当pH为时，有机砷为其主要存在形态[3]。但由于含砷废水的来源并不单一，其成分也是复杂多变的。 含砷废水的处理在六十年代就已得到世人的关注。如能回收利用则不仅可解决了砷对环境的污染问题，而且经济效益显著，节约资源。目前，比较系统的处理方法有化学沉淀法、物理法以及新兴的、最具发展前途的微生物法。 本文通过对含砷废水的传统处理方法如物化法和化学法进行系统论述，找出其存在的问题，详细考察微生物法处理含砷废水的研究进展，旨在为进一步发展活性污泥法处理含砷废水的处理技术提供重要的参考依据。 1化学法处理含砷废水处理含砷废
水，目前国内外主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、铁氧体法、硫化物沉淀法等，适用于高浓度含砷废水，生成的污泥易造成二次污染。在化学法方面的研究已经比较成熟，很多人曾在这方面做了深入的研究。 中和沉淀法作为工程上应用较广的一种方法，很多人在这方面作了深入的研究，机理主要是往废水中添加碱（一般是氢氧化钙）提高其pH，这时可生成亚砷酸钙、砷酸钙和氟化钙沉淀。这种方法能除去大部分砷和氟，且方法简单，但泥渣沉淀缓慢，难以将废水净化到符合排放标准[4]。 絮凝共沉淀法，这是目前处理含砷废水用得最多的方法。它是借助加入（或废水中原有）Fe3+、Fe2+、Al3+和Mg2+等离子，并用碱（一般是氢氧化钙）调到适当pH，使其形成氢氧化物胶体吸附并与废水中的砷反应，生成难溶盐沉淀而将其除去。其具体方法有，石灰-铝盐法、石灰-高铁法、石灰-亚铁法等[4]。
浅谈现代污水处理方法的技术研究进展
浅谈现代污水处理方法的技术研究进展 【摘要】本文通过对我国污水处理的现状和水资源现状以及污水处理意义的分析，了解我国以前污水处理的技术的不足，并分析讨论了现代污水处理技术的新进展。 【关键词】污水污水处理方法进展 随着现代科学技术的不断进步，污水处理行业迅速发展，污水处理技术水平进一步提高，出现了许多新工艺和新方法，应进一步了解相关的污水处理工艺，发挥潜能，来适应不断变化的污水水质，并且持续改进。近年来，我国各个地方都非常重视污水处理事业，推进污水处理工艺的发展，但是，当前污水处理厂大多存在设备效率低下、能耗高、管理水平低等一些问题，投资和生产成本都很高，我们必须对污水处理厂进行改造处理，选择合理的工艺，运用先进的节能设备装置，提高运行和管理水平，不断提高污水的再生利用水平。 1 现代污水处理方法与发展过程 1.1 现代污水处理方法 现代污水处理技术按照原理可分为物理处理法、化学处理法及生物处理法。 （1）物理处理法就是通过物理作用，将污水中的悬浮状的污染物分离、回收，此法操作简单、经济，通常采用重力分离法、离心分离法、过滤法以及蒸发、结晶法等；（2）化学法就是利用化学反应，将污水中的可溶性、胶体性等杂质，通过化学反应将这些杂质去除掉或是转化为无害的物质，包括以投入药剂产生化学反应为处理单元和以传质作为处理单元的处理方法，它能迅速有效的去除很多污染物，特别是一些剧毒和高毒污染物。（3）生物处理法就是利用微生物来降解代谢有机物，将它们转化为无机物，这个是目前应用最广泛、最有效的方法，包括活性污泥法、生物膜法等好氧处理法和微生物厌氧处理法等。我们对活性污泥法和生物膜法研究的比较多，技术比较成熟，但是我们也在不断地改革和革新，来处理我们现在不断变化的污水的水质。厌氧生物对污染物的处理效率低、速度慢而且有些厌氧菌不容易控制，所以它的应用方面很少、局限较大。 1.2 污水处理发展过程 第一阶段是二级处理排放型，主要是物化和生化处理阶段，处理COD、BOD、SS、油类、重金属等污染物，第二阶段是深度处理排放型，主要是为了解决水体富营养化，脱氮除磷，第三个阶段是污水资源化型，将污水处理之后再利用，解决资源短缺的问题，同时改进工艺，降低能耗、提高出水水质，降低成本。 2 现代污水处理方法的技术进展
