【文章內(nèi)容簡介】 個方面探討了氧化鐵砷體系沉淀除砷的機理，發(fā)現(xiàn)在低 pH 值條件下，廢水中的砷酸根離子與鐵離子形成溶解積很小的 FeAsO4，并與過量的鐵離子形成的 FeOOH羥基氧化鐵生 成吸附沉淀物，使砷得到去除。 ? 馬偉等報道 [8]，采用硫化法與磁場協(xié)同處理含砷廢水，提高了硫 化渣的絮凝沉降速度和過濾速度，并提高了硫化劑的利用率。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)磁場處理后，溶液的電導率增加，電勢降低，磁化處理使水的結構發(fā)生了變化，改變了水的滲透效果。國外曾 [9]有人提出在高度厭氧的條件下，在硫化物沉淀劑的作用下生成難溶、穩(wěn)定的硫化砷，從而除去砷。 化學沉淀法作為含砷廢水的一種主要處理方法，工程化比較普遍，但并不是采用單一的處理方式，而是幾種處理方式的綜合處理，如鈣鹽與鐵鹽相結合，鐵鹽與鋁鹽相結合等等。這種綜合處理能提高砷的去除率。但由于化學法普遍要加入大量的化學藥劑，并成為沉淀物的形式沉淀出來。這就決定了化學法處理后會存在大量的二次污染，如大量廢渣的產(chǎn)生，而這些廢渣的處理目前尚無較好的處理處置方法，所以對其在工程上的應用和以后的可持續(xù)發(fā)展都存在巨大的負面作用。 2 物化法處理含砷廢水 ? 物化法一般都是采用離子交換、吸附 、萃取、反滲透等方法除去廢液中的砷。物化法大都是些近年來發(fā)展起來的較新方法，實用的尚不多見，但是有眾多學者在這方面做了深入的研究，并取得了顯著的成果。 ? 陳紅等曾 [10]利用 MnO2 對含 As(III)廢水進行了吸附實驗，結果表明， MnO2對 As(III)有著較強的吸附能力，其飽和吸附量為 （δ MnO2）和 (ε MnO2)，陰離子的存在使 MnO2吸附量有所下降，一些陽離子（如 Ga3+、 In3+）可增加其吸附量，吸附后的 MnO2經(jīng)解吸后可重復使用。 胡 天覺等報道 [11]，合成制備了一種對 As(III)離子高效選擇性吸附的螯合離子交換樹脂，用該離 子交換柱脫砷：含 As(III)5g/L 的溶液脫砷率高于 %，脫砷溶液中砷含量完全達標，而且離子交換柱用 2mol/L 的氫氧化鈉（含 5%硫氫化鈉）作洗脫液洗滌，可完全回收 As(III)并使樹脂再生循環(huán)利用。 ? 劉瑞霞等 [12]也曾制備了一種新型離子交換纖維，該離子交換纖維對砷酸根離子具有較高的吸附容量和較快的吸附速度。實驗表明該纖維具有較好的動態(tài)吸附特性， 。 ? 另外，還有不少人作了用鋼渣、選礦尾渣、高爐冶煉礦渣等廢渣處理含砷廢水的研究，取得了不錯的成果。但由于物化法只能處理濃度較低，處理量不大，組成單純且有較高回收價值的廢水，而工業(yè)廢水的成分較復雜，所以物化法的工程化程度較低。 3 微生物法處理含砷廢水 ? 與傳統(tǒng)物理化學方法相比，用微生物法處理含砷廢水具有經(jīng)濟、高效且無害化等優(yōu)點，已成為公認最具發(fā)展前途的方法。 活性污泥 ? 國內(nèi)外諸 多研究表明，活性污泥 ECP（胞外多聚物）能大量吸附溶液中的金屬離子，尤其是重金屬離子，他們與 ECP的絡合更為穩(wěn)定。關于吸附機制，在 ECP 的復雜成分中吸附重金屬離子的似乎是糖類。