張雅瀟

(西安有色冶金設計研究院)

礦業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎產(chǎn)業(yè)，對我國經(jīng)濟的發(fā)展有不可替代的重要作用。隨著目前國家對礦山環(huán)保的日益重視，如何有效地處理選礦廢水，提高廢水的循環(huán)利用率，是國內礦山亟待解決的一個重要課題。

某選礦廠廢水分為各選廠沉淀池溢流水和尾礦庫回用多余的外排水，綜合廢水主要污染物為鋅、鉛、銅等重金屬離子和硫化物等非金屬污染物，廢水

處理量設計規(guī)模為1 200 m3/d。以該選礦廠為例，對選礦廢水的工藝流程設計和處理效果進行了初步探討。

1　設計進出水質

1.1　進出水水質

進水水質根據(jù)市環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測報告確定，出水水質按《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》GB 25466—2010確定[1]。設計進出水水質參數(shù)見表1。

表1　選礦廢水處理設計進出水水質　mg/L

注：pH值無單位。

1.2　系統(tǒng)工藝的選擇

目前，國內已開發(fā)出混凝沉淀法、中和法、氧化法、自然凈化法等一系列選礦廢水處理方法。

1.2.1混凝沉淀法[2-3]

混凝法是常用的一種物理化學方法?；炷ǚ褐赣袡C或無機絮凝劑使分散體系聚結脫穩(wěn)過程的方法。該法不僅適用于含懸浮物質、膠體物質及可溶性污染物的廢水處理，也適用于毒性較大的重金屬離子廢水的處理。該法具有適應性強、技術可行和經(jīng)濟合理的優(yōu)點。因此，混凝沉降法在選礦廢水處理中仍占主導地位。

1.2.2中和法[4-5]

中和法是采用適當?shù)闹泻蛣┱{整pH值，使酸性或堿性廢水達到排放標準或回用水指標，或將pH值調至適合范圍，使溶解在廢水中的金屬離子形成氫氧化物沉淀而除去的方法。中和法具有適應性強、工藝合理簡單、操作方便等優(yōu)點，且可利用礦廠附近酸性或堿性廢水作為中和劑，實現(xiàn)了以“廢”治“廢”綜合利用的目的，具有明顯的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。但酸堿中和法也存在結垢嚴重、沉淀污泥量大、易造成二次污染等弊端。

1.2.3氧化法[6-7]

氧化法是用以處理金銀礦、銅礦、鉛鋅礦選礦廢水中氰化物的一種方法。在氧化法中堿性氯化法是最常用的方法。氧化劑有次氯酸鈉、液氯。向含氰廢水中投加氯系氧化劑，使氰化物第一步氧化為氰酸鹽(稱之為不完全氧化)；第二步氧化為二氧化碳和氮(稱為完全氧化)?；瘜W氧化法其優(yōu)點為工藝簡單、氧化劑種類多、反應迅速、處理效果好、沉淀少、設備投資少等，其缺點為化學藥劑用量大、成本高。

1.2.4自然凈化法[8-9]

自然凈化法是目前選礦廠普遍采用的一種方法。自然凈化法的構筑物主要是各選礦廠因地制宜修建的各類沉淀池和尾礦庫，起到稀釋、水解、沉淀、生化作用。自然凈化的效果同環(huán)境溫度，歷時長短以及空氣接觸條件有關。經(jīng)過尾礦庫自然凈化后的水質，多數(shù)可達到工業(yè)廢水排放的標準。由于該設計項目污水pH值呈堿性，重金屬主要以金屬硫化物、氧化物形式存在。因此該設計選用混凝法作為污水處理站的主要處理方法。

1.3　系統(tǒng)工藝流程

廢水處理廠設計采用：進水—調節(jié)—曝氣—沉淀—過濾—回用處理工藝，其工藝流程見圖1。

圖1　某選礦廠廢水處理工藝流程

廢水在預曝氣調節(jié)池曝氣，調節(jié)水量并粗調pH值后，經(jīng)耐腐蝕自吸泵升至沉淀池，進行一級沉淀，出水自流進入二級沉淀池，同時依次加入聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化鋁(PAC)，并投加硫酸調節(jié)pH值，經(jīng)過沉淀池沉淀后，使廢水中所含的SS、金屬硫化物和氧化物得以去除。沉淀池上清液自流入中間水池，進行pH值調節(jié)后由耐腐蝕自吸泵提升經(jīng)纖維球過濾器過濾去除SS和未凈化完全的污染物，確保出水水質各項指標達標。過濾器出水自流入清水池，清水池達標出水部分流入集水池等待回用，部分經(jīng)排放口在線計量直接排放，清水池在線監(jiān)測水質未達標水回流至預曝氣進行再次處理。經(jīng)潛污泵提升至曝氣池，經(jīng)曝氣除鐵后進入絮凝沉淀池，加入PAC(投藥量為30 mg/L)和PAM(投藥量為1 mg/L)，經(jīng)機械絮凝池絮凝后自流入斜板沉淀池沉淀，使廢水中所含的SS、金屬硫化物和氧化物進一步得以去除。斜板沉淀池上清液進入中間水池，進行pH值調節(jié)后由泵提升經(jīng)纖維束過濾器過濾去除SS和未凈化完全的污染物，確保出水水質各項指標達標。過濾器出水自流入清水池，清水池達標出水部分流入集水池等待回用，部分經(jīng)排放口在線計量直接排放，清水池在線監(jiān)測水質未達標水回流至預曝氣調節(jié)池進行再次處理。沉淀池的底泥進入污泥池，經(jīng)渣漿泵輸送至尾礦緩沖箱。