污水处理常用药剂
污水处理常用药剂 根据用途的不同，可以将这些药剂分为以下几种： ①絮凝剂：有时又称为混凝剂，可作为强化固液分离的手段，用于初沉池、二沉池、浮选池及三级处理或深度处理工艺环节。 ②助凝剂：辅助絮凝剂发挥作用，加强混凝效果。 ③调理剂：又称为脱水剂，用于对脱水前剩余污泥的调理，其品种包括上述的部分絮凝剂和助凝剂。 ④破乳剂：有时也称为脱稳剂，主要用于对含有乳化油的含油污水气浮前的预处理，其品种包括上述部分絮凝剂和助凝剂。 ⑤消泡剂：主要用于消除曝气活搅拌过程中出现的大量泡沫。 ⑥PH调整剂：用于将酸性污水和碱性污水的PH值调整为中性。 ⑦消毒剂：用于在污水处理后排放活回用前的消毒处理。 一、絮凝剂 絮凝剂是能够降低或消除水中分散微粒的沉淀稳定性和聚合稳定性，使分散微粒凝聚、絮凝成聚集体而除去的一类物质。 按照化学成分，絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂以及微生物絮凝剂三大类。 1、无机絮凝剂 无机絮凝剂包括铝盐、铁盐及其聚合物，具有原料易得，制备简单、价格便宜、处理效果适中等特点，因而在水处理中应用较多。在工业废水及污水处理中应用较多的是铝、铁和硅类的无机高分子絮凝剂，其中广泛使用的为聚合氯化铝PAC。 絮凝剂的选择主要取决于水中胶体和悬浮物的性质及浓度，如果水中污染物颗粒细小，主要呈胶体状态，则应首选铁盐絮凝剂。普通铁盐、铝盐的头家范围是10-100mg/l,聚合盐为普通盐投加量的1/2-1/3. PH值强烈影响絮凝剂的水解速度、水解产物的存在形式和性能。水的碱度对PH值有缓冲作用，当碱度不够时，应添加石灰等药剂予以补充。当水的PH值偏高时，则需要家算调整PH 值到中性。 絮凝剂的水解反应多是吸热反应，水温较低时，水解速度慢且不完全。此时即使增加絮凝剂的投加量，絮体的形成还是很缓慢，而且结构松散、颗粒细小。 水中杂质颗粒还有大量有机物是，混凝效果会变差，需要增加投药量或投加氧化剂等起助凝作用的药剂。水中的钙镁离子、硫化物、磷化物一般对混凝有利，而某些阴离子、表面活性物质对混凝有不利影响。 2、有机高分子絮凝剂 我国目前生产的人工合成有机高分子絮凝剂中80%是聚丙烯酰胺类产品。 固体有机高分子絮凝剂容易吸水潮解成块，必须使用防水包装，保存地点干燥，避免露天存放。有机高分子絮凝剂固体产品或高浓度液体产品在使用之前必须配制成水溶液再投加到待处理水中。配制水溶液的溶药池必须安装机械搅拌设备，溶药连续搅拌要控制在30min以上。水溶液的浓度一般为0.1%左右。对固体有机高分子絮凝剂，进行溶解时，固体颗粒的投加点一定要在水流紊动最强烈的的地方，同时一定要以最小投加量向溶药池中缓慢加入，而且投加点一定要远离机械搅拌器的搅拌轴。 3、絮凝剂种类和投加量的确定 使用混凝法处理任何污水，都存在最佳絮凝剂和最佳投加量。一般通过混凝烧杯搅拌试验来取得相应的数据。试验包括快速搅拌、慢速搅拌和静止沉降三个步骤。一般按快速搅拌2min，n=300r/min；慢速搅拌3min，n=60r/min。静止20min。 二、助凝剂
砷的处理方法.
