CN110407359A

CN110407359A - 一种采选矿废水处理方法

Info

Publication number: CN110407359A
Application number: CN201910731710.4A
Authority: CN
Inventors: 孙文科; 石柯
Original assignee: Changsha Raj Energy Polytron Technologies Inc
Current assignee: Changsha Raj Energy Polytron Technologies Inc
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2019-08-08
Publication date: 2019-11-05

Abstract

本申请提供一种采选矿废水处理方法，包括以下步骤：预处理：调节废水pH值至4‑8之间，若所述废水原始pH值在4‑8之间，可不用调节；催化氧化：向所述废水中投加铁基剂和氧化剂，进行催化氧化反应，得到第一废水；水解：向所述第一废水中投加碱类进行水解反应，调节pH值至7‑9之间，得到第二废水；吸附：向所述第二废水中投加吸附剂进行吸附反应，得到第三废水；固液分离：向所述第三废水中投加絮凝剂，沉降后得到第一上清液和第一沉渣，将所述第一上清液回收利用或对外排放。本发明不仅可以同时去除废水中的多种重金属离子，还能够有效降低采选矿废水的BOD₅值，使采选矿废水经过处理后能达标排放。

Description

一种采选矿废水处理方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术及水处理技术领域，特别涉及一种采选矿废水处理方法。

背景技术

水资源严重短缺是影响我国可持续发展的重大问题，其中由环境污染导致的质量型水资源缺失尤其严重。在有色金属行业，从采矿、选矿、冶炼到产品加工的整个生产过程中，都会产生相应的废水。其中，选矿过程中产生的废水水质复杂，成分繁多，含有多种重金属离子和混杂的有机浮选药剂，如果外排将对四周生态环境产生严重的危害，如果返回流程中循环使用，则会对生产工艺和设备产生不利的影响，因此，需要选择适宜的处理方法对采选矿废水进行处理。

目前对于采选矿废水的处理方法主要有化学法、物理化学法、氧化法和生化法，这些处理方法虽然各自具有一定的优点，但普遍受矿山生产条件、环境条件或处理要求等因素的限制。其中，生化法对细菌的培养条件要求严格，其工艺运行不稳定，抗干扰能力差。离子交换法、活性炭吸附法、电渗析、反渗透等虽然处理效果较好，但运行费用和原材料成本相对过高，难以适应大规模的废水处理需求。除此之外，由于采选矿废水水质复杂，成分繁多，不仅包含多种有害重金属离子，其BOD值也严重超标(BOD是水体中的好氧微生物在一定温度下将水中有机物分解成无机质，这一特定时间内的氧化过程中所需要的溶解氧量。BOD越高说明好氧微生物消耗的氧量越高，微生物生长越快。在特定的时间内微生物的生长与水体中有机物的成分成正比，所以说BOD越高说明水体受到有机物的污染越严重。)。就目前的各类处理方法而言，即便能部分除去废水中的有害重金属，也很难使水中的BOD达标排放。

因此，如何提供一种工艺简单，能有效去除废水中多种重金属离子，同时使BOD₅值达标排放的采选矿废水处理方法，成为本领域技术人员亟待解决的关键问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种采选矿废水处理方法。该方法不仅可以同时去除废水中的多种重金属离子，还能够有效降低采选矿废水的BOD₅值，使采选矿废水经过处理后能达标排放。除此之外，本发明提供的方法操作简单，运行稳定，抗干扰能力强，能够适应大规模的废水处理需求，且经过该方法处理的废水出水水质良好，清澈透明。

