钨冶炼过程含砷及氨氮废水处理技术研究

彭玉玲

摘 要：在金属钨的冶炼和生产过程中，废水处理一直是一个主要问题。该文主要利用铁盐沉淀-麦糟吸附的方法处理某钨厂冶炼的含砷及氨氮废水。实验结果证明，pH值在7～8之间时，三氯化铁的除砷效果最佳；当pH值为9且反应时间为20 min时，硫酸镁改性麦糟去除氨氮的能力最强。炼钨所产生的废水在经过这种沉淀和吸附工艺的处理之后，含砷量与氨氮含量指标均达到国家污水综合排放一级标准。

关键词：炼钨废水 铁盐沉淀 麦糟吸附 砷 氨氮

中图分类号：X758 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（c）-0084-02

中国的钨资源储量占到全球的70%以上，是名副其实的钨矿资源大国[1]。我国现有的炼钨企业大部分都采用碱分解-离子交换的工艺方法进行钨的冶炼，即将钨精矿进行碱煮，制成粗钨酸钠，之后进行溶液的除杂和pH调节，并使用离子交换柱逆流交换树脂和钨酸钠溶液，此时溶液中的含砷化合物就会同时进入钨酸钠溶液，在之后的纯化过程中便进入废水中。此外，使用解吸剂将钨从树脂中分离之后，一般会使用氯化铵溶液再次注入离子交换柱中，这一过程将会产生大量的氨氮废水。正是由于这种制钨原理，炼钨厂在制备钨的过程中往往会产生大量的含砷及氨氮废水，有的甚至可能超过国家排放标准数十倍。

众所周知，砷是一种毒性极强的化学元素，砷化合物可以和人体内细胞酶的巯基相结合并使该酶快速失活[2]。水中氨氮含量超标，会造成水体的富营养化。因此炼钨废水的处理是一个亟待解决的问题。目前来说，含砷废水和氨氮含量超标的废水在处理时一般采用物理法、化学法及生物法等方法。该文主要介绍铁盐沉淀-麦糟吸附相结合的废水处理方法，并在实验中确定相关处理工艺的参数范围，以及分析评估处理效果，以期为今后炼钨废水的处理工作提供一定参考。

1 实验内容

（1）该实验考察不同铁盐种类和溶液pH值对于炼钨废水中砷的去除效果。

（2）使用改性麦糟来处理废水中的氨氮，主要分析研究麦糟改性的方式、溶液pH值以及反应时间等因素对废水中氨氮的去除效果，同时对吸附动力学进行分析。

（3）表1为该实验中炼钨废水的各指标含量及排放标准的对比。

2 结果与分析

2.1 溶液pH值对铁盐除砷效果的影响

实验方法：三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁3种铁盐溶液分别进行除砷实验，每次实验都将废水中Fe/As值固定在6左右，使用NaOH和HCl来调节废水溶液中的pH值，再将溶液放置在磁力搅拌器上均匀搅拌约30 min，静置后将沉淀过滤。

实验结果：当pH值被调整至7左右的时候，铁盐除掉砷的效果是最好的；当溶液偏碱性之后，砷的去除率大幅降低。从不同铁盐的除砷效果来看，三价铁总体优于二价铁，当溶液pH值被控制在6～8之间时，三价铁的除砷率均达到80%以上。对比三价铁的性能，该次实验最终选择了更易溶解的三氯化铁作为后续实验的铁盐，并将实验废水溶液的pH值控制在7～8的范围之间，以保证炼钨废水中砷化合物尽可能地去除。