砷的处理方法 废水中的三价砷可以用沉淀法进行回收，如硫酸厂中的废水，可用硫化钠在20～40℃下进行处理，所得的硫化砷用硫酸铜在70℃进行处理，冷却后进行分离，分出硫化铜后，再与硫酸铜溶液反应，并在＞70℃通入空气或氧，使砷成为五价，再分出硫化铜，溶液通入二氧化硫或硫酸厂的尾气，使五价砷还原成三价砷，并结晶，过滤干燥，即可回收三氧化二砷[1]。 在从蒽醌磺酸制备氨基蒽醌过程中，以前曾用过Na2HAsO4作为催化剂，其废水可以先在90℃加入过氧化氢，再通过一个阳离子交换树脂处理，出水中形成的H3AsO4可以用20%的NR3（R＝C8～16的烷基）在二甲苯中的溶液进行萃取，约有95%以上的砷被回收，其纯度可达97～98%，可以回用于氨基蒽酯的生产。而出水中砷的最终浓度可降至0.005～0.007mg/L[2]。 5.3沉淀及混凝沉降法 砷的主要处理方法有硫化物沉淀法, 或与多价重金属如三价铁等络合并与金属氢氧化物进行共沉定。第二种方法是水处理技术中常采用的传统混凝沉降法。此外也可采用活性炭和矾土吸附或离子交换。 5.3.1 铁盐法 铁盐法是处理含砷废水主要方法，由于砷（V）酸铁的溶解度极小，所以除直接用铁盐处理[3][4][5][6][7][8][9][10]外，也可在处理含砷废水时，先进行氧化处理，使废水中的三价砷先氧化成五价砷，使沉淀或混凝沉降法的效果更好。由于空气对三价砷的氧化速度很慢，所以常用氧化剂进行氧化，常用的氧化剂有氯，臭氧，过氧化氢，漂白粉,次氯酸钠[11][12][13]或高锰酸钾，也可以在亚硫酸钠存在下进行光催化氧化[14][15]。如在活性炭存在下也可以进行空气催化氧化，再与镁，铁，钙或锰等盐作用，脱砷能力可以提高10～30倍[16]。结合铁盐处理，出水中的砷含量可以降至0.05～0.1mg/L[17]。铁盐法可以用在饮用水的净化
含砷废水处理技术
含砷废水处理技术 1 化学法处理含砷废水 处理含砷废水，目前国内外主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、铁氧体法、硫化物沉淀法等，适用于高浓度含砷废水，生成的污泥易造成二次污染。在化学法方面的研究已经比较成熟，很多人曾在这方面做了深入的研究。 中和沉淀法作为工程上应用较广的一种方法，很多人在这方面作了深入的研究，机理主要是往废水中添加碱（一般是氢氧化钙）提高其pH，这时可生成亚砷酸钙、砷酸钙和氟化钙沉淀。这种方法能除去大部分砷和氟，且方法简单，但泥渣沉淀缓慢，难以将废水净化到符合排放标准[4]。 絮凝共沉淀法，这是目前处理含砷废水用得最多的方法。它是借助加入（或废水中原有）Fe3+、Fe2+、Al3+和Mg2+等离子，并用碱（一般是氢氧化钙）调到适当pH，使其形成氢氧化物胶体吸附并与废水中的砷反应，生成难溶盐沉淀而将其除去。其具体方法有，石灰-铝盐法、石灰-高铁法、石灰-亚铁法等[4]。 铁氧体法，在国外，自70年代起已有较多报道，工艺过程是在含砷废水中加入一定数量的硫酸亚铁，然后加碱调pH至8.5-9.0，反应温度60-70℃，鼓风氧化20-30分钟，可生成咖啡色的磁性铁氧体渣[5]。Nakazawa Hiroshi 等研究指出[6]，在热的含砷废水中加铁盐（FeSO4或Fe2(SO4)3）,在一定pH下，恒温加热1 h。