本发明提供一种采选矿废水处理方法，包括以下步骤：

预处理：调节废水pH值至4-8之间，若所述废水原始pH值在4-8之间，可不用调节；

催化氧化：向所述废水中投加铁基剂和氧化剂，进行催化氧化反应，得到第一废水；

水解：向所述第一废水中投加碱类进行水解反应，调节pH值至7-9之间，得到第二废水；

吸附：向所述第二废水中投加吸附剂，得到第三废水。

固液分离：向所述第三废水中投加絮凝剂，沉降后得到第一上清液和第一沉渣，将所述第一上清液回收利用或对外排放。

优选的，在所述预处理过程中，通过无机酸将废水的pH值调节至4-8之间。

因为氧化反应在酸性环境中效果显著，所以废水必须是弱酸性。

水解反应的目的就是调节体系pH值，从而达到理想的处理效果和外排水pH的要求。

优选的，无机酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种。

优选的，经固液分离后得到的第一沉渣可以返回生产工艺中进行有价金属的回收利用。

优选的，所述催化氧化过程的条件为：在搅拌状态下(转速约40-60r/min)，将铁基剂和氧化剂同时投加至废水中，反应时间为20-30min。

优选的，所述的吸附剂为改性沸石粉、纳米铁、纳米二氧化钛的一种或几种。

优选的，所述吸附剂的投入量为0.2-1g/L。

优选的，所述吸附反应的时间为20-30min。

优选的，所述铁基剂为氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁的一种或几种。

优选的，所述铁基剂的含铁量大于30％。

优选的，所述氧化剂为无机过氧化物水溶液、次氯酸、次氯酸盐水溶液、氯酸盐水溶液中的一种或几种。

优选的，所述氯酸盐水溶液为氯酸钠水溶液、氯酸镁水溶液、氯酸钾水溶液中的一种或几种。

优选的，所述无机过氧化物水溶液为过氧化氢水溶液、过氧化钠水溶液、或过氧化氢碳酸钠水溶液中的一种或几种。

优选的，采用pH值小于6的氧化剂进行催化氧化反应。酸性的氧化剂更加符合催化氧化反应的要求，能够达到更好的净化效果。

优选的，所述无机过氧化物的质量浓度为25％-30％。

实际操作过程中，铁基剂与氧化剂的投加比例根据废水中污染物的浓度可灵活调整，作为优选，所述铁基剂与所述氧化剂投入量的质量比为1:1-1:5。

优选的，所述的碱类为石灰、氢氧化钠、碳酸钠的一种或几种。

优选的，所述水解反应的时间为10-20min。

优选的，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、氯化铝中的一种或几种。

优选的，所述絮凝剂的投入量为2-4g/m³。

本发明根据采选矿废水水质复杂、难处理的特点，将铁基剂与氧化剂结合对废水进行强效催化氧化处理，并进一步利用水解、吸附、固液分离过程对经过催化氧化后的废水进行深度处理。本发明将催化氧化与强效吸附相结合，不仅可以同时去除废水中的多种重金属离子，使采选矿废水中的重金属离子得到深度脱除，达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中III类水标准，同时，该方法还能够有效降低采选矿废水的BOD5值，使BOD5值降解至20mg/L以下。

除此之外，本发明提供的方法操作简单，运行稳定且成本低，抗干扰能力强，能够适应大规模的废水处理需求，且经过该方法处理的废水出水水质良好，清澈透明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合具体实施例对本申请进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1

预处理：用硫酸溶液将废水的pH值调节至7；

催化氧化：在搅拌状态下(转速为60r/min)，将氯化亚铁、过氧化氢水溶液同时投加至废水中，反应时间为30min，氯化亚铁与过氧化氢水溶液的质量比为1∶1；反应完成后，得到第一废水；

水解：向第一废水中投加氢氧化钠进行水解反应，调节混合液的pH值为9，水解反应时间为20min，得到第二废水；

吸附：向第二废水中按0.2g/L的量投加纳米二氧化钛进行吸附反应，得到第三废水；然后，向第三废水中4g/m³的量投加聚合氯化铝，沉降后经固液分离得到第一上清液和第一沉渣，将第一上清液回收利用或对外排放。

实施例2

预处理：用硫酸溶液将废水的pH值调节至6；

催化氧化：在搅拌状态下(转速为50r/min)，将硫酸铁、次氯酸水溶液同时投加至废水中，反应时间为25min，硫酸铁与次氯酸水溶液的质量比为1:2；反应完成后，得到第一废水；

水解：向第一废水中投加碳酸钠进行水解反应，调节混合液的pH值为8，水解反应时间为15min，得到第二废水；

吸附：向第二废水中按1g/L的量投加改性沸石粉进行吸附反应，得到第三废水；然后，向第三废水中4g/m³的量分别投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，沉降后经固液分离得到第一上清液和第一沉渣，将第一上清液回收利用或对外排放。

实施例3

预处理：用盐酸溶液将废水的pH值调节至5；

催化氧化：在搅拌状态下(转速为55r/min)，将聚合硫酸铁、过氧化氢水溶液同时投加至废水中，反应时间为23min，聚合硫酸铁与过氧化氢水溶液的质量比为1:5；反应完成后，得到第一废水；

水解：向第一废水中投加碳酸钠和氢氧化钠进行水解反应，调节混合液的pH值为7.6，水解反应时间为19min，得到第二废水；

吸附：向第二废水中按0.5g/L的量分别投加改性沸石粉和纳米铁进行吸附反应，得到第三废水；然后，向第三废水中2g/m³的量分别投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，沉降后经固液分离得到第一上清液和第一沉渣，将第一上清液回收利用或对外排放。

实施例4

取某典型铅锌采选企业废水为处理对象，取原水1L放入烧杯中，通过酸度计检测原水pH值为7，无需加酸调节。氯化亚铁与氧化剂按质量比1:3进行投加，在转速60r/min的情况下反应30min。之后加入氢氧化钠溶液调节体系pH值至9进行水解反应，水解反应时间为15min；再加入纳米铁吸附剂进行强效吸附，反应20min，最后加入絮凝剂反应10min，进行固液分离。取原水和上清液水样进行检测分析，结果如下：

