一种含砷废水的直接固化处理方法技术

一种含砷废水的直接固化处理方法，属于环保领域。利用炼钢废渣对经药剂处理后的含砷废水进行吸附处理，经固液分离后与固化基料等混合搅拌至形成球状固化基体，固化完成后利用改性环氧树脂包覆剂对其表面涂层处理，再次充分固化后，可实现废水直接固化的目标，形成机械强度大，抗冲击性能和韧性好，化学稳定性强的球状砷固化体，长期稳定地防止砷的浸出，同时便于后期的运输、贮存和填埋等处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高毒废水处理技术，具体涉及一种含砷废水直接固化处理方法。
技术介绍
砷在自然界中广泛分布，常与多种矿物伴生存在，随着人类活动的不断开展，大量的砷进入生态圈循环中。由于砷制品用途广泛，大量应用于木材防腐、除草剂、杀虫剂、医药等领域中，导致以上相关领域工业废水中常含有大量的砷，加之砷在农业等领域的广泛应用，导致土壤的砷污染及地下水砷污染的广泛发生。在饮用水方面，砷被美国疾病控制中心(CDC)和国际防癌研究机构(IARC)确定为第一类致癌物，同时各国的饮用水处理标准中对砷的含量均作出了严格的控制，在我国07年实施的《生活饮用水水质标准》(GB5749-2006)中规定砷的最高允许质量浓度为10μg/L，为除砷技术带来新的挑战。目前饮用水除砷技术应用最多的为沉淀法和吸附法，而吸附法的脱附阶段也不可避免地会产生大量的高浓度含砷废水。为人们生活环境的安全，防止二次污染，含砷废水必须得到妥当的处置。目前对于含砷废水的处理方法主要有化学沉淀法和物化法。其中化学沉淀法需要大量投加药剂使砷酸根与其生成难溶盐继而达到从水中沉淀分离的目的，但是化学沉淀法中使用的部分药剂成本高，导致处理成本增加；同时还会生成大量的含砷废渣，容易造成二次污染。物化法则是利用吸附、离子交换、萃取、膜过滤等方法除去水中的砷，该法可以实现含砷废水的浓缩，却不能根本上解决含砷废水的最终安全稳定处置，且部分设备成本高，操作复杂，维护运营成本高。而目前含砷废渣的固化处理常用方式为水泥固化、玻璃化和有机聚合物固化法等，其中水泥固化法因其成本低廉，流程较简，形成固化体强度大等优点得到广泛应用，但是其仍然存在固化体体积膨胀率大，易裂缝，砷浸出率高等缺点；玻璃化生成固化体在抗渗出、耐酸碱、稳定性等方面表现均优于水泥固化体，但是由于其成本高，操作须在高温下进行等限制，并不适合大规模处理含砷废物；有机聚合物固化体砷浸出率低，但成本相对较高，生成固化体易老化，因此也不适
合大规模处理含砷废物。文献《郑礼胜，王世龙，张虹，吴晓东.用钢渣处理含砷废水化工环保，1996.16，342～345》中对采用炼钢废渣处理含砷废水进行了初步研究，在pH1.5～12.0,砷(Ⅲ)含量10～200mg/L时,按砷/钢渣质量比为1/2000投加钢渣,砷去除率达97％，该方法成本低，达到了以废治废的环保要求，并且得到了较好的处理效果，但是并没有提出合理有效的含砷钢渣后续处理措施，容易对环境造成二次污染。文献《华明良，罗保明，薛君.高浓度含砷废液的直接固化稳定化试验研究中国环保产业，2008.07，49～55》中采用石灰中和，过氧化氢氧化，硫酸铁稳定化以及最终的水泥固化实现了高浓度含砷废水的直接固化稳定化处理，产生固化体达到了直接填埋的要求，该试验采用的方法能直接完成高浓度含砷废水的最终处置，但是由于选用固化剂水泥自身条件的限制，在长期深埋的条件下，不断受到环境中酸性介质及硫酸根、碳酸根等离子的腐蚀，存在有砷大量浸出的风险。