用这种沉淀法比普通沉淀法效果更好。特别是利用磁铁矿中Fe3+盐处理废水中As(III)、As(V)，在温度90℃，不仅效果很好，而且所需要的Fe3+浓度也降到小于0.05mg/L。赵宗升曾[7]从化学热力学和铁砷沉淀物的红外光谱两个方面探讨了氧化铁砷体系沉淀除砷的机理，发现在低pH值条件下，废水中的砷酸根离子与铁离子形成溶解积很小的FeAsO4，并与过量的铁离子形成的FeOOH羟基氧化铁生成吸附沉淀物，使砷得到去除。 马伟等报道[8]，采用硫化法与磁场协同处理含砷废水，提高了硫化渣的絮凝沉降速度和过滤速度，并提高了硫化剂的利用率。研究发现经磁场处理后，溶液的电导率增加，电势降低，磁化处理使水的结构发生了变化，改变了水的渗透效果。国外曾[9]有人提出在高度厌氧的条件下，在硫化物沉淀剂的作用下生成难溶、稳定的硫化砷，从而除去砷。 化学沉淀法作为含砷废水的一种主要处理方法，工程化比较普遍，但并不是采用单一的处理方式，而是几种处理方式的综合处理，如钙盐与铁盐相结合，铁盐与铝盐相结合等等。这种综合处理能提高砷的去除率。但由于化学法普遍要加入大量的化学药剂，并成为沉淀物的形式沉淀出来。这就决定了化学法处理后会存在大量的二次污染，如大量废渣的产生，而这些废渣的处理目前尚无较好的处理处置方法，所以对其在工程上的应用和以后的可持续发展都存在巨大的负面作用。 2 物化法处理含砷废水 物化法一般都是采用离子交换、吸附、萃取、反渗透等方法除去废液中的砷。物化法大都是些近年来发展起来的较新方法，实用的尚不多见，但是有众多学者在这方面做了深入的研究，并取得了显著的成果。 陈红等曾[10]利用MnO2对含As(III)废水进行了吸附实验，结果表明，MnO2对As(III)有着较强的吸附能力，其饱和吸附量为44.06mg/g（δ-MnO2）和17.9 mg/g(ε-MnO2)，阴离子的存在使MnO2吸附量有所下降，一些阳离子（如Ga3+、In3+）可增加其吸附量，吸附后的MnO2经解吸后可重复使用。
污水处理常用药剂
污水处理中常用的药剂介绍 为了使废水处理后达标排放或进行回用，在处理过程需要使用多种化学药剂。根据用途的不同，可以将这些药剂分成以下几类： ⑴絮凝剂：有时又称为混凝剂，可作为强化固液分离的手段，用于初沉池、二沉池、浮选池及三级处理或深度处理等工艺环节。 ⑵助凝剂：辅助絮凝剂发挥作用，加强混凝效果。 ⑶调理剂：又称为脱水剂，用于对脱水前剩余污泥的调理，其品种包括上 述的部分絮凝剂和助凝剂。 ⑷破乳剂：有时也称脱稳剂，主要用于对含有乳化油的含油废水气浮前的 预处理，其品种包括上述的部分絮凝剂和助凝剂。 ⑸消泡剂：主要用于消除曝气或搅拌过程中出现的大量泡沫。 ⑹pH调整剂：用于将酸性废水和碱性废水的pH值调整为中性。 ⑺氧化还原剂：用于含有氧化性物质或还原性物质的工业废水的处理。 ⑻消毒剂：用于在废水处理后排放或回用前的消毒处理。 以上药剂的种类虽然很多，但一种药剂在不同的场合使用，起到的作用不同，也就会拥有不同的称呼。比如说Cl2，应用在加强污水的混凝处理效果时 被称为助凝剂，用于氧化废水中的氰*化物或有机物时被称为氧化剂，用于消毒处理自然就被称为消毒剂。 什么是絮凝剂？其作用是什么？ 絮凝剂在污水处理领域作为强化固液分离的手段，可用于强化污水的初次 沉淀、浮选处理及活性污泥法之后的二次沉淀，还可用于污水三级处理或深度 处理。当用于剩余污泥脱水前的调理时，絮凝剂和助凝剂就变成了污泥调理剂 或脱水剂。
