水中砷(Ⅲ)的去除機(jī)理及工藝研究.pdf

1、本文以人工模擬含砷水和含砷廢水為研究對(duì)象進(jìn)行除砷研究。研究?jī)?nèi)容主要分為兩個(gè)部分：（1）利用零價(jià)鐵（ZVI）及其與石英砂的復(fù)合物針對(duì)模擬含砷廢水等微污染水體砷的去除進(jìn)行分批進(jìn)水和連續(xù)性進(jìn)水的試驗(yàn)研究；（2）利用SRB混合菌及與ZVI/石英砂濾柱復(fù)合工藝針對(duì)模擬工業(yè)廢水中的酸性含砷廢水中砷和硫酸根的同步去除進(jìn)行了分批進(jìn)水和連續(xù)性進(jìn)水試驗(yàn)研究。分批進(jìn)水試驗(yàn)主要考察了ZVI及SRB等對(duì)不同水體中As去除效果的影響因素，分析了水中 As(Ⅲ)的去

2、除機(jī)理。連續(xù)性進(jìn)水試驗(yàn)研究了各反應(yīng)系統(tǒng)在不同試驗(yàn)條件下對(duì)不同模擬廢水中 As(Ⅲ)的連續(xù)性去除特性，并探討反應(yīng)器的工藝運(yùn)行條件，為進(jìn)一步的工程應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。本研究主要得出以下結(jié)論。
　　1、在利用 ZVI去除含砷模擬廢水除砷的分批進(jìn)水試驗(yàn)中，反應(yīng)體系內(nèi)的As(Ⅲ)主要依靠ZVI的表面吸附及ZVI腐蝕產(chǎn)物的吸附共沉淀作用而被去除， ZVI去除水中As(Ⅲ)的效果受pH值影響較大，其最適pH值范圍為4.0-9.0；在不同初始pH值

3、條件下，ZVI對(duì)水中As(Ⅲ)的吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，說明其吸附過程主要受化學(xué)作用控制；在ZVI被腐蝕的過程中，在ZVI的表面同時(shí)存在As(Ⅲ)的氧化和還原，其中在Fe2+氧化為Fe3+的階段會(huì)產(chǎn)生能將As(Ⅲ)氧化為As(Ⅴ)的中間產(chǎn)物。
　　2、在利用 ZVI/石英砂復(fù)合物濾柱對(duì)模擬廢水進(jìn)行連續(xù)性進(jìn)水試驗(yàn)的過程中，經(jīng)計(jì)算ZVI對(duì)As(Ⅲ)的吸附容量可達(dá)89.92mg/g，ZVI腐蝕產(chǎn)物在石英砂表面沉積物的晶態(tài)類型對(duì) A

4、s(Ⅲ)的吸附容量有影響，無定型態(tài)的 ZVI腐蝕產(chǎn)物對(duì)As(Ⅲ)的吸附容量最大，其質(zhì)量百分比和原子百分比分別可達(dá)到6.73和2.15，其他晶態(tài)類型對(duì) As吸附量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大約在4.0-4.5％之間；pH值和溶解氧（DO）會(huì)對(duì)ZVI腐蝕產(chǎn)物的晶態(tài)類型和晶態(tài)化過程產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響As(Ⅲ)的去除效果。另外，ZVI投加量和水力停留時(shí)間也會(huì)對(duì)As(Ⅲ)的去除效果產(chǎn)生影響。
　　3、利用硫酸鹽還原菌（SRB）處理模擬含砷酸性廢水分批進(jìn)水

5、試驗(yàn)中，乳酸鹽是SRB生長(zhǎng)、代謝的最適碳源；初始As(Ⅲ)濃度對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)中SRB混合菌的生長(zhǎng)代謝有一定影響，低濃度的As(Ⅲ)會(huì)在一定程度上促進(jìn)SRB的生長(zhǎng)代謝，而高濃度的As(Ⅲ)會(huì)對(duì)SRB混合菌的生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生抑制作用；SRB混合菌對(duì)系統(tǒng)中As(Ⅲ)的去除主要依靠其代謝產(chǎn)物（H2S及S2-）與As(Ⅲ)發(fā)生反應(yīng)生成硫化砷沉淀和生物吸附作用來完成，并且SRB混合菌對(duì)系統(tǒng)中的As(Ⅲ)具有氧化作用；SRB在pH值5.0-8.5的范圍內(nèi)均能

6、生長(zhǎng)，最適生長(zhǎng)pH值范圍為7.0-8.0；生物反應(yīng)體系的pH值會(huì)影響AsxSy的溶解度和As(Ⅲ)的去除率，反應(yīng)達(dá)到平衡后，溶液的pH值與砷的濃度呈正相關(guān)關(guān)系。
　　4、利用SRB反應(yīng)器及其組合工藝處理模擬含砷廢水的連續(xù)性進(jìn)水試驗(yàn)中，改進(jìn)型UASB反應(yīng)器較ASBR反應(yīng)器更適用于模擬含砷酸性廢水的處理；運(yùn)行穩(wěn)定后，改進(jìn)型UASB的各項(xiàng)出水指標(biāo)穩(wěn)定，反應(yīng)器對(duì)污染物COD、硫酸根、As(Ⅲ)的去除率分別達(dá)到78%、88%和60%；在反應(yīng)