CN103771630A

CN103771630A - 一种矿山酸性重金属废水处理及回用工艺

Info

Publication number: CN103771630A
Application number: CN201410061712.4A
Authority: CN
Inventors: 赵伟荣; 冯文杰
Original assignee: HANGZHOU SHUANGBO ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU SHUANGBO ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2014-05-07

Abstract

本发明公开了一种矿山酸性重金属废水处理工艺，包括：将矿山酸性重金属废水收集后引入一个一体化反应沉淀系统，完成加药、搅拌、反应、絮凝和沉淀过程；反应池中的上清液经活性炭处理后可作清洗水回用；反应池下部污泥浆液浓缩后制成泥饼外运处理。矿山酸性重金属废水经本发明工艺处理后能作回用，不但减少了污染的排放，还节约了水资源的使用量。

Description

一种矿山酸性重金属废水处理及回用工艺

技术领域

本发明涉及一种矿山酸性重金属废水处理及回用工艺，具体为废水中铁、铜、镍离子及氟离子的去除方法，属于污水治理和中水回用领域。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，人类对矿产资源的需求量日益增加，在矿产资源的开采和加工过程中所产生的工业废水的排放量也随之增加。据统计，我国各类矿山废水的排放量约占全国工业废水总排放量的10％左右，矿山废水已成为我国亟需解决的工业污染之一。

矿山废水中危害程度最大的是矿山酸性废水(AMD)，主要是由矿物在开采、运输、选矿、废石排放和尾矿贮存等过程中经空气、降水和菌的氧化作用形成的。该类矿山废水含有高浓度的重金属离子和较低的pH值，不经处理直接排放将严重威胁周边环境安全和生态系统，给人们的生产和生活造成巨大损失。

关于矿山酸性废水的国内已有不少专利，公开了一些有效的处理工艺。

中国发明专利201210150124.9公开了一种矿山酸性废水的处理方法，采用木炭、碳酸钙、纤维对矿山酸性废水进行过滤；木炭、碳酸钙、纤维各过滤层厚度均不低于10mm。该方法可将矿山酸性废水pH调节至6～8之间，达到矿山废水pH排放的国家标准，并且可将锑矿井废水中锑含量降到0.5mg/L以下。

中国发明专利201210150124.9公开了一种处理矿山酸性废水的工艺方法，其步骤为：一级沉淀；一级过滤；二级沉淀；二级过滤。该方法可将矿山酸性废水pH调节至6～8之间，达到了矿山废水pH排放的国家标准，并且可将锑矿井废水中锑含量降到《贵州省环境污染物排放标准》规定的0.5mg/L以下。

中国发明专利201010589082.X涉及一种矿山废水治理方法，包括：(1)将矿山酸性废水与选矿浮选废水以体积比1∶1～2∶1混合，搅拌使废水混合均匀后加入H₂O₂，继续搅拌待反应完毕后静置分层；(2)取上述静置分层后的上清液加入石灰乳调节废水的pH值至6.0～8.0，产生沉淀后加入PAM溶液，搅拌后静置分层，上清液即可达标排放。

中国发明专利201310080351.3公开了一种连续式矿山酸性废水处理系统及处理方法，该系统包括两组相同的且相并联的处理池，经管道连接在处理池出口的缓冲池和设置在缓冲池出口的排水渠。该发明采用溢流的方式对矿山酸性废水进行逐级处理，在整个处理工艺中，能保证沉淀的同时上清液也能及时溢流，缩短了处理时间，提升效率；采用溢流的逐级处理方式，能耗和投资成本低、处理过程易控制；采用碳酸钙中和废水，不会产生二次污染。

发明内容

本发明公开了一种矿山酸性重金属废水处理及回用工艺，该工艺所需设备少，操作简单、经济可行，处理后的水中重金属离子及SS的含量符合《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)标准要求，可作为采矿生产中的清洗水使用。

一种矿山酸性重金属废水处理及回用工艺包括以下特征步骤。

(1)将矿山酸性废水收集于一个废水储存池，然后通过泵引入反应池。在搅拌状态下，往废水中加入一定量的质量分数为10％的NaOH溶液，将废水的pH值调至8左右，出现Fe(OH)₃、Cu(OH)₂和Ni(OH)₂沉淀物。