在应用传统的絮凝剂时，可以使用投加助凝剂的方法来加强絮凝效果。例 如把活化硅酸作为硫酸亚铁、硫酸铝等无机絮凝剂的助凝剂并分前后顺序投加，可以取得很好的絮凝作用。因此，通俗地讲，无机高分子絮凝剂IPF其实就是 把助凝剂与絮凝剂结合在一起制备然后合并投加来简化用户的操作。 混凝处理通常置于固液分离设施前，与分离设施组合起来、有效地去除原 水中的粒度为1nm～100μm的悬浮物和胶体物质，降低出水浊度和CODCr，可用在污水处理流程的预处理、深度处理，也可用于剩余污泥处理。混凝处理 还可有效地去除水中的微生物、病原菌，并可去除污水中的乳化油、色度、重 金属离子及其他一些污染物，利用混凝沉淀处理污水中含有的磷时去除率可高 达90～95%，是最便宜而又高效的除磷方法。 絮凝剂的作用机理是什么？ 水中胶体颗粒微小、表面水化和带电使其具有稳定性，絮凝剂投加到水中 后水解成带电胶体与其周围的离子组成双电层结构的胶团。采用投药后快速搅 拌的方式，促进水中胶体杂质颗粒与絮凝剂水解成的胶团的碰撞机会和次数。 水中的杂质颗粒在絮凝剂的作用下首先失去稳定性，然后相互凝聚成尺寸较大 的颗粒，再在分离设施中沉淀下去或漂浮上来。 搅拌产生的速度梯度G和搅拌时间T的乘积GT可以间接表示在整个反应时间内颗粒碰撞的总次数，通过改变GT值可以控制混凝反应效果。一般控制GT值在104～105之间，考虑到杂质颗粒浓度对碰撞的影响，可以用GTC值 作为表征混凝效果的控制参数，其中C表示污水中杂质颗粒的质量浓度，而且建议GTC值在100左右。 促使絮凝剂迅速向水中扩散，并与全部废水混合均匀的过程就是混合。水 中的杂质颗粒与絮凝剂作用，通过压缩双电层和电中和等机理，失去或降低稳 定性，生成微絮粒的过程称为凝聚。凝聚生成微絮粒在架桥物质和水流的搅动下，通过吸附架桥和沉淀物网捕等机理成长为大絮体的过程称为絮凝。混合、 凝聚和絮凝合起来称为混凝，混合过程一般在混合池中完成，凝聚和絮凝在反 应池中进行。
含砷废水的处理方法
砷和含砷废水 更新时间：09-1-5 13:59 砷在地壳中含量并不大，但是它在自然界中到处都有。砷在地壳中有时以游离状态存在，不过主要是以硫化物矿的形式存在如雌黄（As2S3）、雄黄（As2S2）和砷黄铁矿（FeAsS）。无论何种金属硫化物矿石中都含有一定量砷的硫化物。砷的硫化物矿自古以来被用作颜料和沙虫剂、灭鼠药。硫化合物具有强烈毒性，砷和它的可溶性化合物都有毒。砷作合金添加剂生产铅制弹丸、印刷合金、黄铜（冷凝器用）、蓄电池栅板、耐磨合金、高强结构钢及耐蚀钢等。黄铜中含有重量砷时可防止脱锌。高纯砷是制取化合物半导体砷化镓、砷化铟等的原料，也是半导体材料锗和硅的掺杂元素，这些材料广泛用作二极管、发光二极管、红外线发射器、激光器等。砷的化合物还用于制造农药、防腐剂、染料和医药等。用于制造硬质合金；黄铜中含有微量砷时可以防止脱锌；砷的化合物可用于杀虫及医疗。砷和它的可溶性化合物都有毒。 随着冶金和化工等行业发展以及贫矿的开发，砷伴随主要元素被开发出来，进入废水中的砷数量相当大。