2.2 改性麦糟对氨氮去除效果的影响

实验方法：麦糟来源于某啤酒厂，在用水冲洗并去除杂质之后，将其放置于烘箱内以80 ℃烘烤24 h[3]。将已烘干的麦糟取5 g分别在1 mol/L的NaOH、HCl、MgSO4溶液中浸泡超过12 h，再用蒸馏水冲洗，直至冲出的水pH值为7。之后，将冲洗干净的麦糟放于55 ℃的烘箱内烘12 h，将这3种烘干的碱改麦糟、酸改麦糟和盐改麦糟分别储存备用。取之前经过铁盐沉淀后的废水（pH=7）5份，各1 L，分别加入9 g未改性的麦糟、MgSO4固体以及3种改性麦糟[4]。将混合溶液放置于磁力搅拌器上搅拌至少30 min，最终测定不同麦糟及MgSO4固体对废水中氨氮的去除程度。

实验结果：去除废水中氨氮效果最佳的方式为使用盐改麦糟进行吸附，盐改麦糟的氨氮去除率达到40 %，远远高于其他吸附方法，其次是使用硫酸镁固体吸附。尽管如此，碱改麦糟和酸改麦糟的除氨氮效果还是要优于未经改性的麦糟的。

2.3 溶液pH值对氨氮去除效果的影响

实验方法：取之前经过铁盐沉淀后的废水6份，分别加入一定量的盐改麦糟使麦糟含量为9 g/L。使用NaOH和HCl调节pH值，将实验废水的pH值分别调节为5、6、7、8、9、10。将这6份混合溶液依次置于磁力搅拌器，搅拌不少于30 min，观察并测定不同pH值对于氨氮去除效果的差异。

实验结果：氨氮的去除率与pH值成正比，即溶液pH值越高，废水中氨氮的去除效果就越好。氨氮去除率pH值在9～10范围之间达到最好，约为89%。因此，能够确定对氨氮效果去除最好的pH值为9。

2.4 反應时间对氨氮去除效果的影响

实验方法：取一定量之前经过铁盐沉淀后的废水6份，并用NaOH溶液将其pH值调节为9，分别加入一定量的盐改麦糟使麦糟含量为9 g/L。将这6份混合溶液依次置于磁力搅拌器，分别搅拌5 min、10 min、15 min、20 min、25 min和30 min，以考察不同反应时间对氨氮吸附效果的影响。

实验结果：在反应时间为20 min时，氨氮的去除率达到最高（88%），溶液中残留的氨氮浓度也相对较低。因此，能够确定使用改性麦糟去除水中氨氮的最佳反应时间为20 min。

因此，该实验通过采用以上所得出的最佳方法处理炼钨废水之后，包括砷含量及氨氮含量等多项指标均达到《污水综合排放标准》的一级标准，水中的重金属含量也远远低于容许含量，证明使用铁盐沉淀-麦糟吸附这种工艺方法对于炼钨废水的处理是可行且高效的。

3 结论

（1）三价铁盐对于废水中砷的去除效果更好，且这一过程中溶液pH值最好控制在7～8范围内。

（2）对于吸附材料而言，盐改麦糟对于废水中氨氮的去除率最高；对于吸附时的酸碱度而言，溶液pH为9时，氨氮的去除率最高；对于反应时间而言，当反应时间达到20 min时，氨氮的去除率最高。

（3）该实验中炼钨废水处理后的各指标均达到国家污水排放一级标准，充分证明使用铁盐沉淀-麦糟吸附这种工艺方法对于炼钨废水的处理是可行且高效的。

参考文献

[1] 钟常明，王汝胜，吴昆泽，等.铁盐絮凝+MBR处理钨冶炼含砷含氨氮废水[J].环境工程学报，2014，8（5）：1840-1844.

[2] 欧阳坤.某钨钼矿选矿废水处理及回用[J].科学家，2016，4（9）：88-90.

[3] 陈云嫩，罗小燕，熊昌狮，等.改性粉煤灰吸附低浓度含砷含氨氮废水的机理研究[J].山东化工，2014，43（12）：198-200.

[4] 史明，唐忠阳，陈星宇.现代钨冶炼过程中废水处理现状与发展[J].稀有金属与硬质合金，2015，43（2）：1-5.