冶金、采礦、化工、染料和皮革等行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì )產(chǎn)生大量含砷的廢水，如不妥善處理，將會(huì )對土壤、水體產(chǎn)生嚴重污染，影響農作物的生長(cháng)，威脅人類(lèi)和動(dòng)物的健康。GB5749—2006和GB8978—1996中分別規定飲用水和排放廢水中砷的質(zhì)量濃度不能超過(guò)0.01×10-6和0.5×10-6kg/m3。
目前，去除水體中砷的方法主要有硫化物沉淀法、鈣—鐵鹽聯(lián)合除砷法、吸附除砷法、離子交換法、微濾法以及除砷劑除砷法等。但硫化物沉淀法和鈣-鐵鹽聯(lián)合除砷法產(chǎn)生的含砷固體廢物中的砷易脫出，造成二次污染。本文主要介紹了采用高效除砷過(guò)濾器處理含砷廢水的工程實(shí)例。
1、設計依據
(1)進(jìn)水原水中As含量：3~4mg/L，TDS：4000~6000mg/L。
(2)出水As含量排放標準：≤0.4mg/L;處理水量：20m3/h。
2、工藝方案說(shuō)明
工藝流程如圖1所示。
2.1 一體化綜合池
一體化綜合池由調節池、沉淀池、出水池3部分組成。原水先進(jìn)入調節池進(jìn)行均質(zhì)，再由泵加壓抽入到砂濾過(guò)濾器中。砂濾過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器反洗的出水進(jìn)入到沉淀池中，懸浮物在此處進(jìn)行自然沉降，沉淀池出水再次進(jìn)入到調節池�；钚蕴窟^(guò)濾器的出水進(jìn)入到出水池，在此取水樣進(jìn)行出水監測，合格后排入管網(wǎng)，若不合格再次進(jìn)入到高效除砷過(guò)濾器。
2.2 砂濾過(guò)濾器
砂濾過(guò)濾器以不同顆粒的大小濾料，從上到下、由小而大依次排列。當水從上流經(jīng)濾層時(shí)，水中部分固體懸浮物質(zhì)進(jìn)入上層濾料形成的微小孔眼，受到吸附和機械阻留作用被濾料的表面層所截留。同時(shí)，這些被截留的懸浮物之間又發(fā)生重疊和架橋等作用，就如同在濾層的表面形成一層薄膜，繼續過(guò)濾水中的懸浮物質(zhì)，這就是所謂濾料表面層的薄膜過(guò)濾。這種過(guò)濾作用不僅濾層表面有，當水進(jìn)入中間濾層也有這種截留作用，為區別于表面層的過(guò)濾，稱(chēng)為滲透過(guò)濾作用。此外，由于濾料彼此之間緊密地排列，水中的懸浮物顆粒流經(jīng)濾料層中彎曲的孔道時(shí)，就有更多的機會(huì )和時(shí)間與濾料表面相互碰撞和接觸，于是，水中的懸浮物在濾料的顆粒表面與凝絮體相互黏附，從而發(fā)生接觸混凝過(guò)濾過(guò)程。砂濾過(guò)濾具有技術(shù)成熟、運行穩定、投資規模小等優(yōu)點(diǎn)。砂濾需要反洗，反洗出水進(jìn)入一體化池中的沉淀池。
2.3 高效除砷過(guò)濾器
高效除砷過(guò)濾器內裝有新型特種高效除砷納米材料。當水從上流經(jīng)濾層時(shí)，水中部分的砷受到吸附作用被濾料吸附。該種濾料優(yōu)點(diǎn)是吸附容量大，一年僅需要1~2次再生修復，每次再生水量為10t左右，由于現場(chǎng)空間有限，不建議對再生水設計深度處理，再生產(chǎn)生的廢水應直接由廢液處理公司回收。
2.4 活性炭過(guò)濾
活性炭過(guò)濾器是一種較常用的水處理設備，內部填充活性炭，作為水處理脫鹽系統的前處理，能夠吸附前級過(guò)濾中無(wú)法去除的余氯，可有效保證后級設備的使用壽命，提高出水水質(zhì)，防止污染，特別是防止后級反滲透膜等的游離態(tài)余氧中毒污染;同時(shí)，還吸附從前級泄漏過(guò)來(lái)的小分子有機物等污染性物質(zhì)，對水中異味、膠體及色素、重金屬離子等有較明顯的吸附去除作用。
3、系統組成說(shuō)明
3.1 一體化綜合池