据1995年中国环境状况公报报道，95年砷排放量达到1084吨，比94年增长4.4%，1996年中国环境状况公报报道，96年砷排放量达到1132吨，比95年增长4.2%。含砷废水有酸性和碱性，当中一般也含有其它重金属离子。砷与铅等共同作用会使废水的毒性更大，国内外都曾发现废水中砷的中毒事件。 含砷废水中砷的存在形态受pH的影响很大，在中性条件下，可溶砷的数量达到最大，随着pH的升高或降低其溶解的数量都将降低。pH为5.0时，溶液中砷主要以无机砷的形态存在，当pH为6.5时，有机砷为其主要存在形态。但由于含砷废水的来源并不单一，其成分也是复杂多变的。 含砷废水的处理在六十年代就已得到世人的关注。如能回收利用则不仅可解决了砷对环境的污染问题，而且经济效益显著，节约资源。目前，比较系统的处理方法有化学沉淀法、物理法以及新兴的、最具发展前途的微生物法。 砷污染及砷污染的来源
分散性污水处理技术研究进展
分散性污水处理技术研究进展 发表时间：2019-01-17T10:01:38.000Z 来源：《防护工程》2018年第31期作者：郝宁1 刘奇鑫2 [导读] 随着污水处理计划的发展，污水的分散性处理已逐渐成为人口居住分散、人口密度低的农村地区处理生活污水的首选工艺。1辽宁华泰环保科技集团有限公司辽宁沈 110000；2沈阳市市政工程设计研究院辽宁沈阳 110000 摘要：农村生活污水分散处理技术的使用在世界范围内已经基本达成共识，诸多国家都在寻求一种更有效的、更切合本国农村实际现状的污水处理系统。而对于我国来说，虽然已经在一定程度上实现了初步发展，但是和国外比较成熟的污水处理系统相比，我国的农村生活污水处理系统还是任重而道远的。不过既然我们有了前期的实践经验基础，我们有理由相信我国的农村污水处理系统会在未来的发展道 路上走的越来越远。本文对分散性污水处理技术研究进展进行了探讨。 关键词：分散性污水处理技术；研究；进展 随着污水处理计划的发展，污水的分散性处理已逐渐成为人口居住分散、人口密度低的农村地区处理生活污水的首选工艺。中国地域幅员辽阔，各农村地区经济发展和生态环境水平差异较大，所以在应用分散性的污水处理技术时，需结合所在区域的实际情况，按照地形条件、自然环境、经济发展水平和人口规模等相关因素，因地制宜地选择适合的污水处理方法，以此来实现成本最小化与处理效率的最大化，促进污水处理技术的可持续发展，有效改善农村地区的生态环境。 1 农村污水处理特点以及分散处理的原则 1.1 农村污水处理特点 （1）我国农村区域排水量大部分在500.0m3/d 范围内，通常状况下，主要集中在三餐前以及饭后时间段，其他时间排水量相对较小，并且合流制排水系统在夏季受到雨水等气候的影响比较大。（2）农民居民生活排水主要体现在厨卫、洗浴两个方面。所以，正常休息时间内，污水排放具有间歇性特点。（3）农村污水排放成分相对简单，主要包含有机物质、氮磷等营养物质、病菌以及悬浮物，同时具有浓度低、污水收集率低的特性。 1.2 分散处理的原则 农村污水排水一般属于分散型，主要是每户农户所排放的污水是有限的，但各户凝聚起来的数量非常巨大。因此，在治理过程中，需坚持以村庄为单元的分散处理方针。主要包含以下几个方面：首先对污水进行预处理过程中，完成简单，单一处理，将体积较大的漂浮物去除。其次，加强村庄集中处理，最大限度的节约成本。同时在处理过程汇总，利用先进的技术方式对其完成净化环保，实现资源化利用。