预氧化_混凝沉淀法快速去除水中砷研究

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·水处理技术与设备·CITYANDTOWNWATERSUPPLY预氧化—混凝沉淀法快速去除水中砷研究袁润权　胡小芳　余素华（东莞市东江水务有限公司，广东东莞523000）摘要：探讨预氧化—混凝沉淀法快速去除水中砷污染物的可行性，结果表明，在氧化时间均为10min条件下，KMnO4投加量为0.5mg/L时，聚氯化铝和聚合硫酸铁投加量分别为8mg/L和16mg/L时，可将原水中《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）限值5倍浓度的砷降低到限值以下，去除率约90%。NaClO投加量（以有效氯计）为0.8mg/L时，聚氯化铝和投加量分别为8mg/L和20mg/L时，可将原水中《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）限值5倍浓度的砷降低到限值以下，去除率约85%。以聚氯化铝为混凝剂的除砷效果优于聚合硫酸铁，以KMnO4氧化剂的除砷效果略优于NaClO。关键词：砷　预氧化　混凝沉淀前言2.实验仪器和实验方法砷是一种重要的工业原料，但又是一种对人体2.1实验仪器[1]及其他生物有毒害作用的致癌物质。世界各地不混凝搅拌设备：深圳中润公司生产的ZR4-6混断有关于饮用砷污染水而导致中毒的报道,包括亚凝实验搅拌机，配有容量1L的有机玻璃材质搅拌杯。洲的印度、孟加拉国、越南、泰国、中国的新疆、过滤设备：普通的100mL玻璃漏斗和定量滤纸。陕西、内蒙古、台湾,南美的阿根廷、智利、巴西、目标污染物浓度检测设备：ThermoFisher公司墨西哥，欧洲的德国、西班牙、英国及北美的加拿的X2型电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）。[2-3]大和美国等。目前,国内外对含砷废水的处理方2.2实验方法法很多，包括化学沉淀法、化学吸附和离子交换法、通过向实验用水中添加砷标准液，配制成含有[4]萃取法、反渗透法、生物法等。采用预氧化—混一定浓度砷的地表原水以模拟实际中受污染水体，凝沉淀法快速去除水中砷研究具有现实意义。水中再结合供水实际情况，通过预先向水中投加氧化剂3+5+的砷经预氧化后，可将溶解性的砷转换成高价态的（KMnO4或NaClO），使水中的As被氧化成As，五价砷，五价砷经简单的混凝沉淀即可有效除去。再通过投加混凝剂形成矾花，使被氧化后的目标污1.实验材料染物与矾花形成共沉淀，以达到快速去除水中目标混凝剂：聚合硫酸铁（分析纯，有效成分含量污染物的目的，沉淀后对上清液进行过滤，测量滤20%）和固体聚氯化铝（有效成分含量30%）。液中目标污染物的浓度，预氧化后模拟生产中的氧化剂：高锰酸钾（分析纯，有效成分大于“混凝—沉淀—砂滤”过程。混凝搅拌过程为快转99%）和次氯酸钠（分析纯）300rpm×1min，慢转60rpm×5min，45rpm×5min，砷标准液：1000mg/L的标准砷(Ⅲ)储备液。25rpm×5min，静置沉淀30min后取上清液过滤，废实验用水：采用南方某市自来水厂地表原水作弃100mL初滤液，测定滤液中目标污染物浓度。为试验用水，部分水质参数如下表1所示。3.实验结果与讨论3.1预氧化参数的确定表1原水水质3.1.1氧化时间对去除效果影响溶解性总浑浊度碱度硬度配制砷污染物浓度为《生活饮用水卫生标准》项目pH固体(NTU)（mg/L)（mg/L)（mg/L)（GB5749-2006）规定限值5倍浓度，实际测定浓范围6.8~7.210~5090~13020~3535~50度为55.20μg/L，以KMnO作为氧化剂，投加量为4城镇供水NO.6201315 CITYANDTOWNWATERSUPPLY·水处理技术与设备·0.5mg/L，以聚氯化铝作为混凝剂，投加量为8mg/L配制砷浓度为61.40μg/L作为模拟受污水体，3+（以固体商品重计），分别氧化5、10、15、20、30、使用KMnO4作为氧化剂对水中的As进行预氧化，60min，考察氧化时间对目标污染物去除效果的影响。KMnO4投加量为0.5mg/L，氧化时间为10min。预氧结果（如图1所示）表明，当氧化时间从5min增加化后分别投加一定阶梯的聚氯化铝和聚合硫酸铁进到10min时，出水中砷浓度有一个明显的降低趋势，行混凝沉淀，考察在相同预氧化条件下，不同浓度氧化时间大于10min后出水中砷浓度基本趋于稳定。混凝剂投加量除砷效果的差异，并比较相同条件下去除率为90%左右，故选取10min为最佳氧化时间。两种混凝剂的除砷效果的优劣。结果（如图3所示）表明，在KMnO4投加量和氧化时间相同条件下，砷去除率与混凝剂投加量有明显的正相关，出水砷浓度随混凝剂用量的增加而降低。当以聚氯化铝为混凝剂，投加量8mg/L时，出水砷浓度为6.31μg/L，符合生活饮用水国标限值（10μg/L）。当以聚合硫酸铁为混凝剂，投加量12mg/L时，出水砷浓度为10.32μg/L，接近生活饮用水国标限值（10μg/L），进一步增加聚合硫酸铁使用量可把出水砷浓度去除到国标限值以下。从图中可明显看出，相同预氧化图1　氧化时间对砷去除效果的影响条件下，聚氯化铝作为混凝剂对砷的去除效果优于聚合硫酸铁。