(1)數量：1臺。
(2)材質(zhì)：碳鋼(玻璃鋼防腐)。
(3)規格：50m3。
(4)調節池提升泵：Q=30m3/h，H=30m，數量為2臺(1用1備)。
(5)沉淀池自吸式排泥泵：Q=8m3/h，H=10m，數量為2臺(1備1用)。
(6)反洗泵：規格：Q=25m3/h，H=12m，數量為2臺(1用1備)。
(7)回流泵：Q=30m3/h，H=30m，數量為2臺(1用1備)。
3.2 砂濾過(guò)濾器
3.2.1 本體設計
(1)數量：1臺。
(2)材質(zhì)：碳鋼(玻璃鋼防腐)。
(3)規格：￠1800mm，直邊高度1800mm。
(4)填料：采用粒徑為￠4～￠32mm的卵石作為支撐層，采用粒徑為￠0.8～￠4mm的石英砂作為濾料。
(5)附件：壓力表、管路、閥門(mén)等。
3.2.2 系統工藝及反洗裝置
運行時(shí)，單臺設備出力30m3/h，運行流速12m/h。當進(jìn)出口壓差達到一定值或出水濁度升高時(shí)，系統進(jìn)行反沖洗，反洗時(shí)間大約為15min。反洗時(shí)，開(kāi)啟反洗泵，通過(guò)壓縮空氣輔佐進(jìn)行反沖洗，反洗水強度為10L/(m2·s)，壓縮空氣強度為10L/(m2·s)，反沖洗時(shí)間15min，分3個(gè)階段進(jìn)行，氣水合洗、氣洗、水洗，時(shí)間各5min。
3.3 高效除砷過(guò)濾器
3.3.1 本體設計
(1)數量：2臺。
(2)材質(zhì)：碳鋼(玻璃鋼防腐)。
(3)規格：￠1800mm，直邊高度2400mm。
(4)填料：采用高效除砷濾料。
(5)附件：壓力表、管路、閥門(mén)等。
(6)配套設備：修復再生加藥裝置一套。
3.3.2 系統工藝及反洗裝置
兩臺過(guò)濾器為串聯(lián)。運行時(shí)，單臺設備出力為30m3/h，運行流速12m/h;當吸附飽和時(shí)，需要進(jìn)行再生修復。
3.4 活性碳過(guò)濾器本體設計
數量：1臺。材質(zhì)：碳鋼(玻璃鋼防腐)。規格：￠1800mm，直邊高度1800mm。填料：采用粒徑為￠4～￠32mm的卵石作為支撐層，采用粒徑為￠1～￠4mm的石英砂、10～40目活性炭作為濾料。附件有壓力表、溫度表、管路、閥門(mén)等。其中，系統工藝及反洗裝置運行時(shí)，單臺設備出力為30m3/h，運行流速是12m/h。當進(jìn)出口壓差達到一定值或出水濁度升高時(shí)，系統進(jìn)行反沖洗，反洗時(shí)間大約為15min。
3.5 在線(xiàn)監測儀表
為監測系統的正常運行狀況并輔助系統實(shí)現一定條件下的自動(dòng)運行，在系統中相應的控制點(diǎn)設計配備了相關(guān)的現場(chǎng)在線(xiàn)檢測與控制儀表。為使所有現場(chǎng)檢測數據均能通過(guò)可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController，PLC)集中處理，現場(chǎng)監測儀表部分輸出4~20mA標準信號。
監測儀表：
(1)液位計(安裝于調節池)1個(gè);
(2)電磁流量計(安裝于進(jìn)水管路)1個(gè);
(3)pH在線(xiàn)監測儀1個(gè)(安裝于吸附反應池)。
3.6 電氣控制系統
系統自動(dòng)控制選用PLC程序控制器實(shí)現自動(dòng)與手動(dòng)結合的運行控制模式，對于現場(chǎng)在線(xiàn)檢測儀表采集的標準信號予以集中處理，并輸出控制信號及報警信號，當系統供水不足、進(jìn)膜壓力超標時(shí)系統均可自動(dòng)報警。費用估算如表1所示。
4、結語(yǔ)
含砷廢水是一類(lèi)較難處理的工業(yè)廢水。采用物理吸附配合高效除砷納米材料處理含砷廢水，處理效果好，且不易脫出。在保證處理效果的同時(shí)，能耗及運行成本都較低，運行操作管理簡(jiǎn)單可靠，能夠為含砷廢水處理的設計提供借鑒。(來(lái)源：北京航天試驗技術(shù)研究所)
