福建某金礦廢水處理系統(tǒng)工藝優(yōu)化研究

聶建瑞 廖梅芳

摘要：針對(duì)福建某金礦廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的漂白粉加藥量大、漂白粉和絮凝劑利用率低以及絮凝沉降效果不理想等問(wèn)題，試驗(yàn)研究了漂白粉加藥方式、絮凝劑加藥點(diǎn)及加藥量、出水酸化中和等內(nèi)容。研究結(jié)果表明，廢水處理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)工藝優(yōu)化后，漂白粉用量從平均2.06kg/m3降至1.37kg/m3，絮凝劑用量從平均10g/m3降至1g/m3，調(diào)酸用量從平均0.65kg（鹽酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3。藥劑處理成本降低約126.22萬(wàn)元/年，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

Abstract： In order to treat the problems in the running process of a goldmine wastewater treatment system in Fujian，such as a large amount of bleaching powder dosage， low utilization ratio of bleaching powder and flocculant， and poor flocculation sedimentation effect. The experimental study of bleaching powder dosing method， flocculant dosing position and the dosage， effluent acidification. The results show that： after the process optimization， the bleaching powder dosage from an average of 1.67kg/m3 to 2.36kg/m3， flocculant dosage from an average of 10g/m3 to 1g/m3， acid dosage from an average of 0.65kg （hydrochloric acid）/m3 to 0.4kg（sulphuric acid）/m3. Agent treatment cost may save 1.2622 million yuan/year， and the economic benefits is significant.

關(guān)鍵詞：廢水處理系統(tǒng);工藝優(yōu)化;藥劑處理成本;經(jīng)濟(jì)效益

Key words： wastewater treatment system;process optimization;agent treatment cost;economic benefits

中圖分類(lèi)號(hào)：X753? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）21-0289-03

1? 概述

1.1 金礦廢水處理現(xiàn)狀

黃金生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量含氰廢水，氰化物屬于劇毒物質(zhì)，直接排放會(huì)使魚(yú)類(lèi)和水生生物中毒死亡。因此，金礦山含氰廢水需處理至達(dá)標(biāo)，方可排放。

目前，金礦含氰廢水主要的處理方法包括氯氧化法、活性炭催化氧化法、臭氧氧化法、電解法、微生物分解法和自然自?xún)舴?，其中氯化氧化法是最常用的方法?/p>

福建某金礦廢水處理系統(tǒng)主要處理選礦貧液、礦山雨水等含氰、含銅廢水，設(shè)計(jì)處理能力為12000m3/d，采用漂白粉破氰和絮凝沉淀組合方法處理，處理后水質(zhì)滿(mǎn)足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求：pH值6～9，總氰、總銅濃度均小于0.5mg/L。

1.2 工藝流程圖

廢水處理系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。具體處理過(guò)程為：先往廢水中投加漂白粉進(jìn)行破氰沉銅，在溜槽中添加絮凝劑進(jìn)行絮凝，然后進(jìn)入濃密池進(jìn)行沉淀濃縮，最后上清液調(diào)酸后回用或外排，濃密池底泥送往沉淀庫(kù)堆存。

1.3 工藝原理

利用漂白粉處理含氰含銅廢水，是一種簡(jiǎn)單、成熟的方法，反應(yīng)機(jī)理分為兩部分：

該反應(yīng)與pH值無(wú)關(guān)，瞬間完成，生成有強(qiáng)烈刺激性氣味、有劇毒的氯化氰。在pH大于10時(shí)，CNCl在幾分鐘至十幾分鐘即可水解，pH值越高，水解速度越快[3，4]。

1.3.2 完全氧化反應(yīng)階段（完全氧化）

1.4 工藝參數(shù)

廢水處理過(guò)程中工藝控制較為簡(jiǎn)單，主要通過(guò)廢水中氰化物的質(zhì)量濃度來(lái)控制漂白粉的用量，并根據(jù)廢水處理量調(diào)節(jié)絮凝劑的用量。

1.5 廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

目前，該廢水處理系統(tǒng)存在諸多問(wèn)題，如漂白粉和鹽酸用量大，漂白粉、鹽酸和絮凝劑的利用率低，以及濃密池絮凝沉降效果不理想，雖然能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但總氰、總銅濃度相對(duì)偏高，外排可能導(dǎo)致氰和銅的年排放總量超標(biāo)。

