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含砷廢料的無害化處置研究

文檔作者：王守林吳衛林胡長江余端文檔來源：合肥市吳山固體廢物處置有限責任公司		點擊數：	更新時間： 2021年04月07日
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88 第41卷，第1期
2015年2月
安徽化工
ANHUI CHEMICAL INDUsTRY
VolI41．No．1
Feb．2015
含砷廢料的無害化處置研究
王守林，吳衛林，胡長江，余端
(合肥市吳山固體廢物處置有限責任公司，安徽合肥231 145)
摘要：選擇雙氧水一聚合硫酸鐵法處置含砷廢料，處置后的含砷廢料進行浸出毒性試驗，浸出液中砷含量低于lmv,tL，低于GB
18598—2001危險廢物填埋污染控制標準。實驗證明，處置后的含砷廢料在3～10的pH值范圍內均具有很好的穩定性，降低了處置后的
含砷廢料在自然環境下造成二次污染的風險。
關鍵詞：含砷廢料；無害處理；浸出毒性試驗
doi：10．39690．issn．1008—553X．2015．01．025
中圖分類號：X705 文獻標識碼：A 文章編號：1008—553X(2015)01—0088—03
1引言
采礦、化工、紡織、玻璃、制革等部門在生產過程中
產生大量的含砷廢料，由于砷及其化合物大多為劇毒物
質，因而含砷廢料對環境的危害和污染是人們關注的熱
點之一『l_31。然而，很多企業的含砷污染物排放狀況不能
完全達到環保部門的要求，導致砷污染沒有得到徹底根
治 。目前對于砷污染的治理工藝主要集中在含砷廢水
治理 ，由于固體含砷廢料的復雜程度高于含砷廢水，
所以它的安全處置技術仍然有待發展罔，特別是高含砷
廢料處置仍然是個技術難題 。
本公司通過長期研究，采用雙氧水和聚合硫酸鐵(pFs)
聯合處理固體高含砷廢料，對處置后的含砷廢料進行浸
出毒性試驗，發現浸出液的砷含量低于相關國家標準
(GB5086．1—1997)，從而使得固體高含砷廢料得到無害
化處置。此工藝采用的藥劑價格低廉，設備簡單，工藝選
含砷廢料
擇溶膠一凝膠法，避免形成大量的浸出液，且處置流程
短，具有極高的推廣價值。
2 實驗部分
2．1實驗藥劑
氫氧化鈉(工業級，wt％：95％)，石灰(工業級，ca(OH)：
wt％：80％)，雙氧水(工業級，wt％：30％)，聚合硫酸鐵(工業
級，Fe％：21％)，氯化鐵(工業級，Fe％：3l％)。
2．2 實驗原料
實驗采用的含砷廢料為報廢三氧化二砷試劑(砷含
量為100000mg／kg)。
2．3實驗設備
20L玻璃反應釜(南京金正教學儀器有限公司)，
Zeenit一700原子吸收分光光度計(德國耶拿分析儀器股
份公司)。
2．4工藝流程圖(圖1】
圖1處置含砷廢料的工藝流程圖
含砷廢料處理的工藝流程：①將含砷廢料加到反應
釜中，與反應釜中的氫氧化鈉溶液反應，形成溶膠一凝
膠體系；②將雙氧水加到反應釜中，將三價砷氧化成五
價砷；③采用固體加料斗將聚合硫酸鐵粉末加入到反應
收稿日期：2014—08—06
作者簡介：王守林(1966一)，男，碩士研究生，工程師，主要從事危險廢物處置技術研發和運行管理工作，0551—66705621，15375464300，450004518@qq．tom。
王守林，等：含砷廢料的無害化處置研究 89
釜中，與砷反應生成砷酸鐵；④最后將石灰加到反應釜
中，調節體系pH值至7；⑤取出處置后的含砷廢料進行
浸出毒性試驗。
2．5處置步驟
在20 L反應釜中加入8 L燒堿溶液，再將2 kg的
含砷廢料(As含量100000 mg／kg)~l：I／k反應釜中，邊攪拌
邊加入1 L的雙氧水，然后加入3．8 kg聚合硫酸鐵，反
應結束后使用氫氧化鈣調節pH值至7，最后對處置后
的含砷廢料進行浸出毒性試驗，符合GB18598—2001《危
險廢物填埋污染控制標準》后，送到危險廢物填埋場安
全填埋。
3 結果與討論
3．1鐵鹽的選擇
處置含砷廢料一般采用的鐵鹽有聚合硫酸鐵、氯化
鐵、硫酸亞鐵等。由于考慮到最終生成的是砷酸鐵，而且
一般硫酸亞鐵的處置效果低于聚合硫酸鐵 ，所以主要
研究聚合硫酸鐵和氯化鐵對于處置效果的影響。我們設
計兩種處置含砷廢料的工藝，其中兩種鐵鹽的加入量均
以Fe／As質量比為4：1的量加入。處置結果如表l。
表1不同的鐵鹽加入量對處置效果的影響
實驗表明，聚合硫酸鐵處置含砷廢料的效果高于氯
化鐵的處置效果，所以本工藝選擇聚合硫酸鐵來處置含
砷廢料。
3．2雙氧水對處置效果的影響
為了研究雙氧水的加入量對處置結果的影響，進行
