銅鎢礦含砷采礦廢水處理工程設(shè)計(jì)實(shí)踐
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[摘要]針對(duì)銅鎢礦開采過(guò)程中產(chǎn)生含砷廢水的生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合含砷廢水處理方法以及本工程廢水中所含污染物的實(shí)際情況，通過(guò)采用預(yù)氧化/混凝沉淀/多介質(zhì)過(guò)濾組合工藝對(duì)本工程廢水進(jìn)行處理，處理后出水含砷量為0.04mg/L，低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中Ⅲ類水體中砷的限值(0.05mg/L)，為同類型廢水處理提供了工程借鑒。
[關(guān)鍵詞]銅鎢礦；廢水處理；含砷廢水
1工程概述
礦區(qū)位于湖南省中部，主要進(jìn)行銅鎢礦的開采與分選，根據(jù)治理工藝[1]和礦區(qū)實(shí)際情況，本工程廢水的主要治理對(duì)象為采礦過(guò)程中產(chǎn)生的礦坑水，處理規(guī)模為480m3/d。由礦坑水采樣檢測(cè)結(jié)果同時(shí)結(jié)合《銅、鈷、鎳工業(yè)污染源排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25467-2010)中表3和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中Ⅲ類水體要求，確定本工程主要處理污染物為As和pH，且廢水中有關(guān)污染物需達(dá)到二者最嚴(yán)要求后方可排放。水樣檢測(cè)結(jié)果如表1所示，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)如表2所示。來(lái)自礦坑的含砷廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池進(jìn)行預(yù)氧化將三價(jià)砷氧化成為五價(jià)砷，以提高五價(jià)砷的比例，促進(jìn)五價(jià)砷的沉淀，以降低出水中砷的含量[5-6]?；炷ǖ幕驹硎窃趶U水中投入混凝劑，因混凝劑為電解質(zhì)，在廢水里形成膠團(tuán)，與廢水中的膠體物質(zhì)發(fā)生電中和，形成絨粒沉降；混凝沉淀不但可以去除廢水中的粒徑為10-3~10-6mm的細(xì)小懸浮顆粒，而且還能夠去除色度、油份、微生物、氮和磷等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、重金屬以及有機(jī)物等，本工程在混凝池前依次加入熟石灰、PAC、PAM以提高砷的去除率[2]。在沉淀池進(jìn)行泥水分離，降低廢水中的砷含量，凈化水質(zhì)。
2廢水處理工藝
水中砷的去除技術(shù)有很多，一般可分為物理法、化學(xué)法、生物法三類[2]。這3類方法可以單獨(dú)使用，也可以聯(lián)合使用，結(jié)合不同的含砷廢水的具體情況采取相對(duì)應(yīng)的處理方法。在實(shí)際含砷廢水處理過(guò)程中，這幾種方法常常進(jìn)行組合，以達(dá)到最好的處理效果。本工程主要處理低濃度含砷廢水，且出水要求非常高(As濃度≤0.05mg/L)，根據(jù)水質(zhì)分析和已有工程的經(jīng)驗(yàn)[3-5]，并結(jié)合結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，本工程處理工藝采用“預(yù)氧化+混凝沉淀+多介質(zhì)過(guò)濾”的物理化學(xué)組合處理工藝，本工程工藝流程圖如圖1所示。多介質(zhì)過(guò)濾器是利用一種或幾種過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力下把濁度較高的水通過(guò)一定厚度的粒狀或非粒材料，從而有效的除去懸浮雜質(zhì)使水澄清的過(guò)程，一般出水濁度可達(dá)3度以下；填料合適時(shí)也可吸附廢水中的砷，進(jìn)一步降低出水砷含量。污泥排放至脫水間污泥儲(chǔ)池，經(jīng)板框壓濾機(jī)脫水后外運(yùn)。
3主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)
(1)預(yù)氧化調(diào)節(jié)池。預(yù)氧化主要是采用強(qiáng)氧化劑如雙氧水、次氯酸鈉和高錳酸鉀等對(duì)水體進(jìn)行氧化，將三價(jià)砷氧化成為五價(jià)砷。結(jié)合各強(qiáng)氧化劑管控程度及藥品安全與成本問題，本工程采用次氯酸鈉作為氧化劑，添加量為2mg/L。(2)混凝池。熟石灰與As(Ⅴ)反應(yīng)生成Ca(H2AsO4)2、CaHAsO4沉淀，然后利用PAC、PAM的絮凝性將含砷固體顆粒吸附在其表面，進(jìn)而形成聚合體提高其沉降性能，方便后續(xù)分離。(3)沉淀池。沉淀池尺寸為2.0m×8.0m×2.5m，碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，表面負(fù)荷1.25m3/(m2•h)。(4)多介質(zhì)過(guò)濾器。多介質(zhì)過(guò)濾器尺寸Φ1.0×3.0m，玻璃鋼結(jié)構(gòu)，過(guò)濾介質(zhì)為鋼渣(粒徑2~5mm)和無(wú)煙煤(粒徑0.8~1.8mm)。
4工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)
(1)本工程將含砷廢水處理后排放，解決了企業(yè)廢水排放的污染問題，具有較好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。(2)廢水處理采用預(yù)氧化-混凝沉淀為主的物化處理工藝，具有工藝成熟可靠、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)穩(wěn)定、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。(3)本工程將沉淀池與混凝池分開設(shè)計(jì)，一定程度上延長(zhǎng)了混凝反應(yīng)時(shí)間，使得沉淀物與混凝劑得到充分混合，除砷效果更好。
5運(yùn)行效果
本工程各工藝流程主要污染物去除率如表3所示。由上表可知，廢水經(jīng)處理后能滿足設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。
6運(yùn)行處理成本
該工程主要處理費(fèi)用為藥劑費(fèi)和電費(fèi)。按照工藝設(shè)計(jì)方案，本設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量13.82Kw，最大需要容量11.78Kw，日耗電量94.66Kw•h，電費(fèi)按0.6元/Kw•h計(jì)，噸水電費(fèi)為0.142元；本工程所加藥劑為次氯酸鈉、熟石灰、PAM和PAC，其用量分別為24kg/d、0.5kg/d、1.44kg/d、24kg/d，噸水藥劑費(fèi)0.203元；則本工程噸水處理成本為0.345元。
7結(jié)論
本工程通過(guò)采用預(yù)氧化/混凝沉淀/多介質(zhì)過(guò)濾的組合工藝對(duì)銅鎢礦開采過(guò)程中產(chǎn)生的含砷礦坑廢水進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了砷的較低排放，可為同類型廢水的處理提供借鑒。本工程產(chǎn)生的化學(xué)污泥中含有大量的砷，為避免造成環(huán)境污染，其脫水后的污泥應(yīng)作為危廢處理。
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作者：黎成 梁曉宇 楊浩 梁康強(qiáng) 單位：湖南強(qiáng)宇環(huán)保科技有限公司