余策恩 羅小娟 謝鴻輝 賴啟威 朱家強(qiáng)
摘要:本項(xiàng)目采用電石渣中和、UASB、AOO生化處理聯(lián)合工藝的處理技術(shù)。以廢治廢,利用堿性廢物-電石渣,對(duì)礦山酸性廢水堿性預(yù)處理,效果好,成本低。電石渣中和、UASB、AOO生化處理聯(lián)合工藝為課題組老師經(jīng)過大量試驗(yàn)探索出的成果,具有優(yōu)良的生物降解性能和去除重金屬等污染物性能,處理復(fù)雜成分的礦山重金屬廢水,實(shí)現(xiàn)選礦廢水高質(zhì)量處理回用,最終達(dá)到選礦廢水零外排。
關(guān)鍵詞:廢水處理;電石渣中和;UASB;AOO生化處理
金屬礦山酸性廢水,一般pH 值較低,且含有諸多雜質(zhì),其中含有機(jī)污染物,油類污染物,還含有伴生的重金屬離子,若是對(duì)其不進(jìn)行處理,直接排入河流等自然水體,將會(huì)導(dǎo)致水體發(fā)生酸化,水體中的微生物無法正常繁衍,pH值越低,對(duì)魚類、藻類等生物造成的傷害越大,最終會(huì)導(dǎo)致水體失去自凈能力,進(jìn)而還會(huì)污染土壤,使土壤酸化。土壤中的重金屬鎘、鉛、汞、砷等不能被生物降解,相反能在生物作用下大量富集,沿食物鏈最后進(jìn)入人體,直接影響人體的健康。所以我們對(duì)礦山廢水處理有了一個(gè)新的想法和試驗(yàn)。針對(duì)復(fù)雜成分的礦山重金屬廢水采用電石渣中和、UASB、AOO生化處理聯(lián)合工藝的處理技術(shù)。提高廢水處理效果,回水使用不影響選廠生產(chǎn)指標(biāo),實(shí)現(xiàn)選礦廢水高質(zhì)量處理回用,最終達(dá)到選礦廢水零外排。
1.選礦廢水來源及性質(zhì)
本研究以大余西華山鎢礦生產(chǎn)廢水為例。選廠最主要的廢水來源是重選、精選中段工藝生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水,還有少部分廢水是尾礦臨時(shí)堆場(chǎng)及裝車外售的淋溶水,車間清洗地板及機(jī)械等產(chǎn)生的廢水。重選、精選兩個(gè)工段的選礦廢水性質(zhì)不同,重選工段采用跳汰選別、搖床選別等重選選礦法,重選尾礦顆粒較精選粗,不含浮選藥劑,重選廢水懸浮顆粒濃度高,水質(zhì)渾濁,主要處理工作是脫泥脫水。精選工段采用枱浮搖床、浮選等工藝,尾礦粒度較細(xì),需要經(jīng)過濃密脫水,硫化礦浮選過程中有加入丁基黃藥、2#油等浮選藥劑,因此其選礦廢水中含有殘留的浮選藥劑,多數(shù)工藝在酸性環(huán)境下進(jìn)行,尾礦廢水匯集后呈酸性,因此精選工段廢水處理工作是脫泥及中和酸后再分解殘留浮選藥劑。
西華山鎢礦生產(chǎn)廢水平均日處理量為1800m3/d,進(jìn)水的COD為6100mg/L,SS為8500mg/L,廢水中還含有過量的重金屬,如鎘鉛汞等,其中廢水中鎘含量為0.9mg/L,鉛含量為8.1mg/L,汞含量約為0.3mg/L,砷含量約為3mg/L,這些重金屬對(duì)環(huán)境和人危害都很大,所以我們要重視處理重金屬。
2.廢水處理工藝
2.1廢水處理流程
先將廢水引入初沉池,重選和精選廢水都中含有大量懸浮物,SS非常高,初沉池中加入聚丙烯酰胺混凝劑,由于懸浮物絮凝過程中會(huì)對(duì)其余污染物產(chǎn)生一定的脫穩(wěn)、架橋、吸附、凝聚等作用,不僅可以有效的降低SS的濃度,還可總體降低水體各類污染物程度, 