2　主要構筑物設計參數(shù)

2.1　預曝氣調節(jié)池

為確保后續(xù)沉淀池的處理出水效果，進入后續(xù)沉淀池的水量和污染物濃度的變化不能是突然變化的，但可以是連續(xù)變化的。設置預曝氣調節(jié)池的作用在于減少流量波動，使待處理的廢水均質。采用羅茨風機進行曝氣，除去部分COD，并加入硫酸粗調pH值至10.5左右。設計調節(jié)池(地下式)尺寸大小為18.0 m×6.0 m×5 m，有效容積為432 m3，有效水深為4.0 m，超高為1.0 m，選用80UHB-ZK-50-15耐腐蝕泵(1用1備)，將廢水提升至沉淀池。采用2臺HC100S型鼓風機，1用1備，風量為4.1 m3/min，風壓為50 kPa，選用80UHB-ZK-50-15耐腐蝕泵2臺(1用1備)，水泵性能為Q=50 m3/h，H=15 m，P=7.5 kW，將廢水提升至沉淀池。

2.2　沉淀池

廢水經(jīng)兩級沉淀，上清液自流進入中間水池。污泥斗每斗均設單獨的電動排泥閥，污泥通過排泥管進入污泥池。沉淀池尺寸為18.0 m×6.0 m×4.5 m，表面負荷為1.8 m3/m2，沉降表面積為54 m2，超高為0.15 m。

2.3　中間水池

廢水經(jīng)沉淀后進入中間水池，中間水池尺寸為3.7 m×6.0 m×5.0 m，有效容積為100 m3，有效水深為4.4 m，超高為0.6 m。同時投加硫酸調節(jié)pH值至6～9，通過80UHB-ZK-50-30型耐腐蝕泵2臺(1用1備)，水泵性能為Q=50 m3/h、H=30 m、P=11 kW，將廢水提升至纖維球過濾器。同時采用穿孔管向水中曝氣，攪拌氣體，達到快速混合的目的。

2.4　球過濾器

纖維球過濾采用2臺QLJ1500型纖維球過濾器，單臺處理能力為60 m3/h，運行功率為5.5 kW，單臺過濾器直徑為1.5 m。

2.5　清水池

經(jīng)纖維球過濾器過濾后出水進入清水池，清水水池尺寸為3.7 m×5.2 m×5.0 m，有效容積為84.7 m3，有效水深為4.4 m，超高為0.6 m。清水池出水自流至標準排放口。當纖維球過濾器需要清洗時，通過80UHB-ZK-50-30型耐腐蝕泵，水泵性能為Q=50 m3/h、H=30 m、P=11 kW，將清水池中的水提升至纖維球過濾器進行反洗，反沖洗排水排至預曝氣調節(jié)池進行再次處理。清水池未達標出水回至預曝氣調節(jié)池進行再次處理，部分達標水溢流至集水池供生產(chǎn)回用，剩余達標水通過排放口排放。

2.6　污泥池

污泥池(地下式)采用鋼筋混凝土結構，尺寸為3.7 m×6.0 m×5.0 m，沉淀池污泥進入污泥池，通過GMZ20-40型渣漿泵2臺(1用1備)，泵性能為Q=18 m3/h、H=42.7 m、P=11 kW，將污泥送至選廠尾礦緩沖箱。

2.7　加藥系統(tǒng)

PAC和PAM投加均采用JY-0.5/0.6型加藥裝置各1臺，其攪拌機功率均為0.37 kW，其計量泵投加功率均為0.25 kW，PAC全天制備2次，PAM全天制備1次。稀硫酸選用1臺φ1 200 mm×2 200 mm貯罐用于硫酸的存儲和投加，計量泵投加功率為0.25 kW。

3　各單元處理效果預測

各單元處理效果預測見表2。

表2　各單元處理效果預測　mg/L

注：pH值無單位。

4　結　語

中和-混凝沉淀法作為選礦廢水處理工藝，具有沉淀效果顯著、處理工藝簡單、操作簡單、效率高和電耗較低等優(yōu)點，工程設計中參數(shù)取值可在實際運行中予以校驗總結，該處理工藝系統(tǒng)為選礦廢水回用處理提供了參考借鑒。

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