水处理中砷的去除

　　由于自然和人为的原因，有毒且致癌的类金属砷存在于我们的环境中。最大的危害来自饮用水中的溶解砷。因此，有效的“砷过滤器”对于安全的饮用水供应至关重要。
 

　　20 世纪 90 年代初，新的研究表明，砷除了具有急性毒性外，即使在非常低的浓度下也具有致癌作用，对人体有害。因此，饮用水中砷的量降低至 10 µg/l。当时，对于中小型水厂来说，还没有简单的技术解决方案能够可靠地去除砷以符合新的量。为此， BK sorb吸附颗粒于 20 世纪 90 年代初应运而生。砷通常以AsV 或AsIII 的形式溶解在水中，这就是传统过滤材料达到其极限的原因。以下工艺通常适用于除砷：
 

　　吸附除砷
 

　　在吸附将砷结合到固体吸附剂的表面。在铁基吸附剂开发之前，颗粒状氧化铝(“活性氧化铝”)主要用于除砷。由于容量较低且溶解铝具有危险性，这在实际除砷中不再发挥作用。氢氧化铁基吸附剂代表了饮用水生产中除砷的新技术。最大的优点是吸附过滤器操作简单安全，可将砷去除到检测限以下。此外，在运行过程中不会产生废水或受污染的污泥。用颗粒状氢氧化铁去除砷具有选择性——因此水的天然成分保持不变。在这个过程中，AsV和As(III) 都会被去除。
 

　　优点：
 

　　设备配置结构单一、操作简单
 

　　由于砷的高选择性，所以容量非常大
 

　　设备可用性高，维护要求低
 

　　既定技术已用于全球超 2000 个地点
 

　　易于去除，无需处理污泥
 

　　缺点:
 

　　停留时间取决于水质
 

　　吸附剂需要定期更换
 

　　通过絮凝/过滤去除砷
 

　　除砷的絮凝工艺通常使用铁盐或铝盐。这些盐在原水中沉淀并被过滤。溶解的砷会与可过滤絮凝物的表面结合，从而从原水中去除。根据砷浓度，需要特定剂量的絮凝剂来去除砷。该剂量必须通过定期分析来确定。过滤后的污泥必须根据当地适用法规进行进一步处理，并最终根据砷含量作为残留物或危险废物处置。由于技术复杂性高，该工艺尤其适用于大型污水处理厂。
 

　　优点：
 

　　标准饮用水处理工艺
 

　　可以同时去除几种浑浊物杂质
 

　　化学成本相对较低
 

　　缺点：
 

　　除砷效果取决于絮凝剂的投放量
 

　　需要处理和处置含砷污泥
 

　　投入成本高
 

　　工厂技术复杂；需要技能型人才
 

　　不适合小型厂
 

　　使用离子交换器去除砷
 

　　根据材质的不同，离子交换器可以去除原水中的阴离子或阳离子，同时将其他带相同电荷的离子释放到水中。只要水中的砷以As(III) 的形式存在，它就带电荷，原则上可以被离子交换器去除；然而，As(III) 的去除则是不可能的。然而，离子交换器对As(III) 的选择性较低，导致实际使用效率相对较低。因此，为了达到实际使用寿命，必须对其进行再生。这会产生有毒的再生溶液，需要进一步处理。这意味着离子交换器在实际的砷去除过程中几乎不起作用。
 

　　优点：
 

　　可同时去除不同离子
 

　　离子交换剂通常可以再生
 

　　经常表现出高反应动力学
 

　　缺点：
 

　　对砷的选择性较小 → 硫酸盐等其他离子的高干扰性
 

　　As(III) 无法去除
 

　　去除容量低，导致频繁的再生周期
 

　　再生需要使用化学品，并产生需要随后进行处理的含砷溶液
 

　　材料成本高
 

　　膜法除砷
 

　　膜工艺利用高压，通过尺寸排阻和膜材料相互作用去除水中污染物。纳滤或反渗透膜的小孔径是可靠去除砷所必需的。在此过程中，砷与其他无法透过膜的水污染物一起被截留，并排入废水流中。在此过程中，原水被部分除盐。高砷废水流随后被进一步处理。非选择性除砷不仅会改变砷含量，还会改变水中其他成分的成分，根据用水情况，这可能是有利的，也可能是有害的。
 

　　优点：
 

　　既定水处理技术
 

　　非选择性过程；其它污物一并去除
 

　　模块化设计，易于扩展
 

　　缺点：
 

　　非选择性；去除水中所有化合物→去矿质水
 

　　通常需要预处理
 

　　浓缩液需要后续处理
 

　　能耗需求高
 

　　技术广泛，投入成本高
 

　　操作设备需要经过专门训练的人员