廢水在初沉池進(jìn)行泥水分離后,進(jìn)入PH調(diào)節(jié)池,用電石渣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石灰,中和廢水中的酸,調(diào)節(jié)PH在6-9之間,弱堿性環(huán)境小生成金屬氫氧化物沉淀,并在空氣作用下,將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn3+,S2-轉(zhuǎn)化為S6+,令生成的沉淀濃度積較小,便于沉淀的生成;而后進(jìn)行調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)配比,經(jīng)調(diào)節(jié)后的廢液進(jìn)入兩段UASB反應(yīng)器,經(jīng)過兩段UASB反應(yīng)器作用后再進(jìn)入AOO生化處理,在厭氧和好氧微生物共同作用下,去除廢水中殘余有機(jī)物;生化池出水沉淀生物污泥后,經(jīng)過濾處理后,最后排水COD濃度降到49mg/L,SS最終降至98mg/L,廢水可以進(jìn)入到回用池,回用到選礦廠,實(shí)現(xiàn)廢水零排放。
具體的工藝流程見下圖:
2.2 電石渣中和處理
電石渣中和代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石灰中和,有著成本低,材料來源廣等優(yōu)點(diǎn)。電石渣是一種堿性工業(yè)廢渣,其主要成份是 CaO,含量一般為68%~72%,新鮮電石渣含水30%左右乳化制漿非常容易。其操作也較為簡(jiǎn)單,只需一個(gè)簡(jiǎn)易貯料倉和攪拌桶配合使用,能有比較理想的中和效果。并且能起到“以廢治廢”的效果,有很好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
在調(diào)節(jié)池經(jīng)過調(diào)節(jié)的廢水進(jìn)入到電石渣中和池,可以對(duì)后續(xù)的作業(yè)保持更加穩(wěn)定,由于礦業(yè)廢水中含有鎘、鉛等金屬離子,如果直接排出會(huì)對(duì)環(huán)境有害,所以需要對(duì)這些有害金屬離子進(jìn)行處理。電石渣中和池中CaO和水反應(yīng)能產(chǎn)生Ca(OH)2,而Ca(OH)2能與鎘,鉛等金屬產(chǎn)生氫氧化物的沉淀,并且能調(diào)節(jié)廢水中的PH至6~8,并且還能將COD去除率和有效地升到50%,其濃度可降在4000mg/L左右。將處理好的廢水進(jìn)入總的調(diào)節(jié)池進(jìn)行一下緩沖的作用,為下一個(gè)作業(yè)做準(zhǔn)備。電石渣中和流程圖如下圖:
2.3 UASB處理技術(shù)
根據(jù)流程圖可知本項(xiàng)目用了兩個(gè)UASB反應(yīng)器,一級(jí)UASB反應(yīng)器可起到一個(gè)預(yù)先處理的一個(gè)作用,而起主要作用的還是在于二級(jí)UASB反應(yīng)器。一級(jí)UASB反應(yīng)器中內(nèi)PH值穩(wěn)定在7左右,COD與NH3-N去除率能達(dá)到65%左右即可排出進(jìn)入到中間池進(jìn)行濃縮并且準(zhǔn)備進(jìn)入到二級(jí)UASB反應(yīng)器中,二級(jí)UASB反應(yīng)器的PH值要維持在8~9之間,當(dāng)COD和NH3-N去除率能達(dá)到80%,此時(shí)COD濃度在1000mg/L左右,而NH3-N濃度在55mg/L,且各項(xiàng)指標(biāo)趨于穩(wěn)定時(shí),證明實(shí)驗(yàn)運(yùn)行穩(wěn)定。當(dāng)出現(xiàn)COD去除率或者時(shí)NH3-N去除率下降時(shí),實(shí)驗(yàn)已到達(dá)負(fù)荷極限。因此這一階段不會(huì)過多的向反應(yīng)器內(nèi)添加原料,同時(shí)因?yàn)榉磻?yīng)器內(nèi)厭氧污泥來自厭氧反應(yīng)罐中,所以這些厭氧污泥活性高、厭氧消化能力強(qiáng)。
流程如圖4。
2.3 AOO處理技術(shù)
