水处理中砷的去除

砷是一种有毒且致癌的非金属元素,通过自然和人为来源存在于环境中。其所带来的最大危险来自饮用水中的溶解态砷。因此,拥有一个有效的“砷过滤器”对于确保饮用水的安全供应至关重要。

20 世纪 90 年代初的一系列新研究表明,砷除了具有急性毒性外,还有致癌作用,所以即使是很小浓度的砷也是有害的。正是因为这个原因,才规定饮用水中砷含量的阈值为 10μg/l。当时,中小型水厂还没有简单的技术解决方案能够可靠地除砷并满足新规定的限值。这就促成了 20 世纪 90 年代早期颗粒吸附剂 GEH® 的诞生。由于砷通常作为一种溶于水的物质存在于水中,如砷酸盐 (As(V)) 或亚砷酸盐 (As(III)),因此这超出了传统过滤材料的性能极限。以下方法原则上适用于除砷:

吸附法除砷

Arsenentfernung durch Adsorption

在吸附过程中,砷会附着到固体吸附介质或吸附剂的表面。铁基吸附剂开发问世之前,主要使用活性氧化铝除砷。而如今,由于吸附容量低并且溶解铝有危险性,因此其不再有任何积极作用。
氢氧化铁吸附剂是饮用水生产过程中最有效的除砷技术。其最显著的优点在于吸附过滤器操作简单且安全,可以将砷去除到检测极限以下的水平。此外,操作过程中不会产生废水或被污染的污泥。使用颗粒状氢氧化铁可以在不改变水的自然成分的情况下选择性地去除砷。在这个过程中砷酸盐和亚砷酸盐都会被去除。

Pro

  • 设备配置结构单一、操作简单
  • 由于砷的高选择性,所以容量非常大
  • 设备可用性高,维护要求低
  • 既定技术已用于全球超 2000 个地点
  • 易于去除,无需处理污泥

Contra2

  • 停留时间取决于水质
  • 吸附剂需要定期更换

砷是一种有毒且致癌的非金属元素,通过自然和人为来源存在于环境中。其所带来的最大危险来自饮用水中的溶解态砷。因此,拥有一个有效的“砷过滤器”对于确保饮用水的安全供应至关重要。

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Simon Kellmann

联系人::

理学硕士 Simon Kellmann
电话 +49 541 1220-09

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絮凝/过滤法除砷

Arsenentfernung durch Flockung/Filtration

絮凝法通常涉及使用铁盐或铝盐。这些物质会沉淀在生水中,然后被过滤出来。溶解砷会吸附至可过滤絮凝体表面,随之从水中去除。絮凝剂需要根据砷的浓度定量添加。添加量必须通过定期分析来确定。过滤后的污泥需要随后进行处理,并根据当地法规以及砷的含量,最终作为残余或特殊废物处理。鉴于该过程涉及高技术投入,因此是大型污水处理厂的常用选择。

Pro

优点

  • 标准饮用水处理工艺
  • 可以同时去除几种浑浊物杂质
  • 化学成本相对较低

Contra

$

缺点

  • 除砷效果取决于絮凝剂的投放量
  • 需要处理和处置含砷污泥
  • 投入成本高
  • 工厂技术复杂;需要技能型人才
  • 不适合小型厂

离子交换法

Arsenentfernung durch Ionenaustauscher

根据所涉及的材料类型,离子交换剂可以去除阴离子或阳离子,同时向水中释放其他相同电荷的离子。只要砷以砷酸盐的形式存在于水中,它就会带电,原则上可以用离子交换剂去除;相比之下,亚砷酸盐反而无法去除。但由于对砷酸盐的选择性有限,在实际应用中,其去除容量相对较低。为了达到可行的停留时间,需要进行再生。在这个过程中,有毒再生溶液累积,需要随后处理。这就使得离子交换剂在实际除砷方面非首选。

Pro

优点

  • 可同时去除不同离子
  • 离子交换剂通常可以再生
  • 经常表现出高反应动力学

Contra

$

缺点

  • 对砷的选择性较小 --> 硫酸盐等其他离子的高干扰性
  • 亚砷酸盐 (As(III)) 无法去除。
  • 去除容量低,导致频繁的再生周期
  • 再生需要使用化学品,并产生需要随后进行处理的含砷溶液
  • 材料成本高

薄膜法

Arsenentfernung durch Membranverfahren

薄膜法利用高压,通过尺寸排阻以及与膜材料的相互作用来去除水中的物质。为了安全去除砷,需要使用像纳米过滤或反渗透类的致密膜。在这里,砷和水中其他无法通过膜的化合物被保留下来,并随污水排出。未经处理的水可以通过这个方法完全或部分脱盐。含砷量高的污水再进行后续处理。这种非选择性去除过程不仅改变了砷的含量,而且改变了水的矿物成分,根据水的使用方式,这种改变可能是有用的,也可能是有害的。

Pro

优点

  • 既定水处理技术
  • 非选择性过程;其它污物一并去除
  • 模块化设计,易于扩展

Contra

$

缺点

  • 非选择性;去除水中所有化合物 --> 去矿质水
  • 通常需要预处理
  • 浓缩液需要后续处理
  • 能耗需求高
  • 技术广泛,投入成本高
  • 操作设备需要经过专门训练的人员

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of water are treated annually using GEH®
3100 kg
of pure arsenic are removed from our environment annually thanks to GEH®
992 t CO₂
saved since 2013 by optimizing GEH® production
35 %
increase in energy efficiency thanks to optimization of GEH® production
61
countries where GEH projects have been completed
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