關(guān)于武山銅礦北礦帶廢水處理站改造的探討

宋 飛 胡劍濤

(江西銅業(yè)集團股份有限公司， 江西 九江 332000)

武山銅礦是江西銅業(yè)股份有限公司的下屬礦山之一，是一座20世紀60年代開始建設(shè)的地下開采礦山，位于江西省瑞昌市白楊鎮(zhèn)境內(nèi)。全礦分南、北兩礦帶，探明銅金屬儲量137萬t，硫儲量1226萬t，屬大型銅硫礦床。由于武山銅礦建設(shè)時間較早，隨著生產(chǎn)技術(shù)與環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，主體工程所配套的環(huán)保設(shè)施的工藝技術(shù)、設(shè)備和設(shè)施能力不平衡，不協(xié)調(diào)，在節(jié)能、綜合利用等方面需要改進。根據(jù)相關(guān)環(huán)保部門的監(jiān)測結(jié)果，目前最終排放的部分污染物（主要是水污染物）不能穩(wěn)定的達到環(huán)保要求，存在超標現(xiàn)象，表明現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施的處理能力與效果不滿足需要，隨著采選規(guī)模的逐步增大，相應(yīng)地，排放廢水、廢石等將有明顯增加，同時環(huán)境管理在改進，需要增設(shè)環(huán)保設(shè)施，改善礦山及周邊環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 北礦帶廢水站處理規(guī)模及水質(zhì)

1.1 北帶廢水站處理規(guī)模

根據(jù)生產(chǎn)部門記錄，挖潛擴產(chǎn)后北礦帶井下最小涌水量 4500m3/d，最大涌水量 5500m3/d，平均 5000m3/d；井下生產(chǎn)廢水排水量 1187m3/d，因此北礦帶井下廢水最小排放量為 5687m3/d，最大排放量達 6687m3/d，平均 6187m3/d。在北礦帶井下廢水中，現(xiàn)有1500m3/d用于選廠尾砂輸送，中和尾礦漿，進入尾礦庫水系統(tǒng)。但由于北礦帶井下廢水pH為2～3，尾礦水pH值為9～11；當尾礦水pH為9時，按尾礦庫水量為20000m3/d，僅需要20 m3/d的pH為2的北帶污水即能使pH達到7；當尾礦水pH為11時，按尾礦水量為20000m3/d，1500m3/d的pH為3的北帶污水方僅能使pH達到10.9。其波動性太大，在實際運行中難以掌控；且根據(jù)實際運行效果來看，此股廢水常造成尾礦庫水酸化，給輸送管道及設(shè)備帶來腐蝕。因此項目可研報告取消北帶井下廢水中和選廠尾礦水，則北帶井下廢水為平均6187 m3/d完全進入北帶廢水站。

B、另在暴雨期間，為了保證老污水塘不溢流外排，則需要將暴雨期間老污水塘不能貯存的廢水（640m3/d）排入北帶廢水站進行處理后達標排放。則北帶廢水站的處理水量范圍為 6327 m3/d（5687m3/d +640m3/d ）～7327 m3/d（6687m3/d+640m3/d ），平均6827 m3/d。因此，北帶廢水站的規(guī)模應(yīng)為7000 m3/d。

1.2 北帶廢水站進、出水水質(zhì)。

北帶廢水站正常狀況下處理的是北礦帶礦坑廢水，另在暴雨期間增加處理老污水塘不能儲存的廢水。

武山銅礦北礦帶井下廢水和南橋排口水質(zhì)一覽表（單位：mg/L，pH無量綱）

2 北帶廢水站擴容改造工藝選擇

重金屬廢水的處理方法有化學(xué)沉淀法、離子交換樹脂法、吸附法、電解法、活性炭吸附法、腐殖酸樹脂吸附法、斜發(fā)沸石吸附法、麥飯石吸附法、反滲透法、電滲析法、蒸發(fā)濃縮法、生物法等等，這些處理方法都是將廢水中的重金屬轉(zhuǎn)化成沉淀或是富集的形式，對這些物質(zhì)最終的處置，通常是進行回收或安全填埋。由于直接對重金屬回收的廢水處理工藝，目前在經(jīng)濟上大多無法承受，考慮企業(yè)承受能力，使廢水達到環(huán)境保護要求，便于運行操作，化學(xué)沉淀處理方法是首選。將來根據(jù)技術(shù)和經(jīng)濟條件，預(yù)留電滲析法、捕收劑法等，進行金屬回收。

重金屬廢水化學(xué)沉淀法，目前主要有中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體法，項目可研報告從處理工藝、處理效果等多方面比較它們的優(yōu)缺點后，得出目前采用石灰中和沉淀是一種可行及經(jīng)濟的工藝方法。

