1、前言
我国诸多工业行业尤其在有色金属冶炼及硫酸生产过程中均产生含有高浓度砷、氟、氯及重金属阳离子的强酸性废水（污酸）。据不完全统计，仅有色金属铜、铅、锌行业年排放强酸性废水1000万吨以上。此类废水具有酸性强（硫酸浓度2%-20%）、排放量大、成份复杂（高）等特点。含有高浓度的重金属、砷、氟和氯等阴阳离子1, 2。
传统方法如石灰中和法、石灰-铁盐法等方法产生大量CaSO4、CaF2、As、Cu、Cr、Pb和Cd等重金属的危险废物混合物3-5，难以处置且存在潜在环境危害。随着新环保法的实施，传统处理方法已不能满足企业强酸性废水的处置需求。2016年颁布的《环保法修订案》明确规定，严禁违法倾倒危险废物。2016年11月24日国务院下发的《“十三五”生态环境保护规划的通知》(国发〔2016〕65号)则提出：以含铬、铅、汞、镉、砷等重金属废物和高毒持久性废物等为重点开展专项整治。目前，诸多本行业生产企业存在强酸性废水难以达标处理以及危废大量积存等问题。
从资源回收利用角度，将强酸性废水中的各个组分进行去除或资源化回收，同时实现酸液的回用，并实现危险废物的极大减量化，是当前迫切的技术需求。因此，目前强酸性废水处理的技术需求包括：
（1）强酸性废水（污酸）中重点污染物选择性分离去除技术，如氟、氯、砷去除技术，以及镍、铜资源化技术；通过有害组分的选择性分离与资源化回收，实现危险废物的减量化。
（2）废物无害化处置。重点研发危险废物无害化处理新技术，包括表面包覆固定化技术、危险有毒组分回收技术等，最终实现危废无害化和近零排放。
为促进冶炼行业强酸性废水（污酸）处理回用技术进步，本研究组围绕上述关键技术问题进行了系列技术研发。
2、强酸性废水中氟、氯和砷去除新技术
2.1强酸性废水中氟去除技术：
针对强酸性含氟废水，研发了一种新型、高效的除氟药剂。该药剂尤其适用于10-20%的强酸溶液中高浓度氟的去除。通过条件优化，除氟效率可达到80%以上。由于该除氟剂具有高选择性，除氟产生的沉淀少，纯度高，可作为含氟产品进行回收利用。另外，该沉淀产物疏水性强，易于固液分离。用常规的砂滤过滤即可将溶液的浊度从11.0 NTU降至0.34 NTU。该除氟剂克服了传统钙盐和铁盐法除氟效率低、污泥产生量大、固液分离困难的缺点，且有利于资源的回收利用。该法有望成为一种新型、高效的除氟方法，或可在污酸以及冶金行业高氟工艺段中氟的去除方面得到应用。
2.2强酸性废水中氯去除技术:
针对强酸性废水中氯的去除难题，开展了强酸性废水中氯的强化亚铜沉淀法去除技术研究。针对传统亚铜除氯方法中存在的脱氯率有限、铜离子剩余浓度高、处理时间长、处理温度高的问题，首次将光催化技术应用到亚铜法除氯过程中。开展了光照时间、硫酸浓度、铜粉投加量、二价铜投加量对脱氯效率影响的相关研究，发现在紫外光照射下，脱氯效率可由传统方法的45%提高至85%，
处理时间由60分钟降低至20分钟。
图2 强酸性废水中氯去除工艺技术条件
2.3强酸性废水中砷的硫化去除技术:
研发了新型硫化剂，解决了传统硫化去除重金属过程中硫化氢污染的问题。传统硫化剂如硫化氢，硫化钠，五硫化二磷，硫化亚铁等去除重金属的原理为，硫化剂水解或酸解产生硫化氢，利用硫化氢与特定重金属溶度积较小的特性，使重金属以硫化物沉淀的形式得以去除。然而，在去除过程中，为了达到良好的去除效果，硫化剂往往需要过量投加，产生硫化氢逸散。剧毒硫化氢会对操作人员和周边环境造成极大危害。基于此研发了新型硫化剂，该硫化剂具有选择性硫化去除重金属的特点，即，在有重金属存在的条件下可产生硫化氢，而一旦重金属去除完全，则不产生硫化氢。即使该硫化剂过量投加，也不产生硫化氢污染问题。
针对强酸性废水中砷去除的诸多技术难题，如五价砷难去除、投加过量硫化剂导致的硫化氢污染以及生成的硫化颗粒物粒径较小、难以沉淀等问题，进行了深入系统的研究。研发了五价砷光致硫化去除技术6。强酸性废水中五价砷的硫化去除过程中产生的中间产物硫代砷酸的生成和转化速率非常低，导致五价砷硫化过程缓慢，去除率低，一直是技术难题，严重阻碍硫化技术的发展和应用。紫外光可促进硫化过程中硫代砷酸的生成和转化速率，进而加速五价砷硫化去除速率，提高五价砷的去除率。研究发现，在紫外光下五价砷的硫化去除速率为黑暗时的200倍，砷的去除率可达99.9%。
砷和重金属硫化去除过程中产生的颗粒物粒径小，沉淀性能差，难以固液分离。研究发现，如图4所示，在紫外光照射下，硫化颗粒物可发生光促凝聚，有望解决硫化颗粒物难以固液分离的技术难题。
3、展望
实现强酸性废水中主要污染物的选择性高效去除，有望极大降低强酸性废水处理过程中危险废弃物产生量，减轻企业环保压力和废弃物处置费用。与此同时，在国家环保要求日益提高的形势下，实现稀酸回用、有价资源回收并实现废水近零排放，也是强酸性废水(污酸)处理的发展必然趋势。除上述强酸性废水中砷、氟和氯去除技术，本研究组目前正研发强酸性废水中重金属去除技术和危险废物无害化技术，均已取得一定进展。