3.1.2氧化剂投加量对去除效果影响配制砷污染物浓度为《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）规定限值5倍浓度，实际测定浓度为51.23μg/L，以聚氯化铝作为混凝剂，投加量为8mg/L（以固体商品重计），以KMnO4作为氧化剂，投加量分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mg/L，氧化时间为10min，考察氧化剂投加量对目标污染物去除效果的影响。结果（如图2所示）表明，当KMnO4投加量在0.5mg/L的基础上继续增加时，对砷去除图3KMnO4预氧化条件下两种混凝剂投加量效果影响不明显，故选取0.5mg/LKMnO4为最佳氧化对砷去除效果的影响剂投加量。3.3以NaClO为氧化剂时两种混凝剂不同投加量的除砷效果比较配制砷浓度为54.85μg/L作为模拟受污水体，3+使用NaClO作为氧化剂对水中的As进行预氧化，NaClO投加量为0.8mg/L（以有效氯计），氧化时间为10min。预氧化后分别投加一定阶梯的聚氯化铝和聚合硫酸铁进行混凝沉淀，考察在相同预氧化条件下，不同浓度混凝剂投加量除砷效果的差异，并比较相同条件下两种混凝剂的除砷效果的优劣。结果如图4所示，表明，在NaClO投加量和氧化时间图2　KMnO4投加量对砷去除效果的影响相同条件下，砷去除率与混凝剂投加量有明显的正3.2以KMnO4为氧化剂时两种混凝剂不同投加相关，出水砷浓度随混凝剂用量的增加而降低。当量的除砷效果比较以聚氯化铝为混凝剂，投加量8mg/L时，出水砷浓16城镇供水NO.62013 ·水处理技术与设备·CITYANDTOWNWATERSUPPLY度为8.55μg/L，符合生活饮用水国标限值（10μg/氧化剂，在相同的预氧化条件下，砷去除率与混凝L）。当以聚合硫酸铁为混凝剂，投加量16mg/L时，剂投加量有明显的正相关，出水砷浓度随混凝剂用出水砷浓度为10.58μg/L，接近生活饮用水国标限量的增加而降低。值（10μg/L），进一步增加聚合硫酸铁使用量可把4.2KMnO4预氧化条件下，当以聚氯化铝投加量出水砷浓度去除到国标限值以下。从图中可明显看8mg/L时，能把《生活饮用水卫生标准》（GB5749-出，相同预氧化条件下，聚氯化铝作为混凝剂对砷2006）限值5倍浓度左右砷降低到限值以下，出水砷的去除效果优于聚合硫酸铁。浓度为6.31μg/L，符合生活饮用水国标限值（10μg/L）；当以聚合硫酸铁为混凝剂，投加量需增加到16mg/L时，出水砷浓度才符合生活饮用水国标限值要求，出水砷浓度为6.65μg/L，砷去除率均约为90%。4.3NaClO预氧化条件下，当以聚氯化铝投加量8mg/L时，能把《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）限值5倍浓度左右砷降低到限值以下，出水砷浓度为8.55μg/L，符合生活饮用水国标限值（10μg/L）；当图4NaClO预氧化条件下两种混凝剂投加量对以聚合硫酸铁为混凝剂，投加量需增加到16mg/L时，砷去除效果的影响出水砷浓度才符合生活饮用水国标限值要求，出水砷3.4砷浓度为国标限值10倍、50倍时的应对能浓度为7.52μg/L，砷去除率均约为85%。力去除实验4.4KMnO4投加量为0.5mg/L，预氧化时间为配制砷浓度为国标限值10倍和50倍作为10min，聚氯化铝投加量为12mg/L时，可将原水中《生模拟受污水体，实测浓度分别为110.50μg/L和活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）限值5倍浓度545.75μg/L，使用KMnO4为氧化剂，投加量为0.5mg/左右砷降低到限值以下。L，聚氯化铝为混凝剂。砷配水浓度为110.50μg/L4.5以聚氯化铝为混凝剂的除砷效果优于聚合硫时的实验结果（如图5所示）表明，KMnO4投加量酸铁，以KMnO4氧化剂的除砷效果略优于NaClO。为0.5mg/L，预氧化时间为10min，聚氯化铝投加量为12mg/L时，可把原水中10倍国标限值浓度的砷参考文献去除到国标限值以下。当原水中砷浓度为国标限值[1]徐键，胡国君，陈全庆。多组分碲卤基红外玻璃的研究[J].硅酸盐学报，1997，25(3)：27-30。50倍时，增加氧化剂、氧化时间和混凝剂均无法将[2]张晓红，陈敏。印度西孟加拉州发生全球最严重的砷(Ⅴ)污染[J]。出水中的砷浓度降低到国标限值一下。环境导报，1999(1)：39。[3]庄金陵。砷(Ⅴ)对世界地下水源的污染[J]。矿产与地质，2003，17(2)：177-178。[4]石中亮，刘丙柱，姚淑华。活性水合氧化铁对水中砷(Ⅴ)的去除。沈阳化工大学学报，2010，24(1)：7-11。作者通联：13713367812更正说明：总第173期（2013.5），正文第71页图5砷10倍限值浓度去除实验“大型供水企业管网水力模型建立与校核4.结论过程研究”文章第三作者施银焕单位标号更4.1预氧化—混凝沉淀法可有效除去原水中的正为2（天津市自来水集团有限公司，天津砷，无论是以KMnO4作为氧化剂还是以NaClO作为300040；）城镇供水NO.6201317