表1.废水处理前后BOD₅及各重金属浓度变化

由表1可以看出，经过本发明提供的采选矿废水处理方法处理后的废水，其BOD₅浓度、Pb浓度、Zn浓度、Cd浓度、Hg浓度、以及As浓度均明显下降，说明通过本发明提供的方法不仅可以同时去除废水中的多种重金属离子，使采选矿废水中的重金属离子得到深度脱除，达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中III类水标准，同时，该方法还能够有效降低采选矿废水的BOD₅值，使BOD₅值降解至20mg/L以下。

实施例5

以某典型铅锌采选企业废水为处理对象，控制废水流量为1m³/h进行中试试验。进水pH值为7-8，无需通过加酸来调节进水pH值。将硫酸亚铁与氧化剂通过计量泵投加至一级反应池进行催化氧化反应，铁基剂与氧化剂质量比为1:4，控制反应pH至4-6为宜；之后，废水自流进入二级反应池，同时开启氢氧化钠溶液(浓度为2mol/L)计量泵调节反应体系的pH至8-9；废水自流进入三级反应池，同时开启吸附剂(纳米铁)计量泵进行投加；废水进入四级反应池，同时开启聚丙稀酰胺溶液(浓度为2‰)计量泵进行投加；废水处理后进入斜管沉淀池进行沉降分离，上清液溢流返回生产系统实现回用或外排，沉渣经压滤返回铅锌生产系统回收有价金属。在此运行过程中每2h取一次进、出水水样进行分析，分析指标主要有BOD₅、Pb，Zn，As，Cd，Hg。

表2.尾矿库废水处理前后BOD₅浓度

序号	原水(单位：mg/L)	出水(单位：mg/L)
			1	107	17
2	45	7
			3	42	7
4	62	9
			5	55	8
6	48	9
			7	68	6
8	63	11
			9	56	8
10	73	6
			11	68	7
12	65	11

表3.尾矿库废水处理前后Zn离子浓度

表4.尾矿库废水处理前后Cd离子浓度

序号	进水(单位：mg/L)	出水(单位：mg/L)
			1	0.101	0.003
2	0.104	0.002
			3	0.104	0.005
4	0.101	0.001
			5	0.101	0.003
6	0.112	0.001
			7	0.103	0.003
8	0.104	0.002
			9	0.114	0.004
10	0.108	0.002
			11	0.104	0.003
12	0.106	0.002

表5.尾矿库废水处理前后Hg离子浓度

表6.尾矿库废水处理前后As离子浓度

序号	进水(单位：mg/L)	出水(单位：mg/L)
			1	0.003	<0.001
2	0.002	未检出
			3	0.003	<0.001
4	0.002	<0.001
			5	0.002	<0.001
6	0.003	未检出
			7	0.004	未检出
8	0.002	<0.001
			9	0.002	<0.001
10	0.001	<0.001
			11	0.003	未检出
12	0.002	<0.001

表7.尾矿库废水处理前后Pb离子浓度

由表2至表7可以看出，经过本发明提供的采选矿废水处理方法处理后的废水，其BOD₅浓度、Pb浓度、Zn浓度、Cd浓度、Hg浓度、以及As浓度均明显下降，说明通过本发明提供的方法不仅可以同时去除废水中的多种重金属离子，使采选矿废水中的重金属离子得到深度脱除，达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中III类水标准，同时，该方法还能够有效降低采选矿废水的BOD₅值，使BOD₅值降解至20mg/L以下。另外，由于本实施例是对废水处理过程进行连续取样，由上表也可以看出，本发明提供的方法运行稳定，抗干扰能力强，能够适应大规模的废水处理需求。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种采选矿废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

吸附：向所述第二废水中投加吸附剂，得到第三废水。

2.根据权利要求1所述的采选矿废水处理方法，其特征在于，所述的吸附剂为改性沸石粉、纳米铁、纳米二氧化钛的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的采选矿废水处理方法，其特征在于，所述吸附剂的投入量为0.2-1g/L。

4.根据权利要求1所述的采选矿废水处理方法，其特征在于，所述铁基剂为氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的采选矿废水处理方法，其特征在于，所述氧化剂为无机过氧化物水溶液、次氯酸、次氯酸盐水溶液、氯酸盐水溶液中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的采选矿废水处理方法，其特征在于，所述铁基剂与所述氧化剂投入量的质量比为1:1-1:5。

7.根据权利要求1所述的采选矿废水处理方法，其特征在于，所述的碱类为石灰、氢氧化钠、碳酸钠的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的采选矿废水处理方法，其特征在于，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、氯化铝中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的采选矿废水处理方法，其特征在于，所述絮凝剂的投入量为2-4g/m³。