CN102795728A

CN102795728A - 一种有色金属行业含重金属酸性废水的处理方法

Info

Publication number: CN102795728A
Application number: CN2012103234172A
Authority: CN
Inventors: 席北斗; 何连生; 宋博宇; 林振; 管伟雄; 孟睿
Original assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Current assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2012-11-28

Abstract

一种有色金属行业含重金属酸性废水的处理方法，采用尾矿砂浆中和-硫化-混凝组合工艺，其主要流程为：先用尾矿砂浆对含重金属的酸性废水进行中和、吸附，然后用Na₂S与酸性废水中剩余重金属发生硫化反应，并以FeSO₄作为混凝剂、聚丙烯酰胺作为助凝剂混凝沉淀，使酸性废水中的H⁺得到中和，去除废水中的重金属。本发明利用采选矿产生的尾矿砂浆，极大限度的减少了企业在废水处置上的资金投入，同时减少了企业固体废物产生量，废水中的酸度能够得到有效的中和，重金属能够得到有效的去除。

Description

一种有色金属行业含重金属酸性废水的处理方法

技术领域

本发明属于环保领域水处理领域，更具体地涉及一种采用中和-硫化-混凝组合工艺处理有色金属行业含重金属酸性废水的方法。

技术背景

有色金属行业在金属矿山开采、选矿、冶炼等过程中会产生pH较低且含有重金属的酸性废水，如不经处理，会腐蚀下水管道、水工构筑物等基础设施，其中的重金属会严重污染地表水、地下水或土壤，影响动植物的生长繁殖和农作物的生长，对环境质量和人体健康造成巨大的危害。

针对含重金属酸性废水常用的处理方法主要有三类：

(1)将废水中重金属离子通过化学反应而去除。包括化学沉淀、氧化还原、高分子重金属捕集剂法等；

(2)在不改变重金属化学形态的前提下，对其进行吸附、浓缩和分离等作用从水体中去除。包括吸附、离子交换、膜分离等方法；

(3)藻类、真菌及细菌等生物通过生物絮凝、生物吸附、植物吸收等作用去除废水中重金属。

化学沉淀法是目前发展时间最长，工艺较成熟、最有效且应用范围最广的一种去除重金属的方法。但是化学沉淀法也有其局限性，如需要的药品量较大，花费较高；某些重金属形成的沉淀颗粒较小，不易沉淀；某些类型的沉淀物(如氢氧化物沉淀)不够紧密，造成沉淀污泥量较大，不利于处置等。

一般的有色金属冶炼企业在采、选矿的过程中往往会产生大量的尾矿砂，该尾矿砂一般颗粒较细且含有丰富的碱性物质，不但能发生中和、沉淀等反应，还能吸附废水中悬浮物质。如果充分利用尾矿砂的作用去除废水中的重金属并中和废水中的H+，将会减少化学药品的使用，减少企业内部废物的产生，减少在废水处置过程中的资金投入，具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有色金属行业含重金属酸性废水的处理方法，充分利用尾矿砂的作用去除废水中的重金属并中和废水中的H⁺，减少化学药品的使用，减少企业内部废物的产生，减少在废水处置过程中的资金投入。

为实现上述目的，本发明提供的有色金属行业含重金属酸性废水的处理方法，采用尾矿砂浆中和-硫化-混凝组合工艺，其主要流程为：

先用尾矿砂浆对含重金属的酸性废水进行中和、吸附，然后用Na₂S与酸性废水中剩余重金属发生硫化反应，并以FeSO₄作为混凝剂、聚丙烯酰胺作为助凝剂混凝沉淀，使酸性废水中的H⁺得到中和，去除废水中的重金属。

所述的处理方法，其中，尾矿砂浆为有色金属行业采矿和选矿过程中产生的废弃尾矿砂，尾矿砂浆与酸性废水的混合比在8∶1-14∶1范围内。

所述的处理方法，其中，Na₂S为质量浓度2％-10％的溶液，Na₂S溶液与酸性废水体积比在0.2-0.8范围内。

所述的处理方法，其中，FeSO₄为质量浓度3％～8％的溶液，FeSO₄溶液与酸性废水体积比为0.03-0.08。

所述的处理方法，其中，聚丙烯酰胺助凝剂为质量浓度0.1-0.4％的溶液，聚丙烯酰胺溶液的投加量为10-20L/m³。

本发明的特点是：

1)充分利用采、选矿过程中产生的尾矿砂浆的作用，极大的减少了化学药品的使用，同时减少了水处理资金的投入。

2)利用尾矿砂浆替代常规中和药剂(如石灰等)，减少了企业的固体废物产生量，进而减少了其固体废物管理的资金投入。

3)能够去除多种重金属，操作过程简便。

4)对于COD等其他污染物也有一定的去除效果。

附图说明

图1为本发明处理含重金属酸性废水的流程图。

图2为本发明装置示意图。

具体实施方式

本发明根据“以废治废”的原则，充分利用尾矿砂的作用，围绕中和、硫化、混凝等三个关键过程，提出一种有色金属行业含重金属酸性废水的处理方法。

本发明是针对有色金属行业产生的含重金属酸性废水难以处理，资金投入较大，不易操作管理等问题，提供一种经济、有效且充分利用废物资源的方法，有效去除废水中的重金属并中和废水中的H⁺。

