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        多效一體化澄清設(shè)備在含銅廢水資源回收及深度處理中的應(yīng)用

        2022-05-10 09:10:02吳財松吳建輝李健昌蔣國民閆虎祥劉永豐洪洲舟高偉榮
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2022年14期
        關(guān)鍵詞:硫化銅底泥硫化

        吳財松 吳建輝 李健昌 蔣國民 閆虎祥 劉永豐 洪洲舟 高偉榮

        (1、賽恩斯環(huán)保股份有限公司,湖南 長沙 410013 2、西藏巨龍銅業(yè)有限公司,西藏 拉薩 850008 3、中國有色行業(yè)污染治理與裝備工程技術(shù)研究中心,湖南 長沙 410083 4、湖南有色行業(yè)重金屬污染治理技術(shù)與裝備工程技術(shù)中心,湖南 長沙 410013)

        露天礦場每天產(chǎn)生大量的淋溶水,銅離子濃度較高,季節(jié)性變化大。為解決淋溶水的污染及銅資源回收問題,保護(hù)選礦附近受納水體的生態(tài)環(huán)境,維護(hù)企業(yè)的正常生產(chǎn),根據(jù)淋溶水水質(zhì)情況,在實驗室研究的基礎(chǔ)上,現(xiàn)場采用一段硫化沉銅,二段結(jié)合多效澄清一體化設(shè)備,在現(xiàn)場進(jìn)行了試運(yùn)行驗證,考察了工藝對水體銅離子的脫除效果以及回收硫化銅渣的品味,同時考察其運(yùn)行成本。

        1 概述

        1.1 整體工藝流程簡介

        根據(jù)該淋溶水的實際情況,采用一段“硫化+pH 調(diào)節(jié)+絮凝沉淀”結(jié)合二段“多效一體化澄清”的工藝,主要目的是對水體銅離子進(jìn)行深度處理,使外排水銅離子含量低于0.5mg/L,pH 值保持在6-9 范圍內(nèi),其他指標(biāo)達(dá)到《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25467-2010)的要求,同時對銅離子進(jìn)行資源化回收,流程如圖1 所示。

        圖1 礦山淋溶水處理工藝流程

        工藝說明:

        工藝設(shè)計規(guī)模為5000m3/d,原水首先進(jìn)入一段硫化反應(yīng)槽,在硫化反應(yīng)槽中投加一定量硫化鈉進(jìn)行硫化反應(yīng),通過orp 控制硫化鈉加入量;之后廢水進(jìn)入pH 調(diào)節(jié)槽,添加氫氧化鈉將pH 調(diào),然后在絮凝反應(yīng)槽加入少量絮凝劑進(jìn)行絮凝反應(yīng),之后廢水進(jìn)入一段濃密池進(jìn)行固液分離,底泥進(jìn)入壓濾系統(tǒng)回收硫化銅渣,上清液則進(jìn)入多效一體化澄清設(shè)備,通過自控系統(tǒng)在一體化設(shè)備內(nèi)的pH 調(diào)節(jié)槽保障外排水的pH 值控制在8-9,然后投加一定量的絮凝劑進(jìn)行絮凝反應(yīng),最后在多效澄清池進(jìn)行固液分離,一部分底泥回流助凝并提高污泥濃度,一部分底泥則壓濾成硫化銅渣,作為產(chǎn)品銷售,多效一體化澄清設(shè)備的上清液則直接達(dá)標(biāo)排放。本套工藝及設(shè)備可實現(xiàn)藥劑的自動控制、銅離子的深度脫除和高效富集,以及深度處理和達(dá)標(biāo)排放。

        1.2 一體化設(shè)備簡介

        本項目采用的多效澄清一體化設(shè)備,由賽恩斯環(huán)保股份有限公司開發(fā)制造,該裝備內(nèi)集成了藥劑投加系統(tǒng)、廢水反應(yīng)系統(tǒng)、沉淀系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)。核心是通過底泥回流助凝,以回流底泥顆粒的凝核作用為引導(dǎo),促進(jìn)絮凝體快速造粒和成長,具有反應(yīng)及沉淀時間短、藥劑利用率高及用量省、占地面積小、出水水質(zhì)好、底泥濃度大、利于銅資源回收、自動化程度高等特點(diǎn)。相關(guān)情況如圖2 所示。