中国专利文献CN 104475431公开了一种高毒废渣的稳定化固化方法，提出了药剂稳定重金属，之后一次用石膏+石蜡包覆、环氧树脂包覆，将高度物质固化在固化体中，该方法能够产生有一定强度和稳定性的固化体，但是单纯的环氧树脂固化后形成的涂层的韧性和抗冲击性能都很差，易开裂和剥落，且石灰遇水后体积膨胀率大，固化体内部力学性能差，无法为固化体提供稳定的内核，导致在受压状态下极易发生变形，同时由于环氧树脂包覆层自身存在韧性差、不耐冲击的缺点，造成固化体在填埋受压情况下极易产生开裂、变形甚至破碎，导致被固化的有毒物质直接暴露于环境中，造成砷的泄漏。本专利技术旨在利用力学性能较好的炼钢废渣来吸附富集经预处理的废水中的砷(As)，之后对含砷钢渣进行固化处理，形成坚硬的球状固化体后利用经改性后的环氧树脂包覆料对其进行涂层处理，使得最终固化体能够长期稳定有效地将砷从环境中有效隔离，避免了砷可能带来的污染。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够安全有效的直接固化含砷废水的方法。1.一种含砷废水的直接固化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)含砷废水预处理：向含砷废水中加入氧化剂，将三价砷氧化成五价砷，根据原废
水的pH，加入pH调节剂，保证溶液pH在1.5～9之间；2)吸附除砷：向预处理完成后的废水中加入钢渣并搅拌，吸附后经固液分离得到含砷钢渣和出水；3)出水处理：当步骤2)的出水中砷含量小于0.5mg/L时，加入pH调节剂后排放，当步骤2)的出水中砷含量大于等于0.5mg/L时，向步骤2)的出水中加入钢渣并搅拌，吸附后经固液分离得到含砷钢渣和出水，向该出水中加入pH调节剂后排放；4)造粒及固化：向上述步骤中所得到的含砷钢渣中加入固化基料和水，保持搅拌直至形成均匀球状固化基体，成型后的固化体放置2～3天进行固化；5)固化体表面涂布：将配置好的环氧树脂包覆料加入经放置固化后的球状固化基体中，搅拌至其表面被包覆料充分涂布包裹，该环氧树脂包覆料原料配比为：环氧树脂100份、增韧剂5～50份、稀释剂5～15份、填料20～40份、固化剂5～40份；成型后放置1～4日，使树脂得到固化。2.步骤1)中所述含砷废水为硫酸厂含砷废水、除砷水厂吸附剂洗脱废水等一种或几种砷含量不超过1000mg/L的废水；氧化剂为双氧水(H2O2)、漂白粉、液氯或二氧化氯中任意一种；步骤1)中含砷废水pH＞9时，pH调节剂可选用用盐酸或硫酸中任意一种，含砷废水pH＜1.5时，pH调节剂选用氢氧化钠。3.步骤2)中使用的钢渣经球磨破碎处理，过40目筛，步骤2)中加入的钢渣量与砷的质量比为900～1500：1。4.步骤3)中加入的钢渣量与步骤2)的出水中的砷的质量比为900～1100：1，pH调节剂为盐酸或硫酸中任意一种，控制最终出水的pH范围为6～9。5.步骤4)中使用的固化基料为经球磨15～20min后过100目筛的水泥与粉煤灰的混合物，其质量比为50:30～45,固化基料与步骤2)中加入的钢渣质量比为0.3～0.6:1；步骤4)中添加的水与固化基料质量比为0.4～0.8：1。6.步骤5)中使用的环氧树脂包覆料与步骤4)中形成的球状固化基体质量比为0.8～3.2：10，环氧树脂为双酚A型环氧树脂；增韧剂为端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、聚醚、聚酰胺树脂、邻苯二甲酸二丁酯、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛中任意一种；稀释剂为醇类、酯类、酮类、甲苯、二甲苯、苯乙烯其中任意一种；填料为温石棉纤维、耐
