福建省某礦山露天采場礦坑廢水的處理

劉曉翠

(福建省連城錳礦有限責任公司，福建 連城 366215)

福建省某露天礦山地屬溫濕多雨亞熱帶潮濕氣候地區(qū)，年降雨量在2 000 mm左右，該礦山露天采場屬于低山丘陵地形，當?shù)厍治g基準面標高42 m。礦體大部分埋藏于侵蝕基準面和地下水以下。礦床充水巖層為船山組砂礫巖、角礫狀灰?guī)r和錳礦層半風化帶，區(qū)內斷裂結構十分發(fā)育，斷層破碎帶廣泛發(fā)達，小斷層常見，多為滲透水。大氣降水為地下水補給的主要來源，也是礦坑充水的主要來源。采礦場集水面積約為 0.51 km2［1］。綜上所述，礦區(qū)每年形成大量含有多種重金屬的礦坑廢水，為了綜合利用水資源，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，同時保護周邊生態(tài)環(huán)境，對該礦坑廢水進行處理是必要的。

1 礦坑水水質及排放標準

該露天采場礦床賦存有豐富的錳、鉛、鋅等多金屬硫化礦，在與雨水、地下水經(jīng)過反應和溶解后，形成的礦坑廢水具有強酸性且富含有害金屬元素，同時水色呈紅褐色，根據(jù)GB8978－1996《污水綜合排放標準》，礦坑水水質與排放標準對比見表1［2］。

表1 礦坑水水質及排放標準

表1表明:廢水中除了Pb達標，其余項目均超標2.45 ～226.85 倍，pH 值為2.5，屬強酸性水，雨季時呈渾濁狀，富含大量懸浮物。該廢水若不進行處理，將難以用于生產，同時會對下游生態(tài)環(huán)境造成危害。

2 礦坑水處理方案

2.1 處理規(guī)模設計

根據(jù)企業(yè)及相關機構對排水量的現(xiàn)場測量，在雨季期間，礦坑排水量為20.23 m3/h，排土場排水量為25.67 m3/h，兩處合計排水量為 45.9 m3/h。因此該礦坑廢水處理設計規(guī)模為1 150 m3/d，即48 m3/h。

2.2 廢水處理重點

礦坑廢水中的Cd、Pb、Cu和Zn等污染物均可通過中和、絮凝沉淀和過濾的工藝流程去除［3］。但以下兩個難點需要重點解決。

1)錳的去除

錳主要以二價錳為主，雖然可通過曝氣氧化工藝將二價錳大部分氧化成四價錳，再通過絮凝沉淀而去除，但是其去除率達到90%后，隨著曝氣時間延長，去除率增加較為緩慢。方案1采用聯(lián)合工藝(曝氣氧化+催化氧化+接觸氧化)，方案2采用曝氣氧化工藝，實驗對比結果見表2。

根據(jù)實驗對比結果得出采用催化氧化處理工藝和接觸氧化工藝可進一步提高二價錳的去除率。

2)污水脫泥

雨季時期，廢水中含有大量懸浮物，懸浮物沉淀后形成大量污泥，此類污泥的顆粒非常細，且?guī)в写罅克?，若不進行有效處理，難以對其轉運和處置。因此采用污泥重力濃縮和機械脫水的工藝，可以大幅降低污泥水分，同時形成固體狀泥餅，對轉運和處置十分有利。

表2 除錳工藝對比反應結果

2.3 廢水處理工藝流程

根據(jù)該礦坑廢水處理的研究結果，再結合現(xiàn)場條件和相關要求進行設計，礦坑水工藝流程見圖1。

圖1所示:排土場廢水由泵均勻提升與礦坑廢水匯合，自流入曝氣氧化池，同時投入石灰乳和堿液，調節(jié)廢水的pH值。廢水曝氣增加溶解氧，將二價鐵氧化成三價鐵、將二價錳氧化成四價錳;曝氣氧化池出水經(jīng)初沉池固液分離，去除廢水中的懸浮物、鎘、鉛、錳、銅和鋅;初沉池上清液自流入調整池，并投入堿液進行pH精確調整;調整池出水自流入催化氧化池，同時投加雙氧水作氧化劑，在催化填料的催化作用下，進一步氧化二氧化錳;對催化氧化池出水投加硅藻土參與絮凝反應，經(jīng)絮凝沉淀池固液分離，進一步去除懸浮物、鎘、鉛、錳、銅和鋅;絮凝沉淀池出水自流入接觸除錳濾池，經(jīng)接觸氧化和過濾去除殘余的錳。接觸除錳濾池過濾阻力較大時，由反沖泵抽吸放流池內的水進行反沖洗，恢復正常過濾能力;接觸除錳濾池出水自流入放流池，溢流水pH值達標則按規(guī)范排放，若pH值堿度超標則加酸調整pH;初沉池和絮凝沉淀池內的沉淀污泥由泵提升至污泥濃縮池進行重力濃縮，上清液回流至曝氣氧化池;濃縮池污泥由泵加壓至壓濾機進行機械脫水，泥餅裝袋外運處置，濾液回流至曝氣氧化池再次處理。

圖1 礦坑廢水處理工藝流程

2.4 廢水處理調試

廢水處理工藝流程安裝并完善后，對廢水進行調試處理，調試分6組進行，結果見表3。

表3表明:第4～6組廢水處理調試出水中金屬污染物排放達標，但是第6組pH超標，第4～5組全部達標。從處理效率和經(jīng)濟效益的角度出發(fā)，第4組調試條件反應時間和消耗藥劑都比第5組更少，且出水pH更偏中性，更適合現(xiàn)場應用。根據(jù)廢水處理調試數(shù)據(jù)，廢水經(jīng)工藝處理后，排放水各項指標均已達標，部分項目甚至遠遠低于排放標準，可以使用及合法排放。排放水與山谷徑流匯合，起到進一步稀釋作用，不會對下游用水和生態(tài)環(huán)境造成污染，同時也可直接作為礦山工業(yè)用水水源。正常運轉后，經(jīng)統(tǒng)計得出該工藝處理處理廢水成本約為2.86元/m3，相對較為經(jīng)濟。

表3 廢水處理調試結果

3 結論

該礦坑廢水處理工藝采用曝氣氧化—初沉淀—pH調整—催化氧化—絮凝沉淀接觸氧化—機械濃縮過濾的技術路線，處理后的廢水無色無味，達到GB8978－1996《污水綜合排放標準》一級水排放標準，同時可將出水應用于礦山生產，達到廢水達標排放和綜合利用的目的。廢水處理成本約為2.86元/m3，實踐證實該廢水處理工藝技術可行，且具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

［1］朱吉春，陸盛計.福建省連城錳礦4號點露天采場水的治理與利用［J］.中國錳業(yè)，2008，26(3):36－37.

［2］GB8978－1996，污水綜合排放標準［S］.

［3］馬曉軍.石灰中和法處理冶煉酸性產生的工藝優(yōu)化［J］.北方環(huán)境，2011，23(4):62－63.