了對比實驗，結果如表2。
表2雙氧水的加入量對處置效果的影響
實驗表明，加入雙氧水有利于降低浸出液中As的
含量，可能的原因是雙氧水將三價砷氧化成五價砷，最終
生成砷酸鐵，而不加雙氧水最終生成亞砷酸鐵，而砷酸
鐵的穩定性高于亞砷酸鐵[11,12]。所以我們處置含砷廢料
的工藝采取先加入雙氧水氧化三價砷，再加入聚合硫酸
鐵穩定氧化的含砷廢料。
3．3聚合硫酸鐵的加入量對處置效果的影響
從表3可以看出，Fe／As質量比低于4時，處置后的
含砷廢料浸出液中砷含量均高于相關國家標準
GB18598—2001規定的限值2．5mg／L，當Fe／As質量比高
表3聚合硫酸鐵的加入量對處置效果的影響
于或等于4時，處置后的含砷廢料的浸出液中砷含量低
于國家標準，可以直接進入危險廢物填埋場進行安全填
埋?？紤]到處置成本，本處置工藝采用的Fe／As質量比
為4：1。
3．4石灰加入及對含砷廢料穩定性的影響
含砷廢料采用雙氧水和聚合硫酸鐵處置完畢后，采
用石灰調節處置體系的pH值，增加了處置后的含砷廢
料的穩定性。石灰的加入不僅可以調節處置體系的pH
值，使得處置體系生成的砷酸鐵處于最穩定狀態，而且在
反應體系中引入了鈣離子，增強了砷酸鐵的穩定性 。
為了研究處置后的含砷廢料在不同pH條件下的
穩定性，分別取4 g處置后的含砷廢料，按液固比為
10：1，放在pH值為2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12的水
溶液中，超聲分散，過濾測試濾液中的砷含量，結果如圖
2所示。
PH
圖2在不同pH條件下處置后的含砷廢料溶出特性
結果表明，處置后的含砷廢料在3～lO的pH值范
圍內是比較穩定的，而在自然條件下，pH值的變化范圍
一般不會超出3～10的范圍，所以在自然條件下pH值
總第193期2015年第1期(第4l卷) 安徽化工
的變化范圍對處置后的含砷廢料的砷的溶出速率影響
很小。這表明在自然條件下處置后含砷廢料具有較好的
穩定性，降低了填埋后砷浸出導致二次污染的風險。
4 結論
通過雙氧水和聚合硫酸鐵處置高含砷廢料，試驗結
果表明處理后廢料浸出液砷含量均低于lmg，L，低于
GB18598—2001《危險廢物填埋污染控制標準》規定的限
制值2．5mg／L，因此通過此工藝處置的高含砷廢料可以
直接進人安全填埋場進行安全填埋，從而實現了高含砷
廢料的無害化處置。本工藝根據溶膠一凝膠理論，基本
解決了處置過程中流程長、浸出液多的難題，具有一定
的推廣價值。
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Upgrading and Reconstruction Project Case in Liyang Landfill Leachate Treatment Station
ZHENG Wei-j“n ，ZHU Wei-bin~， ，，0， Hai-suo2,LI Yue-zhon~
(1．Jiangsu WELLE Environmental Co．，Ltd．，Changzhou 213125，China
2．Jiangsu Provincial Academy ofEnvironmental Science，Nanjing 210036，China)
Abstract： Liyang landfill leachate treatment station was doing upgrading and reconstruction by adopting two— stage
biochemical MBR and NF／RO system combined process to treat leachate to satisfy the requirements of new eftuent standard．
The(=『ualitv 0f efnuent is stable and can reach the limit requirements of table 2 in Pollution Control Oil the Landfill Site of
Municipal Solid Waste(GB 16889—2008)．
Key words：Landfill leachate；simulataneous nitrification denitrification(SND)；upgrading and reconstruction

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