2? 廢水處理系統(tǒng)工藝優(yōu)化研究

針對(duì)廢水處理系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的上述問(wèn)題，期望通過(guò)優(yōu)化廢水處理系統(tǒng)工藝條件，達(dá)到提高廢水處理效率、降低藥劑用量和減少污染物排放總量的目的，從而適應(yīng)新時(shí)代新形勢(shì)下對(duì)礦山環(huán)保工作的要求。

廢水處理系統(tǒng)工藝優(yōu)化主要從漂白粉的加藥方式、絮凝劑投加地點(diǎn)與投加量以及調(diào)酸系統(tǒng)改造等三個(gè)方面進(jìn)行研究。

2.1 漂白粉加藥方式

優(yōu)化前，廢水處理系統(tǒng)系統(tǒng)采用一段加藥方式，即通過(guò)廢水中總氰（氰根與含氰絡(luò)合物的總稱(chēng)）完全反應(yīng)計(jì)算出所需要投加漂白粉的用量，并投加過(guò)量漂白粉進(jìn)行控制，確保1#反應(yīng)槽中廢水中的總氰完全反應(yīng)，并保證3#反應(yīng)槽出水總氰濃度低于0.1mg/L。

優(yōu)化后，廢水處理系統(tǒng)系統(tǒng)采用兩段加藥方式，第一段加藥控制3#反應(yīng)槽出水的總氰濃度不高于2mg/L，即按總氰濃度降低到2mg/L的去除量計(jì)算出廢水中所需要投加漂白粉的用量，投加適量漂白粉，在1#反應(yīng)槽中將廢水中的總氰去除掉大部分，保證3#反應(yīng)槽出水的總氰濃度不高于2mg/L;第二段加藥點(diǎn)在在三清亭庫(kù)區(qū)，通過(guò)投加適量的漂白粉將廢水的總氰濃度降至0.1mg/L以下。優(yōu)化后，漂白粉加藥方式的工藝流程如圖2所示。

運(yùn)行結(jié)果表明，將漂白粉的一段加藥方式改成兩段加藥方式，提高了漂白粉的利用效率，將漂白粉用量從平均2.36kg/m3（廢水）降至1.67kg/m3（廢水），處理后廢水氰化物含量由工藝優(yōu)化前的0.2mg/L降低至0.1mg/L以下，合理控制在了廢水中的總氰濃度。

2.2 絮凝劑投加點(diǎn)及投加量

優(yōu)化前，絮凝劑投加在2#反應(yīng)槽，投加量為10g/m3（絮凝劑PAM濃度0.1%）。絮凝后的廢水進(jìn)入24m濃密池，絮團(tuán)沉降效果不佳，濃密池經(jīng)常出現(xiàn)“跑混現(xiàn)象”，即混凝沉淀效果不佳，導(dǎo)致濃密池溢流口總銅濃度（銅離子和含銅絡(luò)合物的總稱(chēng)）達(dá)不到理想指標(biāo)。經(jīng)分析，由于2#反應(yīng)槽為攪拌桶，廢水中的沉淀物加入絮凝劑形成的礬花被反應(yīng)槽中的攪拌機(jī)破壞，導(dǎo)致絮凝劑失去原有的功效;優(yōu)化前誤判為絮凝劑投加量不足，致使絮凝劑投加量雖然加大至10g/m3（絮凝劑的一般投加量為1～5g/m3），但沉淀物在濃密池中的沉降效果依舊不佳。

優(yōu)化后，增加一臺(tái)絮凝劑自動(dòng)加藥機(jī)，絮凝劑投加在濃密池中心筒內(nèi)，投加量為1g/m3（絮凝劑PAM配藥濃度0.1%）。運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在濃密池中加入絮凝劑，“跑混現(xiàn)象”的次數(shù)顯著減少少了，表明改變絮凝劑投加點(diǎn)后絮團(tuán)的沉降效果得到明顯改善，絮凝劑投加量也在絮凝劑自動(dòng)加藥機(jī)的幫助下得到有效控制。在漂白粉加藥方式優(yōu)化的基礎(chǔ)上，優(yōu)化絮凝劑加藥點(diǎn)和加藥方式后，廢水處理系統(tǒng)成型工藝流程如圖3所示。

廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果表明，調(diào)整絮凝劑投加點(diǎn)并合理調(diào)節(jié)絮凝劑的投加量，改善了沉淀物在濃密池中的沉降效果，絮凝劑用量也從平均10g/m3降至1g/m3，處理后廢水銅含量顯著降低，節(jié)約了絮凝劑使用量，合理控制了廢水中的總銅濃度。