最后，污水处理后符合相关标准，保证满足受纳水体水质的相关规范，方可进行排放。同时通过处理后的符合水质要求的污水可进行农田灌溉。 2分散性处理农村生活污水的技术 2.1 人工湿地处理技术 人工湿地处理技术是分散性处理技术中的一种，主要指的是利用人工，建立一个人工的湿地，对自然湿地进行模仿，其中有很多的植物、微生物、水和化学物质，通过与污水形成生物反应、物理反应与化学反应。对污水进行过滤处理，再经过沉淀、交换离子等方式对污水中的杂物进行处理，再利用湿地的性质，将污水进行净化。有效地保证对污水进行处理，还能够节约对污水进行处理的经济成本，得到了大部分地区的广泛使用。人工湿地主要的存在形性，有表面流、潜流和垂直流三种，农村处理生活废水主要使用的是前两种方性。 2.2 稳定塘处理技术 稳定塘是利用人工池塘或自然池塘中生物和微生物对污水进行降解，使得污水可以达到净水标准。池塘中微生物和植物种类的不同能够对不同污水进行处理。例如池塘中微生物以好氧菌为主，它就能够将污水中的有机物快速去除。稳定塘技术特别是我国江南等水系发达地区，这些区域的自然池塘与人造池塘数量众多，水源也能得到充足保障。农村村民在构建稳定塘时可以根据家中污水的特点选取微生物及生物种类，确保稳定塘能够将污水中的有害物质全部消除，使得稳定塘中排出的水能够达到正常使用标准。 2.3 生态滤池处理技术 生态滤池处理技术指的是由一些碎石与塑料物品相互结合，对自然环境的生态原理进行模仿。能够通过滤池中的生物膜、微生物等对生活污水进行净化，能够有效地减少污水中的颗粒物。通过生态模拟，将污水中的可溶性污染物进行处理，净化污水。现阶段，农村针对生态滤池的处理技术，大多数使用的都是曝气、塔性、高负荷等方式的生物滤池。 2.4 生态浮岛处理技术 生态浮岛技术主要指的是，利用氧元素，进行化学反应，能够有效地去除污水中的有机物质。再利用微生物脱氧、植物吸收的方式对水中的氮进行去除。通过微生物降磷、化学作用、植物吸收的方式对水中的磷进行降解。能够有效地保证水中的有害物质被吸收。 3 分散性处理农村生活污水的应用 3.1 膜生物污水处理反应器 现阶段，部分技术发达的农村地区，已经在使用膜生物污水的处理方性，对污水进行处理，能够有效地保证对生活污水进行处理。膜生物污水处理反应器主要使用的是先进技术处理的方性。通过膜生物技术的使用，能够将分离与处理有机的结合起来，是现阶段广泛使用的一种污水处理技术。膜生物污水处理反应器的结构主要是由膜组件与生物反应器相互结合。主要的原理是将污水引进反应器，再通过微生物对污水中的物质进行分解，同时将污水中的微生物留在反应器当中，能够达到一定的污水处理的效率，而且反应器的占地面积也不大，能够自动对污水进行处理。一般情况下，可以将污水进行就地处理，能够将处理后的污水进行回收利用。 3.2 蚯蚓生态滤池 使用蚯蚓生态滤池，是近几年来最新研究的污水处理技术，指的是在一个池塘中，模拟蚯蚓和微生物的生存环境，再将污水引进滤池当中，利用蚯蚓将污水中的淤泥进行分解，并能够对滤床进行清扫，能够避免生态滤池出现堵塞的现象，在一定程度上提升了生物的活性。而且使用生态滤池的方性，在建设的过程中比较简单，方便工作人员进行操作管理，在现阶段的农村生活污水的处理中得到了广泛的应用，比较适合农村的生态环境要求。