【砷酸盐废水】含砷酸盐废水处理方法

北极星环保网讯:1 砷在自然水体中通常以As(Ⅲ)和As(VI)的无机物形式存在，砷酸盐主要来自于矿业废弃物、石油提炼废水、陶瓷制造业废水等.饮用被砷污染的水而导致的中毒事件的报道主要发生在亚洲的孟加拉国、印度、中国及南北美洲的墨西哥、智利等地.我国内蒙古地区因湖泊沉积物和冲积物等自然原因导致地下水中砷浓度高达2400  μg ˙ L-1，智利等地因火山沉积和人为矿石开采导致地下水砷浓度在100~1000 μg ˙ L-1范围内.人体长期持续的砷摄取量达到0.50~1.00 mg  ˙ d-1，会出现明显的中毒症状.我国自2007年7月1日实施《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)，其该标准饮用水中砷的标准限值为不超过10 μg  ˙ L-1.在《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中规定I、II、III类水体中砷含量不得超过50 μg ˙  L-1.这对地下水为水源的饮用水除砷技术带来了很大的挑战.

目前，国内外对含砷废水的处理主要是物理化学方式，如混凝沉淀、吸附法、离子交换、膜分离、萃取法等，但这些方法都存在经济成本过高或者高浓度含砷废液后续处理的问题.除了物理化学方法，生物方式如活性污泥法、菌藻共生体法及利用生物还原除砷等也被用来研究去除水体中的砷.有研究表明，硫酸盐还原菌可以将硫酸盐还原为硫离子，同时将As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ)，这样就可以通过As(Ⅲ)和S2-形成不溶于水的沉淀将砷从水体当中去除.还有研究表明，一种铁还原菌可以利用有机碳源将As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ)，但上述还原反应中的电子供体是有机碳源，容易残留，引入新的污染，不适用于微污染原水的处理.

氢基质生物膜反应器将膜曝气和生物膜法创新性地结合在一起，使H2作为一种清洁、廉价的电子供体成为可能，在处理微污染原水中氧化态污染物的试验中取得了良好的效果.因此，本文以实验室配水为研究对象，以连续搅拌氢基质生物膜反应器为试验装置，分析NO3--N、SO42-、As(Ⅴ)进水浓度和H2分压对砷酸盐去除效果的影响，为实际处理砷酸盐污染的微污染原水提供指导.

2 材料与方法

2.1 氢基质生物膜反应器

试验采用氢基质生物膜反应器(MBfR)，装置如图  1所示.反应器由有机玻璃筒体、中空纤维膜组件、进出水管路、供氢管路系统及电磁搅拌装置等部分构成.反应器的核心部件为两束聚偏氟乙烯(PVDF)材质的中空纤维膜(膜过滤孔径为0.1  μm，内径0.85 mm，外径1.50 mm，总有效表面积为0.12  m2，共65根)，固定在筒体上下两端作为氢气扩散的管道和生物膜附着的载体.反应器下部泵入进水，上端出水口溢流出水，进水在中空纤维膜外部流动，H2在压力作用下以无泡形式从中空纤维膜的内层扩散到外层，在生物膜层中与氧化性污染物接触并发生还原反应.

2.2 试验用水

试验采用实验室模拟配水，以NaHCO33为无机碳源;以KH2PO4和Na2HPO4 ˙  12H2O为缓冲介质，使反应体系pH值保持相对稳定;同时加入营养元素以满足微生物营养需求，具体成分及浓度见表  1.实验中的目标污染物As(Ⅴ)以砷酸三钠(Na3AsO4 ˙ 12H2O)的形式投加.  为了模拟真实的地下水情况，进水中加入一定浓度的在地下水中普遍存在的硝酸盐(NO-)和硫酸盐(SO42-)作为背景污染物(Xia et al.,  2011b)，3种污染物的进水浓度随工况不同而变化.配制的进水存储于用铝箔包裹完全遮光的10 L玻璃瓶中，控制pH值在7.2左右，用高纯氮气曝气约20  min，去除水中的溶解氧.