2.3 調(diào)酸系統(tǒng)

通過(guò)優(yōu)化漂白粉的破氰沉銅和絮凝劑的絮凝沉淀兩個(gè)工藝條件，處理后廢水的pH值經(jīng)常大于11，需要進(jìn)行調(diào)酸，將pH值控制在至6～9范圍。

處理系統(tǒng)原先采用鹽酸調(diào)節(jié)pH值，但鹽酸用量大，成本高，供應(yīng)緊張，特別是在金礦廢水處理高峰期時(shí)常出現(xiàn)供不應(yīng)求局面，影響廢水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。調(diào)酸系統(tǒng)優(yōu)化后，改用硫酸替代鹽酸進(jìn)行廢水pH值的調(diào)節(jié)。改造調(diào)酸系統(tǒng)后，廢水處理系統(tǒng)酸用量從平均0.65kg（鹽酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3，不僅降低了調(diào)節(jié)pH值所需酸的用量，而且硫酸比鹽酸價(jià)格便宜，降低了廢水調(diào)酸成本，硫酸還有供應(yīng)充足、不易揮發(fā)與儲(chǔ)存便利等優(yōu)勢(shì)。

3? 經(jīng)濟(jì)效益分析

通過(guò)對(duì)廢水處理系統(tǒng)的工藝優(yōu)化，廢水年處理量按照2013～2015年均值約80萬(wàn)m3計(jì)，藥劑價(jià)格按近3年采購(gòu)均價(jià)計(jì)，取得的經(jīng)濟(jì)效益情況分析如下：

①處理每立方廢水漂白粉用量從平均2.06kg降至1.37kg，共減少漂白粉用量552噸/年，漂白粉價(jià)格約1700元/噸，節(jié)省成本約93.84萬(wàn)元/年。

②絮凝劑用量從平均10g/m3降至1g/m3，減少絮凝劑用量7.2噸/年，絮凝劑價(jià)格約13200元/噸，節(jié)約成本約9.50萬(wàn)元/年。

③調(diào)酸用量從平均0.65kg（鹽酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3，鹽酸價(jià)格約600元/噸，鹽酸成本約31.20萬(wàn)元;硫酸價(jià)格約260元/噸，硫酸成本約8.32萬(wàn)元，調(diào)酸可節(jié)約成本22.88萬(wàn)元/年。

綜上所述，以上三項(xiàng)工藝優(yōu)化措施合計(jì)節(jié)省廢水處理藥劑成本126.22萬(wàn)元/年，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4? 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

經(jīng)過(guò)工藝優(yōu)化研究，廢水處理系統(tǒng)的漂白粉用量從平均2.06kg/m3降至1.37kg/m3，絮凝劑用量從平均10g/m3降至1g/m3，調(diào)酸酸用量從平均0.65kg（鹽酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3，廢水處理藥劑可節(jié)約成本約126.22萬(wàn)元/年，系統(tǒng)廢水處理效果得到明顯提升，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 建議

廢水處理系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)主要依靠人工取樣、檢測(cè)，但是取樣、檢測(cè)需要一定的時(shí)間，人工檢測(cè)也存在一定的誤差，導(dǎo)致處理系統(tǒng)在處理廢水過(guò)程中的連續(xù)性和可靠性不足;漂白粉投加和pH值調(diào)節(jié)也主要依靠人工完成，特別是漂白粉在投加過(guò)程中極易出現(xiàn)粉塵量大的現(xiàn)象，造成廢水處理系統(tǒng)的員工勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境不佳。

所以，為保證在廢水處理過(guò)程中的安全性、可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性，降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，給員工提供更好的作業(yè)環(huán)境，切實(shí)提高廢水處理系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，建議下一步開(kāi)展對(duì)廢水處理系統(tǒng)的自動(dòng)和半自動(dòng)化改造研究：能夠遠(yuǎn)程控制泵、閘閥、空壓機(jī)、攪拌機(jī)和加藥系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)處理系統(tǒng)內(nèi)常用設(shè)備的集中控制;通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)的精確控制，保證在廢水處理過(guò)程中的安全性、可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性;通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)中設(shè)備的集中控制，有效地降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，并給員工帶來(lái)良好的工作環(huán)境。

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