某鉛鋅礦尾礦庫外排水處理技術(shù)工程實(shí)踐

肖 波，潘麗梅

（韶關(guān)市雅魯環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司，廣東韶關(guān)512136）

鉛鋅礦生產(chǎn)過程中需投加丁黃藥、乙黃藥、乙硫氮、松節(jié)油、腐植酸鈉等藥劑，這些藥劑進(jìn)入外排廢水中，導(dǎo)致廢水COD較高。鉛鋅礦選礦廠生產(chǎn)過程中尾礦不斷進(jìn)入尾礦庫，庫容量逐年下降。有效庫容的減少導(dǎo)致廢水在庫內(nèi)的停留時(shí)間大幅縮短，廢水COD在庫內(nèi)的降解效率降低。同時(shí)，由于生產(chǎn)能力提高，廢水中污染物進(jìn)入尾礦庫的數(shù)量增加，導(dǎo)致尾礦庫降解負(fù)荷增大。此外，尾礦庫廢水往往含有重金屬離子，如處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。因此，對(duì)鉛鋅尾礦庫廢水進(jìn)行治理十分必要。

筆者以某鉛鋅礦尾礦庫外排廢水為研究對(duì)象，對(duì)其處理工藝進(jìn)行論述。通過建設(shè)尾礦庫外排水處理設(shè)施，深度凈化選礦廢水，使其達(dá)到最新排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 項(xiàng)目情況

1.1 進(jìn)水水質(zhì)

通過現(xiàn)場(chǎng)取樣分析，綜合考慮同類型生產(chǎn)企業(yè)的外排水水質(zhì)情況，進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

表1 進(jìn)水水質(zhì)

1.2 處理標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國家和地方環(huán)保部門的要求，該項(xiàng)目出水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及《鉛鋅行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25466—2010）表2中較嚴(yán)值。確定項(xiàng)目出水要求如表2所示。

表2 出水水質(zhì)要求

1.3 項(xiàng)目選址及建設(shè)規(guī)模

項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)選在尾礦庫排水口附近，日處理能力20 000 m3。

2 污染物種類及工藝選擇原則

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及取樣情況，分析尾礦庫外排水污染物主要為 CODCr、BOD5、懸浮物、pH、鋅、鉛、鎘離子等。鉛鋅礦尾礦庫廢水中的有機(jī)污染物分子質(zhì)量大，難以自然降解，B/C低，還含有重金屬離子。由于重金屬離子不能降解去除，只能轉(zhuǎn)移其存在位置及改變物理、化學(xué)形態(tài)，因此對(duì)廢水進(jìn)行化學(xué)沉淀處理，使其中的重金屬由溶解的離子形態(tài)轉(zhuǎn)變成難溶性化合物而分離出來，從而自水中去除。

適宜的外排水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、外排水水質(zhì)、出水要求、用地條件、工程地質(zhì)、環(huán)境等條件慎重考慮。各工藝都有其適用條件，因此應(yīng)在科學(xué)研究基礎(chǔ)上，總結(jié)以往類似項(xiàng)目的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出最適合本項(xiàng)目的處理工藝，同時(shí)盡可能節(jié)省建設(shè)成本及運(yùn)行成本。

3 廢水處理工藝的選擇

3.1 重金屬離子去除工藝

廢水中的重金屬離子為鋅離子、鉛離子、鎘離子等，各離子的沉淀pH各不相同，其中Zn（OH）2沉淀pH 為 8.5，再溶解 pH 為＞10.5；Pb（OH）2沉淀 pH 為9.2~9.5，Cd（OH）2沉淀 pH 為 10.5。

