銅鎢礦含砷采礦廢水處理工程設計實踐

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[摘要]針對銅鎢礦開采過程中產生含砷廢水的生產實際，結合含砷廢水處理方法以及本工程廢水中所含污染物的實際情況，通過采用預氧化/混凝沉淀/多介質過濾組合工藝對本工程廢水進行處理，處理后出水含砷量為0.04mg/L，低于《地表水環(huán)境質量標準》(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，主要進行銅鎢礦的開采與分選，根據治理工藝[1]和礦區(qū)實際情況，本工程廢水的主要治理對象為采礦過程中產生的礦坑水，處理規(guī)模為480m3/d。由礦坑水采樣檢測結果同時結合《銅、鈷、鎳工業(yè)污染源排放標準》(GB25467-2010)中表3和《地表水環(huán)境質量標準》(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，且廢水中有關污染物需達到二者最嚴要求后方可排放。水樣檢測結果如表1所示，設計出水水質如表2所示。來自礦坑的含砷廢水進入調節(jié)池，在調節(jié)池進行預氧化將三價砷氧化成為五價砷，以提高五價砷的比例，促進五價砷的沉淀，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，在廢水里形成膠團，與廢水中的膠體物質發(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、氮和磷等富營養(yǎng)物質、重金屬以及有機物等，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]。在沉淀池進行泥水分離，降低廢水中的砷含量，凈化水質。

2廢水處理工藝

水中砷的去除技術有很多，一般可分為物理法、化學法、生物法三類[2]。這3類方法可以單獨使用，也可以聯合使用，結合不同的含砷廢水的具體情況采取相對應的處理方法。在實際含砷廢水處理過程中，這幾種方法常常進行組合，以達到最好的處理效果。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)，根據水質分析和已有工程的經驗[3-5]，并結合結合現場的實際情況，本工程處理工藝采用“預氧化+混凝沉淀+多介質過濾”的物理化學組合處理工藝，本工程工藝流程圖如圖1所示。多介質過濾器是利用一種或幾種過濾介質，在一定的壓力下把濁度較高的水通過一定厚度的粒狀或非粒材料，從而有效的除去懸浮雜質使水澄清的過程，一般出水濁度可達3度以下；填料合適時也可吸附廢水中的砷，進一步降低出水砷含量。污泥排放至脫水間污泥儲池，經板框壓濾機脫水后外運。

3主要構筑物及設計參數

(1)預氧化調節(jié)池。預氧化主要是采用強氧化劑如雙氧水、次氯酸鈉和高錳酸鉀等對水體進行氧化，將三價砷氧化成為五價砷。結合各強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，碳鋼防腐結構，表面負荷1.25m3/(m2•h)。(4)多介質過濾器。多介質過濾器尺寸Φ1.0×3.0m，玻璃鋼結構，過濾介質為鋼渣(粒徑2~5mm)和無煙煤(粒徑0.8~1.8mm)。

4工程設計特點

(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，具有較好的社會效益和環(huán)境效益。(2)廢水處理采用預氧化-混凝沉淀為主的物化處理工藝，具有工藝成熟可靠、運行管理簡單、出水水質穩(wěn)定、運行成本低等特點。(3)本工程將沉淀池與混凝池分開設計，一定程度上延長了混凝反應時間，使得沉淀物與混凝劑得到充分混合，除砷效果更好。

5運行效果

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，廢水經處理后能滿足設計排放標準。

6運行處理成本

該工程主要處理費用為藥劑費和電費。按照工藝設計方案，本設計總裝機容量13.82Kw，最大需要容量11.78Kw，日耗電量94.66Kw•h，電費按0.6元/Kw•h計，噸水電費為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0.203元；則本工程噸水處理成本為0.345元。

7結論

本工程通過采用預氧化/混凝沉淀/多介質過濾的組合工藝對銅鎢礦開采過程中產生的含砷礦坑廢水進行處理，實現了砷的較低排放，可為同類型廢水的處理提供借鑒。本工程產生的化學污泥中含有大量的砷，為避免造成環(huán)境污染，其脫水后的污泥應作為危廢處理。

參考文獻

[1]潘濤，李安峰，杜兵主編．廢水污染控制技術手冊[M]．化學工業(yè)出版社，2012：221．

[2]廖家隆，張喆秋，陳麗杰，等．含砷廢水處理研究進展[J]．有色金屬科學與工程，2018，9(1)：86-91．

[3]王健，王芳．化學法處理冶金工業(yè)含砷廢水現狀及進展[J]．世界有色金屬，2020(6)：26-27，30．

[4]來進賢，金明虎．鐵鹽沉淀-絮凝法處理礦山低濃度含砷廢水[J]．化工環(huán)保，2018，38(3)：328-332．

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作者：黎成 梁曉宇 楊浩 梁康強 單位：湖南強宇環(huán)?？萍加邢薰?/p>