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饮用水除砷方法

2025-07-0933

  饮用水除砷是解决地方性砷中毒问题的关键措施,需根据水质特点、经济条件和技术可行性选择合适的方法。以下是主流除砷方法及技术要点:

  一、主流除砷方法

  混凝沉淀法

  原理:通过铁盐或铝盐混凝剂(如聚合硫酸铁、三氯化铁、硫酸铝等)水解生成胶体,吸附砷并通过共沉淀去除。铁盐对五价砷(As⁵⁺)去除效果更佳,常需预氧化将三价砷(As³⁺)转化为五价砷。

  适用条件:原水含砷量<1mg/L,pH值6.5~7.84。

  工艺参数:混凝剂投加量20~30mg/L,机械搅拌澄清池混合时间1min,絮凝区水力停留时间20min,后续需过滤(多介质过滤器或微滤)。

  优点:成本低、适用于大规模处理;缺点:产生含砷污泥需妥善处置,可能受有机物干扰。

  吸附法

  常用吸附剂:

  活性氧化铝:高效吸附三价砷和五价砷,最佳pH 5.5~6.0,可再生(用氢氧化钠或硫酸铝溶液);

  改性材料:如微波磷改性斜发沸石,通过改变表面键合方式增强阴离子交换能力;

  活性炭/骨炭:对低浓度砷有效,但效率低于活性氧化铝。

  适用条件:原水含砷<0.5mg/L,需控制pH接近中性。

  优点:设备简单、适应低浓度砷;缺点:吸附容量有限,材料成本较高。

  离子交换法

  原理:利用强碱性阴离子交换树脂(如聚苯乙烯树脂)选择性吸附砷酸根(AsO₄³⁻),再生时用氯化钠溶液。

  适用条件:原水含砷<0.5mg/L,pH 6.5~7.5。

  工艺参数:接触时间1.5~3min,层高1m,再生盐用量87kg/m³树脂。

  优点:处理精度高(可达0.01mg/L);缺点:树脂易受硫酸根竞争,再生成本高。

  膜分离技术

  反渗透(RO)/纳滤(NF):通过膜截留砷离子,适用于高砷地下水(>0.5mg/L)。

  优点:自动化程度高、出水水质稳定;缺点:运行成本高,需定期清洗膜组件。

  生物法(研究阶段)

  利用微生物代谢产物(如胞外聚合物)吸附砷,或通过植物修复(如芦苇、蜈蚣草)富集砷。目前多用于辅助处理或实验室研究。

  二、关键工艺优化

  预氧化处理:

  针对三价砷为主的原水,需预先投加氯、臭氧、高锰酸钾等氧化剂,将其转化为五价砷以提高去除率。例如,高锰酸钾投加量需根据水质调整,避免过量导致二次污染。

  多技术联用:

  混凝+吸附:先通过铁盐混凝去除部分砷,再用活性氧化铝吸附残留砷;

  预氧化+膜分离:臭氧预氧化后结合反渗透,提升膜通量和寿命。

  污泥与废液处理:

  混凝产生的含砷污泥需固化填埋或资源化利用(如制备建材)3;离子交换再生液可通过投加铁盐进一步除砷。

  三、应用选择建议

 方法 适用场景 优势 局限性
 混凝沉淀法 高浊度、砷浓度<1mg/L的原水 经济高效 污泥处置难度大
 吸附法 低浓度砷、间歇处理 操作简单 材料损耗需定期更换
 离子交换法 低砷、软水体系 处理精度高 再生成本高,易受硫酸根干扰
 膜技术 高砷、高标准供水需求 出水水质稳定 投资运营成本高

  四、未来趋势

  绿色材料开发:如生物基吸附剂(玉米芯、椰壳)和改性纳米材料(铈铁复合氧化物);

  低成本集成技术:如太阳能驱动电化学还原耦合沉淀;

  智能化监控:实时监测砷形态与浓度,动态优化工艺参数。

  总之,实际工程中需结合原水砷浓度、pH、经济条件等因素,优先选择混凝法或吸附法作为核心工艺,必要时辅以膜技术或离子交换提升处理精度。

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