由于外排水中含鋅，而鋅為兩性氧化物，能夠溶解于堿：

因此隨著pH的逐漸升高，pH≈6.5時(shí)開始出現(xiàn)氫氧化鋅沉淀，pH為8時(shí)沉淀完全，pH升至10.5以上后，氫氧化鋅開始溶解，pH≥12.6時(shí)完全溶解〔1-2〕。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況及工程經(jīng)驗(yàn)，將廢水pH調(diào)至10.5，廢水中的重金屬即可達(dá)標(biāo)排放。因此，廢水中的重金屬離子采用中和沉淀法處理，用石灰作中和劑，具有處理效果好、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 有機(jī)物去除工藝

本項(xiàng)目廢水中有機(jī)物變化幅度相對(duì)較穩(wěn)定，最經(jīng)濟(jì)有效的去除方法是生物法。但生物法正常運(yùn)行時(shí)需要一定濃度的有機(jī)物，維持微生物的正常生長繁殖。當(dāng)廢水中的有機(jī)物濃度較低又未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用生物法處理往往需要投加營養(yǎng)元素以維持菌群的正常代謝。此時(shí)采用生物處理會(huì)使運(yùn)行管理比較困難，處理效果不穩(wěn)定。

針對(duì)該項(xiàng)目廢水有機(jī)物濃度較低的特點(diǎn)，選擇Fenton高級(jí)氧化法進(jìn)行處理。

4 廢水處理工藝流程

鉛鋅礦尾礦漿進(jìn)入尾礦庫進(jìn)行沉淀，澄清的廢水由尾礦庫出水口溢流排出尾礦庫，經(jīng)過涵洞和排水明渠，由排水明渠上的攔水堰攔截進(jìn)入調(diào)節(jié)池，攔水堰上裝有格柵和格網(wǎng)，用于攔截廢水中的懸浮物、漂浮物，以免堵塞水泵和管道。

用水泵將廢水提升至pH調(diào)節(jié)池，在池中投加硫酸調(diào)節(jié)廢水pH為3.5，再加入硫酸亞鐵溶液，混合攪拌均勻。進(jìn)入氧化池，投加H2O2進(jìn)行氧化反應(yīng)，將廢水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水。如廢水COD＜60 mg/L，則不用投加以上藥劑。廢水COD可由在線COD儀監(jiān)測(cè)。

氧化反應(yīng)完畢廢水進(jìn)入混凝池，加入石灰調(diào)節(jié)pH為10.5。在反應(yīng)池中廢水中各重金屬離子生成難溶的氫氧化物沉淀，并與Fe（OH）3發(fā)生混凝反應(yīng)，形成礬花狀懸浮物，混凝后廢水進(jìn)入絮凝池。向絮凝池中加入陰離子型絮凝劑PAM，使形成的懸浮物顆粒增大，利于沉淀。絮凝反應(yīng)后廢水進(jìn)入輻流式沉淀池進(jìn)行固液分離，沉淀池上清液進(jìn)入pH回調(diào)池，投加硫酸調(diào)節(jié)廢水pH為6~9。沉淀池污泥用泵運(yùn)至污泥濃縮池，濃縮后泵回尾礦庫。廢水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 鉛鋅礦尾礦庫廢水處理工藝流程

5 主要工藝參數(shù)

（1）攔水堰。長5 m，高1.30 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。引水管前安裝人工格柵及格網(wǎng)各1個(gè)，SS304不銹鋼。格柵尺寸B×H=1 160 mm×500 mm，間隙20 mm。格網(wǎng)尺寸B×H=1 160 mm×500 mm，間隙5 mm。

（2）調(diào)節(jié)池及提升泵房。調(diào)節(jié)池起到集水作用，池內(nèi)設(shè)有集泥斗，以方便清理沉積于調(diào)節(jié)池內(nèi)的沉淀物。調(diào)節(jié)池能儲(chǔ)存一定量廢水，起到調(diào)節(jié)水量的功能，同時(shí)便于設(shè)施檢修時(shí)暫存廢水，以免廢水直排造成污染。數(shù)量1座，停留時(shí)間8h，有效容積6 700 m3，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

