一种治理砷污染水体的方法技术

本发明专利技术公开了一种治理砷污染地表水体的方法，其特征在于以土壤作为固砷剂，按２００～１０００ｇ／ｍ↑［３］的投加量均匀洒向水面并搅拌，其中，所述土壤的性质为：含铁量大于等于８％、ｐＨ　４．５～６．５、粘粒含量大于４０％。本发明专利技术方法简便易行，土壤易得，成本较低，且除砷效果明显，一般投加土壤２天后，水体的砷浓度即符合我国地表水环境质量标准（ＧＢ３８３８－２００２）Ⅲ类标准（砷浓度≤０．０５ｍｇ／Ｌ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境工程
，具体涉及一种治理砷污染水体(包括河流、湖泊等 地表水体)的方法。
技术介绍
砷是常见的污染物，砷污染水体无色、无味，但对人体健康与生态系统可产生严重 的危害影响，如慢性砷中毒可引起皮肤癌以及其他重大疾病。目前，随着我国矿产开发 的加剧、煤耗的大量增加、磷化工生产的发展，砷污染环境问题多有发生，给环境与健 康带来了严重的危害影响。因此，砷污染水体治理技术的研发，对于保护我国的生态环 境、保障人民身体健康具有十分重要的现实意义。现行的水体砷污染处理方法主要有三大类(1)物理方法调水稀释，但该方法 水资源浪费严重，而且会影响下游水环境质量。(2)生物方法在污染水体养植富砷水 生生物，但该方法速度慢，见效难，而且可能带来水体富营养化问题；(3)化学方法 如铁铝活化吸附法、离子交换树脂法等，但该方法由于往往需要专门的设备，或者存在 着效率低或废物处理困难等问题，难以在较大规模的水体治理中得到应用。因此，化学 方法必须具备高效、安全、经济、可操作的特点，才能充分发挥其作用。综合各类方法 的利弊，本专利技术提出土壤吸附固砷技术，用以治理砷污染水体，包括河流、湖泊等地表 水体。
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利用土壤吸附固砷技术治理砷污染水体的 方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下，以土壤作为固砷剂，按200~1000g/m3的投加量(即 每立方米水域投加200~1000g 土壤，也可表述为0.02~0.1%g/mL的投加量)均匀洒向水 面并搅拌，其中，所述土壤的性质为含铁量大于8% (w/w)、 pH4.5~6.5、粘粒含量 大于40% (w/w)。其中，所述的水体为地表水体，包括河流和湖泊。其中，所述土壤的加工细度为150~300目，可将土壤烘干至含水量小于1.5%，然 后研磨过筛。其中，投加量优选为200~500g/m3，最优选350g/m3。其中，投加方式可采用上述的将土壤均匀洒向水面并搅拌以确保土壤与水体充分接 触，也可替换为直接将土壤制成泥浆投加并搅拌。所述泥浆，水土重量比为10:1。 本专利技术的土壤投加量特别适用于砷浓度不超过0.2mg/L的污染水体。 经过本专利技术方法处理后，水体的砷浓度即符合我国地表水环境质量标准 (GB3838-2002) III类标准(砷浓度幼.05mg/L)。本专利技术利用土壤作为固砷剂治理水体砷污染的原理如下根据化学热力学原理，砷与铁有很强的吸附能力，两者结合形成砷酸铁沉于水底， 化学反应式如下Fe3++ As043-—Fe As04|砷酸铁与砷酸亚铁的溶解度都很低，均低于我国饮用水砷限量标准0.05 mg/L (见因此它沉入底泥后，无再释放的潜在风险。 表l砷酸盐水溶解浪化合物以砷酸盐计(mg/L)以砷计(mg/L)砷酸铁6.24x10-62.40xl0國6砷酸亚铁5.85xl0陽22.25X10-2砷酸铝0.75 x10-3南方红壤富含铁和铝，它们对砷都有很强的结合能力，因此可用该地区的土壤固砷 以除去水体中的砷。我国的广东、云南、贵州与海南等省份都可得到符合本专利技术条件的 土壤。有益效果本专利技术利用土壤吸附固砷技术治理砷污染水体的方法与现有技术相比， 具有如下优势1、 本专利技术方法简便易行，土壤易得，成本较低，且除砷效果明显， 一般投加土壤2 天后，水体的砷浓度即符合我国饮用水水质标准(i申浓度S0.05mg/L)。2、 固砷后的土壤经自然沉降作用进入水体底部，水体底泥厚度增加约2 5mm，底 泥中砷平均浓度增加率小于10%，底泥中砷平均浓度增加率较小，不会危及底栖生物的 安全，而且沉入湖底的土壤来自自然，处理后底泥无须另作处置。