石灰-絮凝沉降法處理選礦廢水
平江黃金洞礦業(yè)有限責(zé)任公司是一家采選冶聯(lián)合企業(yè)，公司的主要生產(chǎn)廢水為選礦廢水，日排放量約1000t。該廢水通過(guò)尾砂輸送泵排入尾砂庫(kù)沉降，溢流水直接外排。由于原水中懸浮物含量較高，且在選礦工藝中使用了含有水玻璃等起分散作用的選礦藥劑，經(jīng)監(jiān)測(cè)懸浮物超標(biāo)20倍以上，砷超標(biāo)5倍以上，對(duì)環(huán)境造成極大破壞，2004年被省環(huán)保局列入限期治理項(xiàng)目。受該公司委托，湖南有色金屬研究院對(duì)該公司選礦廢水進(jìn)行了處理試驗(yàn)研究，確定該選礦廢水處理工藝為先膠體脫穩(wěn)再絮凝沉降，并進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)。工程于2004年8月竣工，經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保監(jiān)測(cè)部門(mén)監(jiān)測(cè)，出水中的主要污染物pH<9、SS<50、As<0.1mg/L，實(shí)現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)排放。
1 試驗(yàn)部分
1.1廢水水質(zhì)
治理前廢水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表1。該廢水為尾礦庫(kù)溢流水，由于在選礦過(guò)程中加了硅酸鈉(一種強(qiáng)分散劑)使礦漿中的微細(xì)泥塵形成一個(gè)很穩(wěn)定的膠體分散系，在自然狀態(tài)下即使靜置半個(gè)月，該廢水也不會(huì)澄清。該廢水外觀呈米湯色、渾濁，其主要污染因子為SS、As、COD，尤以SS、As為甚。要求處理后廢水達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)《GB8978-1996》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
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1.2試驗(yàn)原理
膠體的微粒處于懸浮均勻分布的狀態(tài)而不被破壞，具有穩(wěn)定性。膠體因分散微粒細(xì)小，布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的擴(kuò)散作用可以對(duì)抗重力而具有沉降穩(wěn)定性。但因膠體又是多相分散系，擁有廣闊的相間界面和巨大的自由能，其微細(xì)粒子趨向于相互結(jié)合為粗粒聚集體，因而具有聚合不穩(wěn)定性。
從尾礦庫(kù)出來(lái)的廢水含有大量難以沉降的懸浮物，具有膠體的物理化學(xué)特性。處理該廢水首先考慮通過(guò)加酸、堿或強(qiáng)電解質(zhì)(通常使用石灰乳)，使廢水中的懸浮物從穩(wěn)態(tài)中解脫。廢水中的As能夠與多種金屬形成難溶化合物，形成難溶化合物的反應(yīng)大多是在較高pH值條件下進(jìn)行的，因此通過(guò)加入石灰乳就可以達(dá)到既破壞廢水的膠體穩(wěn)定性，又同時(shí)可沉淀去除廢水中的砷，然后再通過(guò)絮凝劑絮凝吸附以及對(duì)顆粒態(tài)砷的網(wǎng)捕，去除廢水中懸浮物及其它雜質(zhì)。石灰除砷的反應(yīng)式如下：
Ca(OH)2+2H3AsO3----Ca(AsO2)2+4H2O
1.3試驗(yàn)方法
先往試驗(yàn)水中加入一定量的石灰乳，控制不同的反應(yīng)pH值，在相同的攪拌條件下(120r/min)反應(yīng)10min，然后靜置沉降30min。再在六聯(lián)混凝攪拌器上進(jìn)行混凝試驗(yàn)，水量為1000mL；炷龡l件為先以250r/min的轉(zhuǎn)速快攪2min，再以60r/min的轉(zhuǎn)速慢攪10min，然后靜止沉降一段時(shí)間，以虹吸法在液面2cm處取上清液200mL進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)的分析，確定最佳的反應(yīng)pH值和絮凝劑用量。聚合氯化鋁具有混凝性能好，生成的礬花大，投藥量少，效率高，沉降快等優(yōu)點(diǎn)。因此絮凝劑采用聚鋁進(jìn)行試驗(yàn)。
1.4試驗(yàn)結(jié)果
通過(guò)試驗(yàn)確定最佳反應(yīng)pH值應(yīng)≥11，試驗(yàn)結(jié)果分別列于表2、表3。
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從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，該絮凝渣較易沉降。由于原水SS含量高，加入石灰和絮凝劑反應(yīng)后5min，廢水中的絮體即迅速沉降，前15min的沉降速度較快，As和SS含量隨之迅速減少，20wan以后，沉降速度轉(zhuǎn)慢，基本屬于減速沉降；60min以后，進(jìn)入壓縮沉降階段，渣水比為1：3，2h后渣水比為1：6。
2 工程部分
2.1設(shè)計(jì)方案
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合企業(yè)實(shí)際隋況，設(shè)計(jì)案如下：
1.廢水處理工程位于現(xiàn)尾砂輸送二級(jí)泵房左側(cè)？紤]到企業(yè)規(guī)模擴(kuò)張，設(shè)計(jì)廢水處理能力1500m3/d。
2.尾砂庫(kù)溢流水通過(guò)管道輸送至折流隔板反應(yīng)池入口，同時(shí)加石灰乳并控制pH值≥11.0。然后加入絮凝劑PAC，加入量20mg/L。在隔板反應(yīng)池中進(jìn)行絮凝反應(yīng)后通過(guò)配水孔自流人斜板沉淀池進(jìn)行固液分離。
3.斜板沉淀池設(shè)計(jì)表面負(fù)荷q=1.54m3/m2•h，廢水停留時(shí)間為2h。上清液經(jīng)溢流水堰自流至清水池外排(調(diào)pH值<9)或回用至煙氣脫硫系統(tǒng)作補(bǔ)充水。
4.斜板底流通過(guò)排泥溝收集后自流入泥漿池，然后通過(guò)現(xiàn)有尾砂輸送泵輸送到現(xiàn)有尾砂庫(kù)沉淀。
2.2經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
廢水處理生產(chǎn)運(yùn)行材料消耗明細(xì)列于表4。整個(gè)工程投資約30萬(wàn)元，年運(yùn)行費(fèi)用不超過(guò)6萬(wàn)元。2004年l0月，當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)對(duì)該廢水治理設(shè)施進(jìn)行了驗(yàn)收監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示其主要污染因子SS<50mg/L、As<0.01mg/L、色度5.8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)((GB8978-l996》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表5。
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3 結(jié)論
用石灰-絮凝沉降法處理該類(lèi)低含砷量、懸浮物不易沉降的選礦廢水具有工程投資省、處理效果穩(wěn)定可靠、運(yùn)行費(fèi)用低、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)。既可達(dá)標(biāo)排放，又可以處理后凈化水回用。目前，在該地區(qū)還有一些類(lèi)似的選礦企業(yè)，其廢水都未得到有效的治理，該方法具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)環(huán)境效益。
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