Brown 和 Lester（ 1979）指出 ECP 中的中性糖和陰離子多糖有著吸附不同金屬離子的結合點位，不同價態(tài)或不同電荷的金屬離子可以在不同的點位與 ECP結合，如中性糖的羥基、陰離子多聚物的羥基都可 能是金屬的結合位 [13]。 Kasan、 Lester、 Modak和 Natarajam等認為：活性污泥對重金屬離子的吸附有兩種機制即表 面吸附和胞內(nèi)吸收；表面吸附是指活性污泥微生物的胞外多聚物（甲殼素、殼聚糖等）含有配位基團 — OH， — COOH， — NH2， PO43和 — HS 等，他們與金屬離子進行沉淀、絡合、離子交換和吸附，其特點是快速、可逆和不需要外加能量，與代謝無關；胞外吸收通過金屬離子和胞內(nèi)的透膜酶、水解酶相結合而實現(xiàn)，速度較慢需要能量，而且與代謝有關 [14]。 ? 此外， Ralinske 指出：好氧生物能大量富集各種重金屬離子，這些離子積累于細胞外多聚物中，并在厭氧條件下釋放回液相中 [15]。這就有利于我們在二沉池中分離和 沉降重金屬離子。 在活性污泥法處理含砷廢水的實驗中，存在許多影響因素，主要影響因素如下： （ 1）砷的濃度及價態(tài) ? 不同價態(tài)的砷對活性污泥的毒性不同。實驗表明， As(III)對脫氫酶的毒性比 As(V)平均大 53倍。 As(III)對蛋白酶活性的毒性約為 As(V)的 75 倍。還有， As(III)對活性污泥脲酶活性的毒害作用是 As(V)的35 倍 [16]。所以處理含砷廢水時有必要將 As(III)氧化成 As(V)。實驗還表明，活性污泥對低濃度砷的去除率高于對高濃度砷的去除率，這是由于污泥 的吸附能力有限所造成的。此外，重金屬離子濃度小于5mg L1時，活性污泥法對污水中有機物的處理效果不受重金屬影響，當重金屬離子濃度大于 30mg L1 時，活性污泥法污水中有機物的處理效果則大大受到影響 [9]。 （ 2）有機負荷 ? 有機負荷對活性污泥去除五價砷也有較大的影響，有機負荷高， 去除率也高。主要有兩方面的原因：一是污水中的有機物本身可和五價砷相結合，降低了污水中砷的濃度；二是有機物濃度高有利微生物生長繁殖，這進一步提高活性污泥對五價砷的去除率 [17]。此外，有機負荷高還可以防止污泥膨脹。因為在高有機負荷環(huán)境中絮狀菌比大多數(shù)絲狀菌有更強的吸附和存貯營養(yǎng)物能力，能夠充分利用高濃度的底物迅速增殖，具有較高的比生長速率，抑制了絲狀菌的生長。在低負荷下混合液中底物濃度長時間都低，由于缺少足夠的營養(yǎng)底物，絮狀菌的生長受到抑制，而絲狀菌具有較大的比表面積，當環(huán)境不利于微生物的生長時，絲狀 菌會從菌膠團中伸展出來以增加其攝取營養(yǎng)物質(zhì)的表面積。一方面，伸出絮體之外的絲狀菌更易吸收底物和營養(yǎng)，其生長速率高于絮狀菌，從而成為活性污泥中的優(yōu)勢菌種；另一方面，絲狀菌越多，其菌絲越長，活性污泥越不易沉降， SVI 越高，導致了污泥膨脹 [18]。 （ 3） pHpH 對金屬去除影響很大，因為 pH 不僅影響金屬的沉降狀態(tài)，而且影響吸附點的電荷。一般 pH 升高有利于污泥對陽離子金屬的吸附。直至產(chǎn)生氫氧化物沉淀，反之則有利于對呈負電荷狀態(tài)存在的金屬的吸附。但是，過高或過低的 pH 對微生物生長繁殖不利，具體表現(xiàn)在以下幾個方 面：① pH 過低（ pH=） ,會引起微生物體表面由帶負電變?yōu)閹д?