由于自然和人為的原因,有毒且致癌的類金屬砷存在于我們的環境中。最大的危害來自飲用水中的溶解砷。因此,有效的“砷過濾器”對于安全的飲用水供應至關重要。
20 世紀 90 年代初,新的研究表明,砷除了具有急性毒性外,即使在非常低的濃度下也具有致癌作用,對人體有害。因此,飲用水中砷的量降低至 10 µg/l。當時,對于中小型水廠來說,還沒有簡單的技術解決方案能夠可靠地去除砷以符合新的量。為此, BK sorb吸附顆粒于 20 世紀 90 年代初應運而生。砷通常以AsV 或AsIII 的形式溶解在水中,這就是傳統過濾材料達到其極限的原因。以下工藝通常適用于除砷:
吸附除砷
在吸附將砷結合到固體吸附劑的表面。在鐵基吸附劑開發之前,顆粒狀氧化鋁(“活性氧化鋁”)主要用于除砷。由于容量較低且溶解鋁具有危險性,這在實際除砷中不再發揮作用。氫氧化鐵基吸附劑代表了飲用水生產中除砷的新技術。最大的優點是吸附過濾器操作簡單安全,可將砷去除到檢測限以下。此外,在運行過程中不會產生廢水或受污染的污泥。用顆粒狀氫氧化鐵去除砷具有選擇性——因此水的天然成分保持不變。在這個過程中,AsV和As(III) 都會被去除。
優點:
設備配置結構單一、操作簡單
由于砷的高選擇性,所以容量非常大
設備可用性高,維護要求低
既定技術已用于全球超 2000 個地點
易于去除,無需處理污泥
缺點:
停留時間取決于水質
吸附劑需要定期更換
通過絮凝/過濾去除砷
除砷的絮凝工藝通常使用鐵鹽或鋁鹽。這些鹽在原水中沉淀并被過濾。溶解的砷會與可過濾絮凝物的表面結合,從而從原水中去除。根據砷濃度,需要特定劑量的絮凝劑來去除砷。該劑量必須通過定期分析來確定。過濾后的污泥必須根據當地適用法規進行進一步處理,并最終根據砷含量作為殘留物或危險廢物處置。由于技術復雜性高,該工藝尤其適用于大型污水處理廠。
優點:
標準飲用水處理工藝
可以同時去除幾種渾濁物雜質
化學成本相對較低
缺點:
除砷效果取決于絮凝劑的投放量
需要處理和處置含砷污泥
投入成本高
工廠技術復雜;需要技能型人才
不適合小型廠
使用離子交換器去除砷
根據材質的不同,離子交換器可以去除原水中的陰離子或陽離子,同時將其他帶相同電荷的離子釋放到水中。只要水中的砷以As(III) 的形式存在,它就帶電荷,原則上可以被離子交換器去除;然而,As(III) 的去除則是不可能的。然而,離子交換器對As(III) 的選擇性較低,導致實際使用效率相對較低。因此,為了達到實際使用壽命,必須對其進行再生。這會產生有毒的再生溶液,需要進一步處理。這意味著離子交換器在實際的砷去除過程中幾乎不起作用。
優點:
可同時去除不同離子
離子交換劑通常可以再生
經常表現出高反應動力學
缺點:
對砷的選擇性較小 → 硫酸鹽等其他離子的高干擾性
As(III) 無法去除
去除容量低,導致頻繁的再生周期
再生需要使用化學品,并產生需要隨后進行處理的含砷溶液
材料成本高
膜法除砷
膜工藝利用高壓,通過尺寸排阻和膜材料相互作用去除水中污染物。納濾或反滲透膜的小孔徑是可靠去除砷所必需的。在此過程中,砷與其他無法透過膜的水污染物一起被截留,并排入廢水流中。在此過程中,原水被部分除鹽。高砷廢水流隨后被進一步處理。非選擇性除砷不僅會改變砷含量,還會改變水中其他成分的成分,根據用水情況,這可能是有利的,也可能是有害的。
優點:
既定水處理技術
非選擇性過程;其它污物一并去除
模塊化設計,易于擴展
缺點:
非選擇性;去除水中所有化合物→去礦質水
通常需要預處理
濃縮液需要后續處理
能耗需求高
技術廣泛,投入成本高
操作設備需要經過專門訓練的人員