(2)搅拌状态下，继续往废水中投加一定量的质量分数为1％Na₂S溶液和质量分数为1％CaCl₂溶液，废水中存留少量Cu²⁺和Ni²⁺与S^2-生产CuS和NiS沉淀；废水中F^-与Ca²⁺反应生成CaF₂沉淀。单位时间内投加的Na₂S摩尔量与单位时间内处理的废水量中残留的Cu²⁺和Ni²⁺摩尔量的比值在1.5～4之间。单位时间内投加CaCl₂的摩尔量与单位时间处理的废水量含有的F^-的摩尔量基本相当。

(3)除去废水中的金属离子和氟离子后，废水自流进入另一个反应池，搅拌状态下，往废水中分别投加一定量的FeCl₃溶液、PAC和PAM溶液。Fe³⁺与废水中多余的S^2-反应生成Fe₂S₃沉淀，多余的Fe³⁺在弱碱性水环境中形成Fe(OH)₃沉淀；废水中的沉淀物及悬浮颗粒物通过吸附、桥架、交联和网捕等作用生成絮状沉淀。单位时间内投加的FeCl₃摩尔量为单位时间中投加Na₂S过量摩尔量的2/3～1。PAC的投加量为20～80g/吨废水，PAM投加量为1～10g/吨废水。

(4)充分搅拌，反应完全后，废水通过自流进入斜管沉淀池内，进行固液分离过程。斜管沉淀池上部清液可做生产工艺中清洗水使用；斜管沉淀池下部污泥浆液经污泥浓缩罐进一步浓缩后经板框压滤机制成泥饼外运处理。

(5)污泥浓缩罐的上清液和板框压滤机的滤液收集回流至废水储存池。

本发明的原理：利用Fe(OH)₃、Cu(OH)₂、Ni(OH)₂、CaF₂和Fe₂S₃化合物溶度积常数非常小的特性，通过改变pH值或投加特定药剂与废水中金属离子反应形成沉淀；然后投加PAC和PAM将废水中沉淀物和悬浮颗粒物絮凝沉淀，最后进行固液分离。

本发明创新点：1)提供了一种将废水中铁、铜、镍等金属离子和氟离子等污染因子同时高效去除的处理方法；2)在弱碱性条件下，加入FeCl₃溶液，去除废水中多余的S^2-，多余的Fe³⁺与OH^-反应生成Fe(OH)₃沉淀，确保废水中S^2-符合排放要求。3)处理后的水主要污染物指标达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)标准，进行中水回用，节约水资源用量。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图中：1、废水储存池；2、反应池一；3、反应池二；4、斜管沉淀池；5、污泥浓缩罐；6、板框压滤机；7、活性炭过滤罐；8、泵；9、螺杆泵；10、NaOH溶液罐；11、Na₂S溶液罐；12、CaCl₂溶液罐；13、FeCl₃溶液罐；14、PAC溶液罐；15、PAM溶液罐。

具体实施方式

如图1所示。矿山企业生产工艺中间歇产生的酸性重金属废水收集于废水储存池1中，通过泵7将废水泵入反应池一2。搅拌状态下，通过NaOH溶液罐10加入NaOH溶液，调节废水pH值至8左右，废水中产生Fe(OH)₃、Cu(OH)₂和Ni(OH)₂沉淀物。通过Na₂S溶液罐11和CaCl₂溶液罐12加入一定量的Na₂S溶液和CaCl₂溶液，废水中废水中存留少量Cu²⁺和Ni²⁺与S^2-生产CuS和NiS沉淀，废水中F^-与Ca²⁺反应生成CaF₂沉淀。完成上述过程后，废水通过自流进入反应池二3。搅拌状态下，通过FeCl₃溶液罐13加入一定量的FeCl₃溶液，Fe³⁺与废水中多余的S^2-反应生成Fe₂S₃沉淀。通过PAC溶液罐14和PAM溶液罐15先后加入PAC、PAM溶液，废水中的沉淀物及细小颗粒物通过吸附、桥架和交联等作用生成絮状沉淀。完成反应过程后的废水自流进入斜管沉淀池4，进行固液分离过程。斜管沉淀池上部出水经活性炭过滤罐7处理后作生产工艺清洗水回用；斜管沉淀池下部污泥浆液经污泥浓缩罐5浓缩后，由螺杆泵8将浓缩污泥浆液泵入板框压滤机6制成泥饼外运处理。污泥浓缩罐的上清液和板框压滤机的滤液收集回流至废水储存池1。