超聲波液位計(jì)1臺(tái)，量程0~6 m，輸出：4～20 mA；電磁流量計(jì)1臺(tái)，1.0 Mp，0~1 000 m3/h；廢水提升泵2臺(tái)，Q=834 m3/h，H=12.5 m。

（3）pH 調(diào)節(jié)池。 設(shè)計(jì)流量 Q=2.0×104m3/d，反應(yīng)時(shí)間15 min，數(shù)量1座，分2格，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)+防腐。在線pH計(jì)1臺(tái)，pH控制范圍0~14；攪拌器2臺(tái)，SS304不銹鋼。

（4）氧化池。設(shè)計(jì)流量 Q=2.0×104m3/d，反應(yīng)時(shí)間15 min，數(shù)量1座，分2格，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)+防腐。攪拌器2臺(tái)，SS304不銹鋼。

（5）混凝池。設(shè)計(jì)流量 Q=2.0×104m3/d，反應(yīng)時(shí)間15 min，數(shù)量1座，分2格，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)+防腐。在線pH計(jì)1臺(tái)，pH控制范圍0~14，攪拌器2臺(tái)，SS304不銹鋼。

（6）絮凝池。設(shè)計(jì)流量 Q=2.0×104m3/d，反應(yīng)時(shí)間5 min，數(shù)量1座，1格，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)+防腐。攪拌器1臺(tái)，SS304不銹鋼。

（7）輻流式沉淀池。中心筒進(jìn)水，周邊出水，設(shè)計(jì)流量 Q=2.0×104m3/d，表面負(fù)荷 0.67 m3/（m2·h），數(shù)量1座。刮泥機(jī)1套，SS304不銹鋼；排泥泵2臺(tái)（1用1備），Q＝100 m3/h，H=25 m，SS304不銹鋼。 回流泵 2臺(tái)（1用 1備），Q＝100 m3/h，H=15 m，SS304不銹鋼。

（8）pH 回調(diào)池。 設(shè)計(jì)流量 Q=2.0×104m3/d，反應(yīng)時(shí)間15 min，數(shù)量1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)+防腐。在線pH計(jì)1臺(tái)，pH控制范圍 0~14；攪拌器 2臺(tái)，SS304不銹鋼。

（9）排放口。對(duì)處理后出水進(jìn)行排放和監(jiān)測(cè)。巴歇爾槽計(jì)量槽1個(gè)，SS304不銹鋼。

（10）污泥濃縮池及污泥泵房。每天干泥產(chǎn)量約為20 t，按99%含水率計(jì)算，沉淀池每天產(chǎn)泥量約為2 000 m3。數(shù)量2座，有效容積750 m3，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。超聲波液位計(jì)1臺(tái)，測(cè)量范圍0~5 m，輸出4～20 mA；渣漿泵 3 臺(tái)（2 用 1 備），Q＝125 m3/h，H=80 m，SS304不銹鋼。

（11）加藥間。加藥種類及投加方式見表3。

表3 藥劑投加

6 運(yùn)行效果

經(jīng)上述工藝處理后，出水水質(zhì)如表4所示。

表4 出水水質(zhì)

該項(xiàng)目自建成運(yùn)行以來，出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求及《鉛鋅行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25466—2010）中較嚴(yán)值，滿足國家和地方環(huán)保部門的管理要求。

7 結(jié)論

（1）該項(xiàng)目運(yùn)行以來，日常處理水量均能達(dá)到2萬m3/d，最大處理水量可達(dá)2.4萬m3/d，處理能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可應(yīng)對(duì)雨季尾礦庫溢流水量較大情況。

（2）系統(tǒng)水質(zhì)水量出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，仍能保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)處理，耐沖擊能力強(qiáng)。

（3）長時(shí)間運(yùn)行實(shí)踐證明，該工藝對(duì)鉛鋅礦尾礦庫廢水的處理適應(yīng)能力強(qiáng)，運(yùn)行工況穩(wěn)定。