，進而影響微生物對營養(yǎng)物的吸收。②過高或過低的 PH還可影響培養(yǎng)基中有機化合物的離子化作用，從而間接影響微生物。③酶只有在最適宜的 pH 時才能發(fā)揮其最大活性，極端的 pH 使酶的活性降低，進而影響微生物細胞內(nèi)的生物化學過程，甚至直接破壞微生物細胞。④過高或過低的 pH 均降低微生物 對高溫的抵抗能力 [19]。 （ 4）生物固體停留時間（ Qc） ? Qc 對陽離子金屬去除有較大影響，因為活性污泥表面常被難溶性或微溶性的多聚物所 包圍（如多糖），這些多聚物表面的電荷可使金屬迅速地得以去除。已經(jīng)證實，細菌多聚物產(chǎn)生和細菌生長相有關，穩(wěn)定相和內(nèi)源呼吸階段多聚物產(chǎn)量最大，而 Qc 增大，污泥中細菌處于穩(wěn)定相和內(nèi)源呼吸階段，有利于對金屬的去除 [17]。 （ 5）污泥濃度 ? 污泥濃度高，吸附點也隨著增加，從而有利于金屬的去除。從去除金屬的角度出發(fā)，高有機負荷，高污泥濃度的運行方式最為理想。 ? 活性污泥法處理含砷廢水，不論在處理費用，還是二次污染，或者工程化方面，都比傳統(tǒng)處理方法具有相當突出的優(yōu)勢。雖然在理 論研究方面還不是十分完善，但是在處理機制和影響因素方面都已達成一定的共識。如果在處理工藝上再進行一定的改進，如往污泥中投加優(yōu)勢菌種，可以改善污水的處理效果；此外，還可以引進生活污水進行混合處理并進行曝氣，這樣不僅降低了砷的濃度以及砷對污泥的毒害作用，同時還解決了活性污泥的營養(yǎng)源問題，為活性污泥法處理含砷廢水的工程化應用開辟了一片新天地。 菌藻共生體 ? 國外研究表明，生物遷移轉化作為一種新的微生物法處理重金屬廢水，與傳統(tǒng)方法相比，具有更高效，費用更低等優(yōu)點。用小球藻的生物遷移轉 化處理重金屬廢水的工藝，有一些已投入工程運作 [20]。 ? 菌藻共生體對砷的去除機理可認為是藻類和細菌的共同作用。許多研究表明，在去除金屬過程中，微生物的表面起著重要作用 [2122]。菌藻共生體中，藻類和細菌表面存在許多功能鍵 [2324]，如羥基、氨基、羧基、硫基等。這些功能鍵可與水中砷共價結合，砷先與藻類和細菌表面上親和力最強的鍵結合，然后與較弱的鍵結合，吸附在細胞表面的砷再慢慢滲入細胞內(nèi)原生質(zhì)中。因而在藻類和細胞吸附砷中，可能經(jīng)過快吸附過程和較慢吸附兩過程后，吸附作用才趨于 平衡。 ? 廖敏等人曾研究了菌藻共生體對廢水中砷的去除效果。研究發(fā)現(xiàn)：培養(yǎng)分離所得菌藻共生體中以小球藻為主，此時菌藻共生體積累砷達。在引入菌藻共生體并培養(yǎng) 16h 后，其對無營養(yǎng)源的含As(III)， As(V)的廢水除砷率達 80%以上，并趨于平衡，含營養(yǎng)源的As(III)、 As(V)的廢水中，菌藻共生體對 As(V)的去除率大于 As(III)，對 As(V)去除率超過 70%，但對 As(III)的去除率也在 50%以上，在除砷過程中同時出現(xiàn)砷的解吸現(xiàn)象。在無營養(yǎng)源條件下，對 As(III)、 As(V)混合廢水的除砷率超過 80%[25]。 菌藻共生體是一種易培養(yǎng)獲得的材料。其對廢水中的砷具有較強的去除力，并能同時去除廢水中的營養(yǎng)物，因此其在含砷廢水的處理運用中有著廣闊的前景。 