碱玻璃纤维、普通硅酸盐水泥、铁粉、石英粉中一种或几种，使用前需过100目筛；固化剂为胺类固化剂(乙二胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、二己基三胺、间苯二甲胺以及T31#、590#、591#、593#、701#、702#、703#固化剂等其中任意一种)；环氧树脂包覆料在使用前配置，具体方法为将环氧树脂加热至融化，加入增韧剂、稀释剂及填料后搅拌均匀，使用前再加入固化剂拌匀。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术是一种含砷废水的直接固化方法，其主要原料包括：钢渣、水泥、粉煤灰、环氧树脂及其改性剂和相应固化剂，该方法中包括原料称取、搅拌、粉磨、预热、筛分和养护，成型工艺简单、操作难度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含砷废水的直接固化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)含砷废水预处理：向含砷废水中加入氧化剂，将三价砷氧化成五价砷，根据原废水的pH，加入pH调节剂，保证溶液pH在1.5～9之间；2)吸附除砷：向预处理完成后的废水中加入钢渣并搅拌，吸附后经固液分离得到含砷钢渣和出水；3)出水处理：当步骤2)的出水中砷含量小于0.5mg/L时，加入pH调节剂后排放，当步骤2)的出水中砷含量大于等于0.5mg/L时，向步骤2)的出水中加入钢渣并搅拌，吸附后经固液分离得到含砷钢渣和出水，向该出水中加入pH调节剂后排放；4)造粒及固化：向上述步骤中所得到的含砷钢渣中加入固化基料和水，保持搅拌直至形成均匀球状固化基体，成型后的固化体放置2～3天进行固化；5)固化体表面涂布：将配置好的环氧树脂包覆料加入经放置固化后的球状固化基体中，搅拌至其表面被包覆料充分涂布包裹，该环氧树脂包覆料原料按照质量配比为：环氧树脂100份、增韧剂5～50份、稀释剂5～15份、填料20～40份、固化剂5～40份；成型后放置1～4日，使树脂得到固化。

【技术特征摘要】
1.一种含砷废水的直接固化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)含砷废水预处理：向含砷废水中加入氧化剂，将三价砷氧化成五价砷，根据原废水的pH，加入pH调节剂，保证溶液pH在1.5～9之间；2)吸附除砷：向预处理完成后的废水中加入钢渣并搅拌，吸附后经固液分离得到含砷钢渣和出水；3)出水处理：当步骤2)的出水中砷含量小于0.5mg/L时，加入pH调节剂后排放，当步骤2)的出水中砷含量大于等于0.5mg/L时，向步骤2)的出水中加入钢渣并搅拌，吸附后经固液分离得到含砷钢渣和出水，向该出水中加入pH调节剂后排放；4)造粒及固化：向上述步骤中所得到的含砷钢渣中加入固化基料和水，保持搅拌直至形成均匀球状固化基体，成型后的固化体放置2～3天进行固化；5)固化体表面涂布：将配置好的环氧树脂包覆料加入经放置固化后的球状固化基体中，搅拌至其表面被包覆料充分涂布包裹，该环氧树脂包覆料原料按照质量配比为：环氧树脂100份、增韧剂5～50份、稀释剂5～15份、填料20～40份、固化剂5～40份；成型后放置1～4日，使树脂得到固化。2.根据权利要求1所述的含砷废水的直接固化处理方法，其特征在于，步骤1)中所述含砷废水的砷含量不超过1000mg/L；氧化剂为双氧水(H2O2)、漂白粉、液氯或二氧化氯中任意一种；步骤1)中含砷废水pH＞9时，pH调节剂选用盐酸或硫酸中任意一种，含砷废水pH＜1.5时，pH调节剂选用氢氧化钠。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾辉平，吕赛赛，李冬，张杰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11