邱衛(wèi)芬 張德文

(紫金礦業(yè)集團股份有限公司)

絮凝沉降法降低某鉛鋅選礦尾水中固體懸浮物試驗

邱衛(wèi)芬 張德文

(紫金礦業(yè)集團股份有限公司)

為探索降低有色金屬礦山選礦尾水中細粒級礦泥、膠體顆粒及部分有害離子和COD方法，提高廢水凈化的效果，以某鉛鋅選礦尾水為研究對象，進行了絮凝沉降試驗。試驗結(jié)果表明：使用單一絮凝劑時，PAM沉降速度最快，聚合氯化鋁鐵沉降最徹底；使用組合絮凝劑時，能加快沉降速度，且當(dāng)PAM與硫酸鋁組合，用量為(0.8+0.2)mg/L時沉降效果最好，沉降時間為1 min。

絮凝劑 選礦尾水 聚丙烯酰胺 聚合氯化鋁鐵

某鉛鋅選礦廠原有生產(chǎn)用水約為2 400 m3/d，除去鉛鋅精礦和尾礦帶走的部分水分，每天約有 2 300 m3的水經(jīng)尾礦庫自然凈化后排入附近河中，造成了一定程度的水污染。為保護生態(tài)環(huán)境，節(jié)約寶貴的水資源，保證礦山長期生存和可持續(xù)發(fā)展，該廠決定尾礦廢水全部循環(huán)利用。本文以該選廠鉛鋅尾礦水為研究對象，進行絮凝沉降試驗，旨在除去尾礦水中的大部分固體懸浮物。

1 水質(zhì)特性

試驗水樣取自某鉛鋅選礦廠尾礦庫的出水，水中固體懸浮物含量高，且水的觀感較差。水質(zhì)分析檢測結(jié)果見表1。

表1 原水樣水質(zhì)分析結(jié)果 mg/L

CODpHPb2+Cr6+Zn2+Cd2+Cu2+As3+85.0911.490.264<0.0020.1920.00080.046<0.001

注：pH值為無量綱單位。

由表1可知，原水樣中除固體懸浮物含量高外，COD含量高，還不同程度地含有Cu2+、Pb2+、Zn2+等重金屬離子，水質(zhì)堿性強。

2 試驗方法

2.1 絮凝劑作用機理

絮凝劑大致分為無機絮凝劑和高分子絮凝劑兩大類，主要是通過靜電中和、界面吸附、架橋等方式增大顆粒的團聚粒徑，從而實現(xiàn)液固體系的快速分離[1-3]。無機絮凝劑主要通過降低表面電位等方式起到團聚顆粒的作用，價格較低廉，但用量較大，絮凝效果欠佳；高分子絮凝劑一般具有長鏈結(jié)構(gòu)，在鏈上含有較多吸附能力較強的官能團，可分別吸附于不同顆粒表面，由此產(chǎn)生架橋效應(yīng)，形成粗大的絮團，且絮凝劑聚合度越高，聚合效應(yīng)越顯著[2-5]。

2.2 絮凝劑配制

試驗所用絮凝劑性質(zhì)見表2。

表2 絮凝劑類型及性質(zhì)

試驗所用絮凝劑PAM、硫酸鋁、聚合氯化鋁鐵均配置成濃度為0.1mg/L的溶液。試驗時，將尾水樣置于含毫米刻度的量筒中，加入一定量的絮凝劑后用玻璃棒攪拌，使尾礦水和絮凝劑充分混合均勻[6]。將量筒放置在平臺上，用秒表記錄尾礦水沉降時間，同時記錄固體沉降層高度，并觀察澄清液的透明度，每隔30s記錄1次，每次測量時間為6min。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 絮凝劑種類和用量試驗

取相同體積和濃度的尾水樣，分別加入不同的絮凝劑，沉降結(jié)果見圖1～圖3。

圖1 PAM不同用量下的尾水沉降曲線

由圖1～圖3可見，加入絮凝劑后，試驗水樣中不同程度形成絮團，而后發(fā)生沉降，且同一水樣分別加入不同的絮凝劑，其絮凝沉降效果不同。PAM和聚合氯化鋁鐵前幾分鐘沉降速度很快，而后變化緩慢。當(dāng)PAM用量為1 mg/L時，試驗水樣中固體物質(zhì)沉降速度最快，1 min后基本完成沉降，且水樣較清澈；同一用量的聚合氯化鋁鐵沉降速度比PAM稍慢，2.5 min后基本完成沉降，但沉降更為徹底，水樣更為清澈；硫酸鋁的沉降效果最差，試驗水樣變化不明顯，沉降后水樣仍較渾濁。

圖2 硫酸鋁不同用量下的尾水沉降曲線

圖3 聚合氯化鋁鐵不同用量下的尾水沉降曲線

3.2 組合絮凝劑沉降試驗

由上述試驗結(jié)果可知，單純添加一種絮凝劑對此尾礦水有一定的絮凝沉降作用，但效果不是很理想。在此基礎(chǔ)上，利用組合藥劑的協(xié)同效應(yīng)進行了PAM+硫酸鋁、聚合氯化鋁鐵+PAM+硫酸鋁組合用藥試驗，試驗結(jié)果見圖4～圖5。

由圖4可見，當(dāng)PAM與硫酸鋁組合使用，且用量比值為4∶1時，沉降效果最佳，且用量大時沉降速度更快，效果更好；由圖5可見，當(dāng)聚合氯化鋁鐵、PAM及硫酸鋁三者組合使用，且用量為(0.2+0.2+0.1)mg/L時，其沉降速度比PAM+硫酸鋁用量為(0.4+0.1)mg/L時稍快，但比PAM+硫酸鋁用量為(0.8+0.2)mg/L時稍慢，說明藥劑總量相同的情況下，藥劑組合不同，其沉降效果也不同。

3.3 絮凝劑最佳沉降效果對比

為了比較以上幾種絮凝劑的絮凝效果，分別取其最佳沉降效果進行對比，結(jié)果見圖6。

由圖6可見，PAM與硫酸鋁組合用量為(0.8+0.2)mg/L時，沉降速度最快，0.5 min左右基本完成沉降；單獨使用PAM，其沉降效果次之；單獨使用聚合氯化鋁鐵，其沉降速度最慢，需2.5 min完成沉降，但沉降最為徹底。綜上所述，絮凝劑的組合使用能加快固體懸浮物的沉降速度，比單一的絮凝劑能獲得更好的沉降指標(biāo)。

圖4 PAM+硫酸鋁不同用量下的尾水沉降曲線

圖5 聚合氯化鋁鐵+PAM+硫酸鋁沉降曲線

圖6 絮凝劑最佳結(jié)果對比

4 結(jié) 論

(1)單獨添加某一絮凝劑，當(dāng)PAM用量為1 mg/L時，沉降速度最快；聚合氯化鋁鐵為1 mg/L時，沉降最徹底，但沉降時間稍長；硫酸鋁的沉降效果最差。由此可知，有機高分子絮凝劑的沉降效果比無機絮凝劑的沉降效果好，聚合度越高，其聚合效應(yīng)越顯著。

(2)絮凝劑的組合使用，當(dāng)藥劑用量大時，沉降效果好；當(dāng)PAM與硫酸鋁組合使用，且用量為(0.8+0.2)mg/L時，沉降速度最快，效果最明顯。可見，藥劑的組合使用能加快固體懸浮物的沉降速度，比單一的絮凝劑能獲得更好的沉降指標(biāo)。

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2015-01-16)

邱衛(wèi)芬(1973—)，男，廠長，工程師，364200 福建省龍巖市上杭縣。