随着我国有色金属冶炼行业的发展，含砷废水排放量与日俱增，含砷废水的达标排放已成为我国有色冶金工艺中急待解决的重大环境问题，研究和开发高效、经济的含砷废水处理技术，具有重要的社会、经济和环境意义。本论文以大冶有色金属公司冶炼厂含砷废水为研究对象，创新性地提出了二段中和-硫酸铜沉淀-SO2还原-絮凝深度除砷的处理新工艺，同时制备符合行业标准的三氧化二砷产品，并回收Cu、Pb、Zn等有色金属；开展了从含砷废水处理到中间产物综合回收及循环利用的全流程研究，技术成功应用于工业化生产。　　 系统研究了石灰和氢氧化钠二段中和法处理含砷废水以及硫酸铜沉淀法制备亚砷酸铜的过程。石灰一段中和pH＝2.0，氢氧化钠二段中和pH＝6.0，Cu、Pb、Bi、Fe、Mg杂质去除率达到90％以上，砷损失率为7.1％。石灰一段中和渣为CaSO4·1/2H2O和CaSO4·H2O的混合物，氢氧化钠二段中和渣中含有色金属，可综合回收。亚砷酸铜制备的适宜条件是：反应时间1h、pH＝8.0、n(Cu)∶n(As)＝2∶1，反应温度20℃。亚砷酸铜产率为87.77％。　　 重点研究了SO2还原亚砷酸铜制备As2O3的过程。还原产物为红盐(Cu3(SO3)2·2H2O)和亚砷酸溶液。当L∶S＝4∶1、反应时间60min、反应温度60℃时，砷浸出率达到89.59％。在pH＝0、砷浓度为90g·L－1、结晶温度20～30℃的条件下，通过亚砷酸溶液蒸发结晶制备三氧化二砷，其纯度达到95％，质量达到中国有色金属行业标准(YS-T99-1997)三级标准。　　 研究了硫酸浸出还原渣、蒸发-冷却结晶浸出液回收硫酸铜的过程。当反应时间1.5h，nH2SO4∶nCu＝1.70，硫酸浓度24％，反应温度80℃时，铜浸出率达99％以上。浸出液经蒸发-冷却结晶得到的CuSO4·5H2O含量为94.29％，产品收率为76.20％。亚砷酸和硫酸铜结晶母液可循环浸取还原渣，As和Cu浸出率基本不变。　　 研究了絮凝剂PPFS处理硫酸铜沉砷后含砷废水的效果。在通入空气的条件下，控制终点pH＝7.2，nFe∶nAs＝3.5∶1，砷去除率为99.67％，残留砷浓度为0.29mg·L－1，达到国家排放标准。相对绿矾、PFS等絮凝剂，PPFS处理沉砷后含砷废水效果好、药剂省、渣量少。　　 研究了亚砷酸铜在电解液净化过程中的应用和As作用下的阴极极化过程。在65℃电解液中加入亚砷酸铜使As(Ⅲ)达到6.21g·L－1，反应8h，Sb和Bi去除率分别达到53.85％和53.33％。实验室放大实验表明，当As浓度由4.1g·L－1上升到12.0g·L－1时，Sb和Bi去除率分别为64.42％和68.57％。工业试验中Sb和Bi去除率分别达到71.93％和61.03％。As作用下阴极极化研究结果表明，As(Ⅲ)具有去极化作用，As(Ⅴ)对阴极起极化作用。　　 对沉淀转化法制备As2O3过程进行了工业试验。研究结果表明：石灰乳液中和废水pH＝2，砷损失率为6.02％，氢氧化钠中和废水pH＝6，Cu、Zn、Ni、As沉淀率分别为90.87％、30.41％、64.28％、7.92％。含砷废水沉淀转化法制备三氧化二砷过程中As直收率达到75.67％；还原渣浸出过程硫酸铜直收率达94.26％；聚磷硫酸铁絮凝处理硫酸铜沉淀后废水，残留As≤0.09mg·L－1，远低于国家排放标准。　　 对沉淀转化法制备As2O3过程进行了技术经济分析。当处理规模为750m3.d－1、废水中砷为6.6g·L－1时，每年回收三氧化二砷2047t，回收铜197t、镍32.85t、锌68.43t。该工艺综合回收效果好，具有良好的经济、环境和社会效益。