        圖2

        1.3 藥劑

        a.硫化鈉溶液配制的質(zhì)量濃度約為15%。

        b.氫氧化鈉溶液配制的質(zhì)量濃度約為20%。

        c.PAM絮凝劑配制濃度約1~3‰。

        2 運(yùn)行參數(shù)及結(jié)果討論

        2.1 各項運(yùn)行參數(shù)的確定

        一段反應(yīng)池的orp 值、pH 值調(diào)節(jié)直接影響著銅離子的去除效果和硫化銅渣的品味;二段一體化設(shè)備的絮凝劑用量和底泥回流比的控制、反應(yīng)和沉淀時間等直接影響系統(tǒng)的沉淀效果,主要運(yùn)行參數(shù)控制見表1。

        表1 主要運(yùn)行參數(shù)控制表

        2.2 銅離子去除效果

        針對該淋溶水的特性,根據(jù)原水銅離子的變化,通過orp 和pH 值的控制調(diào)節(jié)硫化鈉和氫氧化鈉的投加量,保障出水銅離子得到全面去除,其中9-10 月份的進(jìn)出水檢測結(jié)果如圖3 所示。

        圖3 進(jìn)出水銅離子濃度變化(9-10 月份)

        由圖3 可知,銅離子濃度波動較大,最高為5853mg/L,最低為1048mg/L,平均值超過2000mg/L,經(jīng)處理后出水銅離子濃度平均值為0.16mg/L,所有出水指標(biāo)均穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

        2.3 其他指標(biāo)運(yùn)行效果

        連續(xù)試運(yùn)行期間的結(jié)果如表2 所示。

        表2 連續(xù)運(yùn)行相關(guān)指標(biāo)去除效果

        據(jù)表2 可知,抽樣檢測結(jié)果顯示,原水經(jīng)處理后出水中的銅、鋅、錳、pH 值等指標(biāo)全部達(dá)到《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25467-2010)水污染物特別排放限值要求。

        2.4 銅資源回收結(jié)果

        試運(yùn)行期間連續(xù)對回收硫化銅渣的銅品味進(jìn)行檢測,結(jié)果如圖4 所示。

        圖4 回收銅渣的品味

        從圖4 數(shù)據(jù)可知,壓濾渣銅品相非常高,含銅平均值達(dá)到了30.55%,可直接作為銅精礦銷售。

        3 藥劑成本及收益估算

        根據(jù)試運(yùn)行階段的各項運(yùn)行參數(shù),處理該礦山淋溶水的藥劑成本及收益估算如表3 和表4 所示。各藥劑用量和原水中的銅、鋅等金屬離子濃度以及pH 值直接相關(guān),金屬離子濃度越高、pH 值越低,藥劑用量越大。

        表3 廢水處理藥劑成本及收益估算表(平均值)

        結(jié)合表3 可以得出該礦山淋溶水的噸水處理單位藥劑成本約為12.63 元/t 水。

        9-10 月份硫化銅渣產(chǎn)出量及收益情況如表4 所示。

        表4 硫化銅渣產(chǎn)出量及收益情況(平均值)

        由上表可知,采用“一段硫化沉銅+二段多效一體化澄清”設(shè)備工藝,對改企業(yè)淋溶水進(jìn)行處理,具有十分可觀的銅資源回收經(jīng)濟(jì)效益。

        4 結(jié)論

        本次試運(yùn)行順利完成了對“一段硫化沉銅+二段多效一體化澄清”設(shè)備及工藝的運(yùn)行考察,主要得出以下結(jié)論:

        4.1 采用“一段硫化沉銅+二段多效一體化澄清”設(shè)備及工藝對該企業(yè)淋溶水進(jìn)行處理效果良好,出水銅、鋅、錳、pH 值等各項指標(biāo)均可達(dá)到《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25467-2010)水污染物特別排放限值要求。

        4.2 銅資源回收效益可觀,硫化銅渣的回收率大于99%,品味可達(dá)30%,可直接作為銅精礦銷售,平均產(chǎn)出收益值約29 元/m3廢水。

        4.3 多效一體化澄清設(shè)備具有反應(yīng)及沉淀時間短、藥劑利用率高且用量省、占地面積小、出水水質(zhì)好、底泥濃度大、利于資源回收、自動化程度高等特點(diǎn),具有十分良好的推廣應(yīng)用前景。

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