冶金、采礦、化工、染料和皮革等行業(yè)在生產(chǎn)過程中都會(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(yán)重污染，影響農(nóng)作物的生長，威脅人類和動(dòng)物的健康。GB5749―2006和GB8978―1996中分別規(guī)定飲用水和排放廢水中砷的質(zhì)量濃度不能超過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濾器處理含砷廢水的工程實(shí)例。

　　1、設(shè)計(jì)依據(jù)

　　(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(biāo)準(zhǔn)：≤0.4mg/L;處理水量：20m3/h。

　　2、工藝方案說明

　　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(diào)節(jié)池、沉淀池、出水池3部分組成。原水先進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行均質(zhì)，再由泵加壓抽入到砂濾過濾器中。砂濾過濾器、活性炭過濾器反洗的出水進(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(diào)節(jié)池。活性炭過濾器的出水進(jìn)入到出水池，在此取水樣進(jìn)行出水監(jiān)測，合格后排入管網(wǎng)，若不合格再次進(jìn)入到高效除砷過濾器。

　　2.2 砂濾過濾器

　　砂濾過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(dāng)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(jī)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(xù)過濾水中的懸浮物質(zhì)，這就是所謂濾料表面層的薄膜過濾。這種過濾作用不僅濾層表面有，當(dāng)水進(jìn)入中間濾層也有這種截留作用，為區(qū)別于表面層的過濾，稱為滲透過濾作用。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(jī)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)生接觸混凝過濾過程。砂濾過濾具有技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、投資規(guī)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 高效除砷過濾器

　　高效除砷過濾器內(nèi)裝有新型特種高效除砷納米材料。當(dāng)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(fù)，每次再生水量為10t左右，由于現(xiàn)場空間有限，不建議對再生水設(shè)計(jì)深度處理，再生產(chǎn)生的廢水應(yīng)直接由廢液處理公司回收。

　　2.4 活性炭過濾

　　活性炭過濾器是一種較常用的水處理設(shè)備，內(nèi)部填充活性炭，作為水處理脫鹽系統(tǒng)的前處理，能夠吸附前級過濾中無法去除的余氯，可有效保證后級設(shè)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來的小分子有機(jī)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(tǒng)組成說明

　　3.1 一體化綜合池

　　(1)數(shù)量：1臺(tái)。

　　(2)材質(zhì)：碳鋼(玻璃鋼防腐)。

　　(3)規(guī)格：50m3。

　　(4)調(diào)節(jié)池提升泵：Q=30m3/h，H=30m，數(shù)量為2臺(tái)(1用1備)。

　　(5)沉淀池自吸式排泥泵：Q=8m3/h，H=10m，數(shù)量為2臺(tái)(1備1用)。

　　(6)反洗泵：規(guī)格：Q=25m3/h，H=12m，數(shù)量為2臺(tái)(1用1備)。

　　(7)回流泵：Q=30m3/h，H=30m，數(shù)量為2臺(tái)(1用1備)。

　　3.2 砂濾過濾器

　　3.2.1 本體設(shè)計(jì)

　　(1)數(shù)量：1臺(tái)。

　　(2)材質(zhì)：碳鋼(玻璃鋼防腐)。

　　(3)規(guī)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、閥門等。

　　3.2.2 系統(tǒng)工藝及反洗裝置

　　運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)設(shè)備出力30m3/h，運(yùn)行流速12m/h。當(dāng)進(jìn)出口壓差達(dá)到一定值或出水濁度升高時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行反沖洗，反洗時(shí)間大約為15min。反洗時(shí)，開啟反洗泵，通過壓縮空氣輔佐進(jìn)行反沖洗，反洗水強(qiáng)度為10L/(m2?s)，壓縮空氣強(qiáng)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 高效除砷過濾器

　　3.3.1 本體設(shè)計(jì)

　　(1)數(shù)量：2臺(tái)。

　　(2)材質(zhì)：碳鋼(玻璃鋼防腐)。

　　(3)規(guī)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、閥門等。

　　(6)配套設(shè)備：修復(fù)再生加藥裝置一套。

　　3.3.2 系統(tǒng)工藝及反洗裝置

　　兩臺(tái)過濾器為串聯(lián)。運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)設(shè)備出力為30m3/h，運(yùn)行流速12m/h;當(dāng)吸附飽和時(shí)，需要進(jìn)行再生修復(fù)。

　　3.4 活性碳過濾器本體設(shè)計(jì)

　　數(shù)量：1臺(tái)。材質(zhì)：碳鋼(玻璃鋼防腐)。規(guī)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、閥門等。其中，系統(tǒng)工藝及反洗裝置運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)設(shè)備出力為30m3/h，運(yùn)行流速是12m/h。當(dāng)進(jìn)出口壓差達(dá)到一定值或出水濁度升高時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行反沖洗，反洗時(shí)間大約為15min。

　　3.5 在線監(jiān)測儀表

　　為監(jiān)測系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀況并輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一定條件下的自動(dòng)運(yùn)行，在系統(tǒng)中相應(yīng)的控制點(diǎn)設(shè)計(jì)配備了相關(guān)的現(xiàn)場在線檢測與控制儀表。為使所有現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)均能通過可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController，PLC)集中處理，現(xiàn)場監(jiān)測儀表部分輸出4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

　　監(jiān)測儀表：

　　(1)液位計(jì)(安裝于調(diào)節(jié)池)1個(gè);

　　(2)電磁流量計(jì)(安裝于進(jìn)水管路)1個(gè);

　　(3)pH在線監(jiān)測儀1個(gè)(安裝于吸附反應(yīng)池)。

　　3.6 電氣控制系統(tǒng)

　　系統(tǒng)自動(dòng)控制選用PLC程序控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)結(jié)合的運(yùn)行控制模式，對于現(xiàn)場在線檢測儀表采集的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)予以集中處理，并輸出控制信號(hào)及報(bào)警信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)供水不足、進(jìn)膜壓力超標(biāo)時(shí)系統(tǒng)均可自動(dòng)報(bào)警。費(fèi)用估算如表1所示。

　　4、結(jié)語

　　含砷廢水是一類較難處理的工業(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(yùn)行成本都較低，運(yùn)行操作管理簡單可靠，能夠?yàn)楹閺U水處理的設(shè)計(jì)提供借鑒。(來源：北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所)