本发明的技术方案是：尾矿砂浆中含有大量的碱性物质，可以和酸性废水中的H⁺发生中和反应而提高废水的pH；重金属会与碱性物质溶于水后产生的羟基反应生成难溶物；尾矿砂浆粒径较小，且会产生Mg(OH)₂等物质，具有较强吸附性能，能够吸附废水中的重金属；S^2-与重金属反应生成溶度积比重金属的氢氧化物还要小的沉淀，可以有效去除剩余的重金属；FeSO₄是一种常用的混凝剂，在pH为3.0～13.0时，会生成水合氧化铁，其与溶液中的悬浮物或胶体发生网捕和卷扫的作用而促使水中杂质絮凝。

具体地，本发明采取的技术方案如下：

1)将尾矿砂浆和酸性废水按照一定比例混合，泥水的体积比在8∶1-14∶1范围内。

2)向酸性废水与尾矿砂浆的混合液中加入Na₂S溶液并进行机械搅拌。Na₂S质量浓度为2％-10％，与酸性废水的体积比在0.2-0.8范围内。

3)向步骤2的混合液中加入FeSO₄溶液并进行机械搅拌。FeSO₄溶液质量浓度为3％-8％，与酸性废水投加比例为0.03-0.08。

4)在混合液与FeSO₄充分反应后，加入聚丙烯酰胺(PAM)溶液作为助凝剂，进行搅拌絮凝，PAM溶液质量浓度为0.1-0.4％，投加量为10-20L/m³。

5)将经混凝处理后的混合液输入渣浆储槽进行泥水分离，水中的H+和重金属可以得到有效的去除。

以下结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

将某有色金属冶炼企业经预处理后的含重金属酸性废水作为研究对象，该废水镍的浓度为1.84mg/L，铜的浓度为3.09mg/L，铅的浓度为3.36mg/L，砷的浓度为24.46mg/L，镉的浓度为0.46mg/L，pH为1.06，COD为290mg/L。

请结合图1和图2。

1)将酸性废水储罐1中的酸性废水和尾矿砂浆储罐2中的尾矿砂浆按体积比12∶1的经过比例管式混合器3(DN50)混合，进行中和反应。

2)中和反应的混合液进入1#反应罐4，加入Na₂S溶液并机械搅拌，进行硫化反应；Na₂S质量浓度为5％，与酸性废水配比在0.3；反应时间没有严格要求，待硫化反应完全即可。

3)经步骤2硫化反应后的混合液进入2#反应罐5，加入FeSO₄溶液并机械搅拌，进行混凝反应；FeSO₄溶液的质量浓度为5％，与酸性废水投加比例为0.05，反应时间没有严格要求，待混凝完全即可。

4)经步骤3混凝后的混合液进入3#反应罐6，加入助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)溶液，搅拌后沉淀，PAM溶液质量浓度为0.24％，投加量为15L/m³。

5)沉淀后的混合液进入渣浆储槽7进行泥水分离。

经过上述操作，酸性废水中的H⁺和重金属可以得到有效的去除。泥水分离后，出水水质为：总镍为0.0098mg/L，总铜的浓度为0.0099mg/L，总铅的浓度为0.0049mg/L，总砷的浓度为0.132mg/L，总镉的浓度为0.0002mg/L，pH为7.32，COD为70mg/L，满足《铜、钴、镍工业污染物排放标准》(GB 25476-2010)。

本发明的装置中(见图2)，酸性废水储罐的材质为聚乙烯(PE)。尾矿砂浆储罐2的材质为钢衬玻璃钢(FRP)。管式混合器3(DN50)的材质为钢衬钢滚涂聚烯烃(PO)。1#反应罐4、2#反应罐5和3#反应罐6的材质为钢衬玻璃钢(FRP)。

Claims

1.一种有色金属行业含重金属酸性废水的处理方法，采用尾矿砂浆中和-硫化-混凝组合工艺，其主要流程为：

2.如权利要求1所述的处理方法，其中，尾矿砂浆为有色金属行业采矿和选矿过程中产生的废弃尾矿砂，尾矿砂浆与酸性废水的质量比在8∶1-14∶1范围内。

3.如权利要求1所述的处理方法，其中，Na₂S为质量浓度2％-10％的溶液，Na₂S溶液与酸性废水体积比在0.2-0.8。

4.如权利要求1所述的处理方法，其中，FeSO₄为质量浓度3％～8％的溶液，FeSO₄溶液与酸性废水体积比为0.03-0.08。

5.如权利要求1所述的处理方法，其中，聚丙烯酰胺助凝剂为质量浓度0.1-0.4％的溶液，聚丙烯酰胺溶液的投加量为10-20L/m³。