3、 经土壤吸附固定作用后的砷以砷酸铁形态进入底泥，其水溶解度小于 0.0001mg/L，不会由于再释放作用而对水体产生二次砷污染问题。附图说明图l为本专利技术方法的一种投加方式示意图。其中，1为船只，2为传送机，3分散器， 4为搅拌器，5为水位线，6为土壤。具体实施例方式根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实 施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，而不应当也不会 限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。实施例l:吸附速率(吸附动力学)。土壤撒入水体后，在水中形成分散状的泥浆层，此泥浆层在下沉过程中所占有的空间约50cm，按此推算，以20m水深计，此泥浆层逐然下移至沉入水底约需4分钟，即 土壤下沉过程中与水体接触时间约4分钟。按此条件进行实验室试验，结果如下例一1000mL含砷3.47 mg/L的地表水，力U 1.0% (g/mL) ()> 0.045腿(300目) 的云南红壤l (含铁量9.2%、 pH 5.4、粘粒含量42%)，振摇5分钟后过滤，清液中的 砷含量为0.0614 mg/L，吸附率达82.3%。例二 100mL0.2mg/L的含砷(V)水溶液，力卩0.03% (w/v)小0.076mm (200目) 的云南红壤2 (含铁量10.8%、 pH5.3、粘粒含量45%)， 25°C、 150rmp/min条件下振摇 5分钟后过滤，清液中的砷含量为0.067 mg/L，吸附率达65.5%。由此可见，土壤下沉过程中对砷的吸附速率非常快，具备快速固砷净化水质的基本 条件。实施例2:吸附容量(吸附热力学)受污染的水体中，砷在水体中成均匀分布状，用土壤净化水体过程中，不仅要求土 粒有较快的吸附速率，而且要求土壤有足够的吸附容量，以尽可能地提高固砷能力。为 此，设计了以下两组吸附容量试验。例一100mL2.0mg/L的含砷水溶液，力卩0.03% (g/mL) ()> 0.076mm (200目)的 红壤2 (含铁量10.8%、 pH5.3、粘粒含量45%)，振摇2小时后过滤，清液中的砷量为 1.59mg/L，吸附率为20.8%， 土壤的吸附容量为1386mg/kg，即每公斤土壤能吸附1386 毫克砷。例二 1000mL 3.47 mg/L的砷污染水体，力Q 2.0% (w/v)小O.lmm (150目)的红 壤l (含铁量9.2%、 pH 5.4、粘粒含量42%)，振摇1小时后过滤，测清液中的砷量为 1.17mg/L，吸附率为66.3%， 土壤的吸附容量为1150mg/kg，即每公斤土壤能吸附1150 毫克砷。由此可见，土壤有较强的吸附能力，土壤固砷技术具备实际应用的可行性。 实施例3:安全性分析(1) 固砷土壤的再释放问题砷是有毒的无机元素，沉降到底泥后，是否会再释放造成二次污染，是需要关注的 重要问题。试验表明用土壤处理污染水体近两个月后，处理后水体中的砷含量始终没 有再升高，而且还有逐渐下降的趋势。说明沉积在底泥中的砷未出现再度释放现象，这 与前面所述砷酸铁的溶解度很低的特性相一致。一般地，污染水体中砷的形态主要为五价砷与三价砷，其中以五价砷为主，约占 70~80%，三价砷占20~30%。试验表明两种形态的砷对铁均具有较强的吸附能力；自 然界中的铁有三价与二价两种形态，红壤中的铁以三价形态存在，虽然砷酸铁沉入水体 底部后，有可能还原成砷酸亚铁，砷酸亚铁的水溶解度(0.023 mg/L )比砷酸铁高，但 仍低于0.05mg/L的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种治理砷污染水体的方法，其特征在于以土壤作为固砷剂，按２００～１０００ｇ／ｍ３的投加量均匀洒向水面并搅拌，其中，所述土壤的性质为：含铁量大于等于８％、ｐＨ　４．５～６．５、粘粒含量大于４０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡道基，夏峰，骆永明，石利利，周跃光，章海波，郭敏，
申请(专利权)人：环境保护部南京环境科学研究所，云南省环境科学研究院，中国科学院南京土壤研究所，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]