AOO處理工藝對(duì)于廢水中的NH3-N去除效果明顯,對(duì)于缺氧段的微生物來說,廢水中的成分較復(fù)雜,且含有有毒的離子,氨和氮含量又高,這是很不利的因素,所以缺氧段的COD和NH3-N濃度要較高,為后續(xù)的好氧段生物處理打好基礎(chǔ),為廢水中的不溶性有機(jī)物的溶解做好準(zhǔn)備,并且此階段能很好地降低廢水中的重金屬的含量。在好氧段的運(yùn)行中,需要消耗大量的堿來降解廢水中的有機(jī)物,所以要維持廢水中的PH值就得及時(shí)補(bǔ)充堿,一般來說PH值要保持在7.5~8.5.處理之后就能發(fā)現(xiàn)有害物質(zhì)明顯減少,所以經(jīng)過這些工藝處理之后,COD去除率能有效的達(dá)到90%,最終得到COD的濃度為49mg/L,SS的濃度為98mg/L,而NH3-N去除率能達(dá)到92%,NH3-N濃度為12mg/L,而其中總鎘含量為0.01mg/L,總汞含量為0.003mg/L,總鉛含量為0.2mg/L,總砷含量為0.3mg/L。而且AOO處理工藝比起其他的工藝,處理廢水是產(chǎn)生的污泥較少,對(duì)后續(xù)的沉淀也能得到一個(gè)很好的效果,使廢水能合格的排放。
流程如下:
3.可行性分析
從上述回用效果可以看出,該處理方案效果較好,滿足礦山的選礦需求,且電石渣材料簡(jiǎn)單,價(jià)廉,具有廣泛的適應(yīng)性,技術(shù)成熟,操作安全可靠。因此,在技術(shù)層面是可行的。
經(jīng)濟(jì)效益層面,通過廢水處理之后,實(shí)現(xiàn)尾礦廢水分離,粗砂尾礦作為土建石材外售,細(xì)泥尾礦作為水泥填充料外售,能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益,礦山廢水可循環(huán)回用于生產(chǎn)工藝,即節(jié)約了水資源,又實(shí)現(xiàn)廢水零外排,做到了循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
環(huán)境及社會(huì)效益層面,廢水處理回用既保護(hù)了生態(tài)環(huán)境,又實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn),并且該項(xiàng)目屬廢水治理項(xiàng)目,符合國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策,是國(guó)家鼓勵(lì)項(xiàng)目。
4.結(jié)論
本項(xiàng)目利用三個(gè)工藝的聯(lián)合使用,合理的利用了每一項(xiàng)工藝的優(yōu)點(diǎn),電石渣中和經(jīng)濟(jì)有效,對(duì)有害金屬離子進(jìn)行有效的沉淀,對(duì)后續(xù)的系統(tǒng)起了很好的保護(hù)作用。而UASB和AOO的處理工藝,高效穩(wěn)定,操作簡(jiǎn)單,進(jìn)一步的提高了COD去除率和NH3-N去除率,且出水的水質(zhì)穩(wěn)定并符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)實(shí)現(xiàn)礦山選礦廢水零外排,消除選礦廢水對(duì)環(huán)境的不利影響,實(shí)現(xiàn)資源利用與環(huán)境保護(hù)和諧發(fā)展,有一定的指導(dǎo)意義。高效、廉價(jià)、安全及操作簡(jiǎn)便是酸性礦山廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向。不同礦石產(chǎn)品、不同選礦工藝會(huì)產(chǎn)生不同性質(zhì)的選礦廢水,須探索研究不同的處理方法,來達(dá)到綠色礦山的要求。
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作者簡(jiǎn)介:謝鴻輝(1998.9-),男,江西贛州,本科,研究方向:礦物加工。