实施例1

某矿业企业排放酸性重金属废水80t/d，具体水质指标如下：

单位：mg/L

水质指标

pH

铁

铜

镍

氟离子

COD

SS

废水

2～3

45～110

35～80

20～60

300～600

80～150

100～250

采用本发明工艺对废水进行处理，具体将废水引入一个一体化反应沉淀系统，然后完成加药、搅拌、反应、絮凝和沉淀过程后，上清液再经活性炭过滤罐处理。经第三方专业机构监测，处理后水质如下表所示：

单位：mg/L

水质指标

pH

铁

铜

镍

氟离子

COD

SS

废水

7.5～9.0

0.4～0.5

0.1～0.3

0.1～0.4

1～1.5

45～55

11～13

该水质符合《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)的要求，可作清洗水回用。

实施例2

某矿业企业排放酸性重金属废水50t/d，具体水质指标如下：

单位：mg/L

水质指标

pH

铁

铜

镍

氟离子

COD

SS

废水

1～2

30～75

20～55

40～70

400～900

50～110

180～350

使用本发明工艺，将废水引入一个一体化反应沉淀系统，然后完成加药、搅拌、反应、絮凝和沉淀过程后，上清液再经活性炭过滤罐处理。经当地环保局监测，活性炭过滤罐出口水质指标见下表。

单位：mg/L

水质指标

pH

铁

铜

镍

氟离子

COD

SS

废水

7.5～8.5

0.3～0.6

0.1～0.2

0.3～0.5

0.7～1.5

35～40

6～8

该水质符合《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)的要求，可作清洗水在企业生产工艺中重复使用。

Claims

1.一种矿山酸性重金属废水处理及回用工艺，包括：将矿山酸性废水收集后引入一个一体化反应沉淀系统，完成加药、搅拌、反应、絮凝和沉淀过程；而后，上清液经活性炭处理后作生产洗涤用水回用；下部污泥浆液经浓缩后制成泥饼外运处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：该废水中含铁、铜和镍等金属离子和氟离子，pH值在1～3之间。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：废水中铁离子含量为30～110mg/L；铜离子含量为20～80mg/L；镍离子含量为20～70mg/L；氟离子含量为300～900mg/L；COD为50～150mg/L；SS为100～350mg/L。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在搅拌状态下往废水加入NaOH溶液，pH值调至8左右，废水中出现含Fe(OH)₃、Cu(OH)₂和Ni(OH)₂沉淀物。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：废水在pH值为8左右时，加入一定量的Na₂S溶液和CaCl₂溶液；废水中残留少量Cu²⁺和Ni²⁺与S^2-生产CuS和NiS沉淀；废水中F^-与Ca²⁺反应生成CaF₂沉淀。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：搅拌状态下，加入一定量FeCl₃溶液，与废水中多余的S^2-反应生成Fe₂S₃沉淀，多余的Fe³⁺与OH^-反应生成Fe(OH)₃沉淀；继续往废水中分别投加一定量的PAC和PAM溶液，废水中的沉淀物及细小颗粒物通过吸附、桥架、交联和网捕等作用生成絮状沉淀。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：斜管沉淀池内，废水进行固液分离，斜管沉淀池上部清液用作生产工艺中清洗水使用；斜管沉淀池下部污泥浆液经污泥浓缩罐进一步浓缩后经板框压滤机制成泥饼外运处理，滤液回流处理。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：污泥浆液经板框压滤机制成泥饼为危废，需按危废管理规定处置；污泥浓缩罐的上清液和板框压滤机的滤液回流至废水储存池。