光电行业高盐含砷废水处理案例

某光电企业高盐含砷废水处理项目（铁基沉淀 + 离子交换单级组合工艺）

一、项目背景

某光电企业主营砷化镓光电器件生产，生产过程中产生含砷清洗废水，日处理量 80m³。原水水质：总砷 10-15mg/L（平均 12mg/L）、pH 5.5-6.5、硫酸盐 6000-8000mg/L、氯离子 4000-5000mg/L、砷以 As (Ⅲ) 与 As (Ⅴ) 共存（As (Ⅲ) 占比约 40%）。水质核心难点为高浓度硫酸盐、氯离子共存，常规化学沉淀法易受高盐干扰导致沉淀不完全，吸附法因氯离子竞争吸附位点效率波动大，多级工艺投资与运维成本高，需开发流程简洁、适应性强、处理高效的单级组合工艺，满足企业总砷≤0.05mg/L 的内控排放要求。

二、工艺选择与设计

经小试验证不同工艺组合的除砷效果与抗干扰能力，最终确定 **“铁基混凝沉淀 + 季胺 Ⅰ 型离子交换” 单级组合工艺 **，核心优势为流程短、抗高盐干扰、除砷效率高、设备占地小、运维简便，同步解决高盐干扰与砷价态共存难题。

铁基混凝沉淀单元：投加聚合硫酸铁（PFS）作为混凝剂，PFS 水解生成氢氧化铁胶体，既能通过吸附共沉淀去除 As (Ⅴ)，又能氧化部分 As (Ⅲ) 为 As (Ⅴ)（氢氧化铁胶体具有弱氧化性），提升除砷效率；控制铁砷质量比 6:1，PFS 投加量 72mg/L，反应 pH 6.5-7.5（最优除砷 pH 区间），快速搅拌（120r/min）2min、慢速搅拌（40r/min）15min，使胶体与砷离子充分反应，形成细小沉淀颗粒；后续投加 PAM 0.8mg/L，絮凝沉淀，去除大部分砷（去除率约 90%-95%），出水总砷降至 0.5-1.0mg/L。

离子交换深度除砷单元：选用季胺 Ⅰ 型强碱性阴离子交换树脂，该树脂在高氯离子（≤5000mg/L）环境下仍对砷酸根具有高选择性，不受硫酸盐干扰；树脂填充量 1.8m³，交换柱直径 1.0m、高度 2.2m，水力停留时间 12min，运行流速 4m/h；树脂饱和后用 5% NaCl+2% NaOH 混合溶液再生，再生液用量为树脂体积的 1.5 倍，再生时间 3h，再生后清水冲洗至中性，循环使用，再生周期约 5 天，深度去除残留砷离子，确保出水总砷≤0.05mg/L。

三、详细运行流程

废水均质调节：生产含砷废水经管网汇入调节池，调节池有效容积 30m³，停留时间 9h，池内设置曝气搅拌装置，均质均量，稳定进水水质，避免高盐、高砷冲击负荷影响处理效果。

铁基混凝反应：调节池废水经泵提升至混凝反应池，先投加 PFS 溶液，快速搅拌 2min，使 PFS 快速水解分散，生成氢氧化铁胶体，胶体吸附 As (Ⅴ) 并氧化 As (Ⅲ)；随后慢速搅拌 15min，促进胶体与砷离子充分反应，形成微小沉淀颗粒；再投加 PAM 溶液，搅拌 3min，使微小颗粒絮凝成大颗粒，便于沉降分离。

絮凝沉淀：混凝后废水自流进入斜管沉淀池，利用斜管浅层沉淀原理，加速絮凝颗粒沉降，沉淀池表面负荷 0.8m³/(m²・h)，沉淀时间 1h，上清液溢流至中间水池，污泥排入污泥浓缩池，经压滤脱水后合规处置。

离子交换深度除砷：中间水池废水经泵加压后进入离子交换柱，自上而下流经树脂层，残留砷酸根、亚砷酸根与树脂上 Cl⁻交换，被树脂吸附去除，出水总砷≤0.05mg/L，达标后排放或回用至生产辅助工序。

树脂再生与循环：当离子交换出水砷浓度＞0.04mg/L 时，启动再生程序：反洗（清水自下而上冲洗树脂，去除表面絮凝杂质，反洗流速 8m/h，时间 12min）→再生（混合再生液自上而下流经树脂，洗脱砷离子，再生流速 1.5m/h）→正洗（清水冲洗树脂至中性，正洗流速 4m/h，时间 25min）→备用；再生废液收集后，返回混凝沉淀单元重新处理，杜绝二次污染。

四、运行效果与数据分析

项目连续运行 18 个月，处理效果稳定，核心数据如下：

进水总砷：10-15mg/L（平均 12mg/L）；

混凝沉淀出水总砷：0.4-0.8mg/L（平均 0.6mg/L），去除率 95%；

离子交换出水总砷：0.02-0.04mg/L（平均 0.03mg/L），总去除率 99.75%；

出水硫酸盐、氯离子：与进水基本一致，工艺对盐度无影响，适配高盐废水；

树脂再生周期：5±0.5 天，再生液砷浓度约 8-12mg/L，返回前端处理后无二次污染；

污泥产量：约 0.3t/d（含水率 80%），污泥量少，处置成本低。

五、成本与效益分析

投资成本：总投资 150 万元，包括调节池、混凝池、斜管沉淀池、离子交换柱、加药系统、自控系统等，土建费 60 万元、设备费 70 万元、安装调试费 20 万元，较传统多级工艺投资降低 30%。

运行成本：约 2.2 元 /m³，药剂费 1.3 元 /m³（PFS 0.8 元 /m³、PAM 0.2 元 /m³、再生药剂 0.3 元 /m³），电费 0.4 元 /m³，人工维护费 0.5 元 /m³，成本可控。

效益：出水稳定满足内控标准，规避环保风险；单级组合工艺占地仅为多级工艺的 50%，节省场地成本；处理后废水回用率达 70%，年节约水资源成本约 22 万元；污泥减量显著，年污泥处置费用降低 15 万元，综合效益良好，投资回收期 2.5 年。

六、案例总结

本项目针对光电行业高盐含砷废水 “高硫酸盐、高氯离子、砷多价态共存” 的核心痛点，创新采用铁基沉淀 + 离子交换单级组合工艺，利用铁基胶体的吸附氧化特性去除大部分砷，再通过高选择性离子交换树脂深度除砷，成功解决高盐干扰难题。工艺流程简洁、占地小、投资省、运行稳定、除砷效率高，出水总砷稳定≤0.05mg/L，为高盐含砷废水处理提供了高效经济的技术方案，特别适合电子、光电等行业高盐、低中浓度含砷废水的治理场景。