冶金、采礦、化工、染料和皮革等行業(yè)在生產過程中都會產生大量含砷的廢水，如不妥善處理，將會對土壤、水體產生嚴重污染，影響農作物的生長，威脅人類和動物的健康。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例。

　　1、設計依據(jù)

　　(1)進水原水中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(jié)池、沉淀池、出水池3部分組成。原水先進入調節(jié)池進行均質，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入到沉淀池中，懸浮物在此處進行自然沉降，沉淀池出水再次進入到調節(jié)池?；钚蕴窟^濾器的出水進入到出水池，在此取水樣進行出水監(jiān)測，合格后排入管網(wǎng)，若不合格再次進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。當水從上流經(jīng)濾層時，水中部分固體懸浮物質進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，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，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，當水進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，就有更多的機會和時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。砂濾過濾具有技術成熟、運行穩(wěn)定、投資規(guī)模小等優(yōu)點。砂濾需要反洗，反洗出水進入一體化池中的沉淀池。

　　2.3 高效除砷過濾器

　　高效除砷過濾器內裝有新型特種高效除砷納米材料。當水從上流經(jīng)濾層時，水中部分的砷受到吸附作用被濾料吸附。該種濾料優(yōu)點是吸附容量大，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(xiàn)場空間有限，不建議對再生水設計深度處理，再生產生的廢水應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備，內部填充活性炭，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，可有效保證后級設備的使用壽命，提高出水水質，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，還吸附從前級泄漏過來的小分子有機物等污染性物質，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。

　　(2)材質：碳鋼(玻璃鋼防腐)。

　　(3)規(guī)格：50m3。

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

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

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

　　3.2 砂濾過濾器

　　3.2.1 本體設計

　　(1)數(shù)量：1臺。

　　(2)材質：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

　　運行時，單臺設備出力30m3/h，運行流速12m/h。當進出口壓差達到一定值或出水濁度升高時，系統(tǒng)進行反沖洗，反洗時間大約為15min。反洗時，開啟反洗泵，通過壓縮空氣輔佐進行反沖洗，反洗水強度為10L/(m2?s)，壓縮空氣強度為10L/(m2?s)，反沖洗時間15min，分3個階段進行，氣水合洗、氣洗、水洗，時間各5min。

　　3.3 高效除砷過濾器

　　3.3.1 本體設計

　　(1)數(shù)量：2臺。

　　(2)材質：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)配套設備：修復再生加藥裝置一套。

　　3.3.2 系統(tǒng)工藝及反洗裝置

　　兩臺過濾器為串聯(lián)。運行時，單臺設備出力為30m3/h，運行流速12m/h;當吸附飽和時，需要進行再生修復。

　　3.4 活性碳過濾器本體設計

　　數(shù)量：1臺。材質：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)工藝及反洗裝置運行時，單臺設備出力為30m3/h，運行流速是12m/h。當進出口壓差達到一定值或出水濁度升高時，系統(tǒng)進行反沖洗，反洗時間大約為15min。

　　3.5 在線監(jiān)測儀表

　　為監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行狀況并輔助系統(tǒng)實現(xiàn)一定條件下的自動運行，在系統(tǒng)中相應的控制點設計配備了相關的現(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標準信號。

　　監(jiān)測儀表：

　　(1)液位計(安裝于調節(jié)池)1個;

　　(2)電磁流量計(安裝于進水管路)1個;

　　(3)pH在線監(jiān)測儀1個(安裝于吸附反應池)。

　　3.6 電氣控制系統(tǒng)

　　系統(tǒng)自動控制選用PLC程序控制器實現(xiàn)自動與手動結合的運行控制模式，對于現(xiàn)場在線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(tǒng)供水不足、進膜壓力超標時系統(tǒng)均可自動報警。費用估算如表1所示。

　　4、結語

　　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，能耗及運行成本都較低，運行操作管理簡單可靠，能夠為含砷廢水處理的設計提供借鑒。(來源：北京航天試驗技術研究所)