另根據(jù)武山銅礦試驗數(shù)據(jù)：北礦帶井下廢水在pH調(diào)整為9～11的情況下進行混凝沉淀處理后，外排廢水的各項指標（除pH外）均可滿足《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標準》；在pH調(diào)整為6～9的情況下混凝沉淀，污染物Cu、Zn及SS部分時段會超標。因此本方案在參考武山銅礦試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出以下幾種備選方案：

方案Ⅰ：傳統(tǒng)酸性廢水中和沉淀法。北礦帶井下水的主要污染為 Cu、Zn及SS超標，最佳的處理方法是加入OH-讓其生成氫氧化物沉淀?？紤]到NaOH調(diào)節(jié)礦山廢水pH值時，存在pH較難控制以及成本比較高的特點，一般采用石灰乳（即Ca（OH）2溶液）調(diào)節(jié)pH值，但石灰乳調(diào)節(jié)pH值存在管道結(jié)垢的問題。

方案Ⅱ：HDS處理工藝----即高效底泥循環(huán)回流技術(shù)。其在傳統(tǒng)處理工藝的基礎(chǔ)上融入了晶種循環(huán)處理技術(shù)，也即底泥回流系統(tǒng)；增加了藥劑/底泥混合系統(tǒng)，濃縮池底泥回流后與中和藥劑在藥劑底泥混合池中混合，促進中和藥劑石灰顆粒在回流沉淀物上的凝結(jié)，增加沉淀顆粒粒徑和污泥密度，同時通過石灰的添加調(diào)節(jié)混合池pH值。混合池溢流進入快速反應(yīng)池（RMT）與酸性廢水發(fā)生中和反應(yīng)，污泥也進入中和反應(yīng)池，完成進一步的中和反應(yīng)。通常反應(yīng)過程中要鼓入空氣進行曝氣，氧化廢水中的亞鐵，產(chǎn)生共沉作用。中和反應(yīng)池溢流水進入絮凝池，使中和污泥形成絮體，提高在澄清池中的沉降性能。澄清池沉降污泥一部分外排（高效濃密池）進尾礦庫，一部分進入底泥循環(huán)系統(tǒng)，進一步循環(huán)利用。

HDS處理技術(shù)在世界范圍內(nèi)的多數(shù)礦山都有廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)，江西德興銅礦與加拿大PRA公司合作，開展了利用HDS技術(shù)處理礦山酸性廢水的改造，已經(jīng)取得了較好的效果，生產(chǎn)實踐中可有效的延長設(shè)備的使用周期。

與方案Ⅰ相比，方案Ⅱ投資運行成本相對較高，但其克服了方案Ⅰ的缺點，減小了底流的量，且經(jīng)過德興銅礦生產(chǎn)運營實例檢驗，可研已經(jīng)推薦采用方案Ⅱ。

反應(yīng)中主要的控制參數(shù)為pH值，pH值的控制關(guān)系到廢水能否達標排放，從現(xiàn)有北帶廢水站運行系統(tǒng)可得出，在pH=9～10左右，絮凝沉淀效果比較好，金屬離子去除效果較好。為了使廢水能夠穩(wěn)定達標，滿足《銅鎳鈷工業(yè)污染物排放標準》。本工藝pH調(diào)節(jié)分二段進行反應(yīng)：第一段先用石灰/液堿將pH控制在9～10，生成 Fe（OH）3和 Cu（OH）2等，再絮凝沉淀；第二段即對沉淀池出水進行 pH回調(diào)，將出水pH控制在6～9。

3 改造后期效果

處理后的廢水部分提升至新建高位廢水回用池回用于選廠尾砂分級稀釋、北礦帶井下膠結(jié)充填等處，多余部分pH回調(diào)至6～9后達標排放。目前井下廢水全部泵入選廠1800m3水池：一部分用于中和尾礦漿，隨尾礦排入尾礦庫；一部分進入沉淀池中，經(jīng)自然沉淀后由南橋排口排入南橋河，最終排入赤湖；其它廢水部分泵入北礦帶廢水處理站處理，部分隨北礦帶廢水站出水由南橋排口排入南橋河，最終排入赤湖。本方案擴大北礦帶廢水站處理能力之后，北礦帶井下廢水完全進入北礦帶廢水處理站，處理達標后部分回用，其余部分由南橋排口排入南橋河，最終排入赤湖。

4 結(jié)語

礦井廢水處理系統(tǒng)優(yōu)化升級改造后，出水水質(zhì)有了明顯改善，在降低污染因子對周邊水體環(huán)境影響的同時，也減少了新鮮水的投入，節(jié)約了大量的水資源。此次廢水處理系統(tǒng)優(yōu)化升級改造的成功，不僅進一步體現(xiàn)了我礦大力開展環(huán)保工作的決心和信心，而且為我礦今后的節(jié)能減排和環(huán)保工作探索了一條新路，提供了無限的發(fā)展空間。