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含砷废水是金矿的生物预氧化过程中产生的主要污染,其中含有高浓度的铁和砷。现有的石灰沉淀法处理这种废水会形成大量无定形沉淀,其含水量高,稳定性差,堆存成本较高。臭葱石和含砷黄铁矾都具有晶体结构,其含砷量高,稳定性强,均为性质优良的固砷物质。基于此,本论文研究了利用砷铁共沉淀法进行生物冶金废水除砷的过程,将砷转化为性质稳定且含水量低的结晶型砷铁沉淀,实现了砷的稳定化处理,对改善生态环境具有十分重要的意义。第一,研究了 O3预氧化过程对砷铁共沉淀反应处理生物冶金废水的影响。用O3将废水中的As(Ⅲ)预氧化为As(Ⅴ)后再进行沉淀反应,有助于提高废水的除砷效果和沉淀的稳定性。废水经过O3预氧化后,在pH 2、pH 2-3和pH 2-4条件下反应时,废水的除砷率分别由93.18%、97.38%和98.20%提高至94.78%、99.76%和99.81%,沉淀的浸出砷浓度分别由2.62 mg/L、2.45 mg/L和3.67 mg/L降低至 2.21 mg/L、0 和 0.31 mg/L。第二,分别考察了投加Fe(Ⅱ)和投加金矿的影响。向废水中投加Fe(Ⅱ)后,有助于提高废水的除砷率和沉淀的稳定性,沉淀均由含砷的黄钠铁矾晶体和少量含砷无定形沉淀组成。在pH 2、pH 2-3和pH 2-4条件下反应时,砷的去除率分别为99.14%、99.99%和100%。在pH 2条件下反应,沉淀在TCLP实验中的浸出砷浓度为0.27 mg/L;在pH 2-3和pH 2-4条件下反应,生成的沉淀在TCLP实验中未检测到砷的浸出。当矿物投加量为20%时,在pH 2条件下进行沉淀反应,砷的去除率为98.20%,沉淀由含砷的黄钠铁矾晶体和少量含砷无定形物质组成,沉淀的浸出液中未检测到砷;在pH 2-3和pH 2-4条件下进行沉淀反应,砷的去除率为100%,生成的含砷针铁矿稳定性强,无砷浸出。第三,研究了 As(Ⅴ)-Fe(Ⅲ)溶液中初始Fe(Ⅲ)浓度对砷的去除率和臭葱石合成的影响。结果发现,溶液中初始Fe(Ⅲ)/As(Ⅴ)摩尔比大于0时,在升温过程中生成了无定形砷酸铁,当初始Fe(Ⅲ)/As(Ⅴ)摩尔比不超过1.6时,砷酸铁反应8h后转化为臭葱石。随着初始Fe(Ⅲ)/As(Ⅴ)摩尔比的增大,砷的去除率增大,臭葱石沉淀的结晶度降低、浸出砷浓度降低,其中,初始Fe(Ⅲ)/As(Ⅴ)摩尔比为0.8和1.6时,臭葱石沉淀的浸出砷浓度低于5 mg/L,适合安全堆存。当初始Fe(Ⅲ)/As(Ⅴ)摩尔比大于1.6时,砷的去除率降低,无定形砷酸铁反应8 h后仍不能转化成臭葱石,沉淀的浸出砷浓度超标,不适合安全堆存。