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多金属选矿废水处理生物制剂的应用

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摘要:针对某矿山尾矿库外排水氟、砷含量不稳定达标的问题,同时减少外排水中重金属、COD等污染物的排放浓度,采用生物制剂协同氧化技术对该矿山尾矿外排水进行处理试验研究,重点考察了该技术对氟和砷去除效果及运行成本分析。研究表明,生物制剂协同氧化技术可以很好降低水中的氟和砷,时期达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类水体水质标准要求,且具有工艺流程简单,操作方便等优点。

关键词:生物制剂;多金属;选矿废水;氟砷

据估计,每年我国矿山选矿厂生产过程中外排的废水约2亿吨,约占全国工业废水总量的十分之一,是我国工业废水排放量最多的行业之一,选矿废水的排放已成为废水污染的主要来源之一。对选矿厂废水的高校经济治理,提高选矿厂回水率,控制选矿厂废水的排放,防止废水对环境的污染和对生态平衡的破坏成为了当今环境保护研究的课题之一[1,2]。目前选矿废水处理的方法有化学沉淀法,化学絮凝法,电解法,离子交换法,生物法和吸附法等等。这些方法各有其缺陷,从而限制了它们的应用,如化学沉淀法,在低的氟砷浓度下,氟砷的化学沉淀物很难生成,从而导致选矿废水中的氟砷很难进一步去除,从而达到深度处理的目的;又如电化学(电絮凝)技术,虽可以同时去除多种重金属离子及有害污染物,但其流程复杂,成本较高。生物制剂协同氧化技术是近年来发展起来的选矿废水处理技术,具有流程简单,效果好,无二次污染等优点[3-6]。某多金属矿山选矿厂生产过程中产生的废水氟砷达不到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类水体水质标准要求(As<0.05mg/L,F<1.0mg/L)。本文针对该选矿厂废水的特征,利用生物制剂协同氧化技术对该废水进行深度处理,以达到排放标准。

1生物制剂机理

生物制剂是以硫杆菌为主的复合功能菌群代谢产物与其它无机化合物进行组分设计,富含大量巯基、羟基、羧基、氨基等功能基团的水处理剂。通过生物制剂多基团的配合作用与重金属离子形成稳定的重金属配合物,实现重金属离子铜、铅、锌、镉、砷等的同时高效净化;通过协同氧化技术,实现废水中COD等的深度降解;通过用碱调节pH值,协同脱钙。因生物制剂兼有高效絮凝作用,当重金属配合物水解形成颗粒后很快絮凝成团,实现渣水的高效分离。

2试验研究

2.1选矿厂水质情况及试验流程

对云南某矿山尾矿库水质情况进行分析,分析结果见表1。由表1可知,该尾矿库水质砷含量为0.076mg/L,氟含量5.10mg/L,达不到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类水体水质标准要求,其余均符合排放标准。根据该矿山水质的特点,采用生物制剂协同氧化技术进行处理,试验流程详见图1。选矿厂废水经过生物制剂反应、碱液反应和PAM反应,最终浓密得到清水,浓密的底泥直接排放至尾矿库。

2.2试验研究

控制尾矿库废水进水流量约30m3/h(日处理量720m3),将生物制剂按设定的流量添加进入生物制剂反应池(有一级和二级反应池)进行充分反应,生物制剂反应池水自流至碱液反应池充分与碱液反应,再流入PAM反应池,最后流入浓密池进行水-渣沉降分离,浓密池溢流水合格后进行排放,底泥直接排入尾矿库中。试验过程中每4小时取一次水样进行分析。对于该矿山尾矿库废水来说,As是主要的污染物之一,是生物制剂深度处理工艺的处理对象之一,也是万龙山废水工业化试验的核心考核指标之一。其进出水前后的As浓度对比表现如下图2所示。在试验过程中,进水中的砷基本维持在0.04~0.08mg/L(大部分时间含砷高于排放标准),当生物制剂、氢氧化钠和PAM分别按照1.5kg/m3、0.1kg/m3和1g/m3进行添加时,出水砷基本维持在0.01mg/L以下,甚至痕量,远远低于0.05mg/L的排放标准。可见,生物制剂深度处理工艺对于尾矿库废水中的砷有稳定的去除效果。图3处理前后水样含F对比F也是主要的污染物之一,是生物制剂深度处理工艺的处理对象之一,也是该废水外排工业化试验的核心考核指标之一。试验进出水前后的F浓度对比表现图3所示。由图3分析可知,在试验中,进水中的氟基本维持在5mg/L左右,当生物制剂、氢氧化钠和PAM分别按照1.5kg/m3、0.1kg/m3和1g/m3进行添加时,出水氟基本维持在0.6~0.8mg/L,稳定低于1mg/L。可见,生物制剂深度处理工艺对于尾矿库废水中的氟有稳定的去除效果。进水pH在7左右,但是在试验过程中添加了生物制剂、氢氧化钠和PAM(絮凝剂)等药剂,对水的pH值有一定的影响,因此对出水的pH值进行化验跟踪,出水的pH跟踪结果见图4。从跟踪数据显示来看,该矿山水体pH在6.5~7.5之间波动。从对试验的出水pH来看,万龙山尾矿库废水采用生物制剂深度处理工艺,在脱除氟、砷之后,出水的pH始终稳定保持在6~8之间,完全满足国家排放标准要求的6~9。

2.3成本估算

外排水处理站按24小时连续运行,运营人员共计3名。人工费用按照10万元/人•年,年运行按330天计:运行人工成本=3×100000/(2000×330)=0.45(元/m3);系统运行时,主要耗电设备包括:废水提升泵、液碱反应池搅拌机、液碱和PAM配制槽电机、空压机和药剂投加泵,每天耗电约1900kWh,电费按0.35元/度计算:运行电费成本=1900×0.35/2000=0.33(元/m3)总成本=3.67+0.45+0.33=4.45元/m

3结论

(1)通过试验验证,生物制剂协同氧化技术处理选矿厂生产过程产生的废水氟砷的治理有很好的效果,且处理成本在企业可以承受的范围内。(2)生物制剂协同氧化法进行水处理,具有工艺流程简单,工艺前端不需硫酸预处理,尾端也无需回调pH,操作简便,固液分离快等特点。

参考文献

[1]谢恩成.多金属选矿废水深度处理与回用试验研究[J].世界有色金属,2018(24):177-178.

[2]杨萍,黄金波,曾维伟.浅谈金属矿山选矿尾矿的废水处理[J].中国资源综合利用,2018,36(08):69-70+73.

[3]陈俊,刘军华,王娜.铅锌矿选矿废水处理技术进展[J].有色金属设计,2018,45(02):43-45.

[4]柴永全.选矿废水处理及回用技术探讨[J].内蒙古煤炭经济,2018(10):30-31.

[5]杨归年.选矿废水资源化处理现状研究[J].民营科技,2018(05):77.

[6]卢绿荣,陈建华,张一兵.金属选矿废水处理现状及循环利用[J].现代矿业,2018,34(02):100-102

作者:卢致明 韩彬 张亮亮 李前进 单位:云南华联锌铟股份有限公司

多金属选矿废水处理生物制剂的应用责任编辑:张雨    阅读:人次