投 菌 活 性 污 泥 法 投 菌 活 性 污 泥 法[26](ApplicationofBioAugmentationProcesswithLiquidLivemicroanisms)是將具有強活力的細菌投入到曝氣池里去，使曝氣池混合液內(nèi)的各種細菌處于最佳活性狀態(tài)，這樣．不僅投入了吸氣池內(nèi)所缺少的細菌，在流入污 水水質(zhì)不變的條件下，微生物氧化作用顯著，而且，當污水水質(zhì)改變，環(huán)境變異的情況下，微生物仍能適應，保持活性，其氧化代 謝過程依然充分，投入菌液后使曝氣池耐沖擊負荷，提高污水處理廠的處理效果，改善了出水水質(zhì)。 ? 投菌活性污泥法 (LLMO)是出之一種新的概念，它是根據(jù)在同一環(huán)境里，最適宜的細菌能自然繁殖，同樣，污水處理廠曝氣池混合液內(nèi)的細菌也會自然繁殖到一定數(shù)目，自然界無處不可找到細茵，然而，在同一環(huán)境里并非可以找到一切細菌這一原則，作為理論指導，從自然界土壤內(nèi)篩選出污水廠中的有用細菌制 成液態(tài)的或固態(tài)的產(chǎn)品。液態(tài)菌液微生物成活率高；固態(tài)菌使用前需先用水溶成液態(tài)，細菌的成活率較液態(tài)菌液低，使用時按一定比例將液態(tài)菌液投入曝氣池內(nèi)或投到需用處，投菌活性污泥法 (LLMO)在國外已收到良好的應用效果。 因此，我們可望通過向活性污泥中投加對砷具有高耐受力，對砷具有特殊處理效果的混合菌種，達到對砷的高效處理，凈化工業(yè)含砷廢水。 ?第四篇：云南典型含砷廢物來源特性及相關處理技術應用評價 云南典型含砷廢物來源特性及相關處理技術應用評價 ? 王金華 ? 楊雪 ? 2 姬成崗 1 ? （ ? 云南昆明 650034） ? 摘要：在分析了云南典型含砷廢物來源、成分、屬性及其穩(wěn)定性的基礎上，介紹了云南主要應用的含砷廢物處理技術特點并進行了評價，提出了降低含砷廢物對環(huán)境污染隱患的對策。 關鍵詞：含砷廢 物；來源；處理技術 ? 含砷廢物在云南省內(nèi)主要來源于有色金屬冶煉、化工等行業(yè)，而云南省是我國重要的冶煉及化工生產(chǎn)大省，含砷廢物的產(chǎn)生量較大。有色金屬冶煉行業(yè)產(chǎn)生的有價含砷廢物通過高溫脫砷后回收其有價元素，能耗大、成本高；無價含砷廢物一直沒有找到經(jīng)濟有效的處置途徑。目前已產(chǎn)生的含砷廢物大多堆存在廠區(qū)內(nèi)部，加之貯存條件限制，含砷廢物潛在污染隱患較為突出。含砷廢物對環(huán)境造成的砷污染屬于持久性污染，通過自然降解很難消除，特別是對水體和土壤的砷污染，最終可以通過食物鏈或地表水、地下水進入人體而危害人類健康。含砷廢物所產(chǎn)生的嚴重危害正 日趨突現(xiàn)，因此對云南省典型含砷廢物來源特性及相關處理技術應用進行評價十分必要。 ? 1 云南含砷廢物的來源及特性分析 ? 含砷廢物的來源 ? 在金屬硫化礦中常常伴生有砷，常見的含砷礦物有雄黃 (As2S2)、毒砂 (FeAsS)、雌黃 (As2S3)、斜方砷鐵礦 (FeAs2)、輝砷鈷礦 (CoAsS)、硫砷銅礦 (Cu3AsS4)、輝砷鎳礦 (NiAsS)等。我國砷礦資源豐富，探明儲量為世界總儲量的 70%，其中云南省儲量占全