某尾礦資源回收制酸污水處理設(shè)計

張 茜

（長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

某鉛鋅礦經(jīng)過多年的開采與生產(chǎn)產(chǎn)生了大量的尾礦，30多年來共產(chǎn)生尾礦約1 000萬t。為了實現(xiàn)選廠尾礦治理及資源綜合利用，該選廠建立了600 t／d的尾礦處理生產(chǎn)線，采用了以“焙燒＋磁選＋浸出＋萃?。恋怼睘楹诵牡纳a(chǎn)工藝，實現(xiàn)有價金屬的資源回收。尾礦焙燒產(chǎn)生的煙氣進入制酸系統(tǒng)產(chǎn)生硫酸，但制酸系統(tǒng)產(chǎn)生的污水含有砷、汞等有害物質(zhì)。為了避免環(huán)境污染，在廠區(qū)內(nèi)新建一座污水處理站，根據(jù)不同pH條件下重金屬沉淀物溶度積的不同，采用NaOH＋鐵鹽＋硫化工藝，分步去除制酸污水中的重金屬離子。污水處理站的設(shè)計規(guī)模為96 m3／d，工作制度24 h／d。

1 進、出水水質(zhì)

1.1 進水水質(zhì)

制酸工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的總污水量為96 m3／d，其中含硫酸0.67%，亞硫酸4.9 g／L，As3＋1.85 g／L0.647 g／L，Hg2＋68.5 mg／L。

1.2 出水水質(zhì)

本工程要求出水達到廣東省《水污染物排放限值》（DB 44／26－2001）［1］第二時段一級標準，各項指標如下：（1）pH值6～9；（2）SS≤70 mg／L；（3）硫化物≤0.5 mg／L；（4）總砷≤0.5 mg／L；（5）總汞≤0.05 mg／L。

2 制酸污水處理方法

針對制酸污水中含砷、汞等有害物質(zhì)，采用分步沉淀法：NaOH＋鐵鹽法去除砷，并采用硫化法除汞。

3 處理工藝流程

制酸污水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

制酸污水進入污水調(diào)節(jié)池實現(xiàn)均質(zhì)均量后，提升至反應(yīng)槽1，投加漂白粉將污水中的As3＋氧化為As5＋，并投入NaOH將污水的pH調(diào)至5。出水自流至反應(yīng)槽2，以Fe／As＝2的比例投加FeCl3溶液，生成砷酸鐵沉淀，使As5＋的去除率接近100%，出水自流至豎流沉淀池。

為了進一步降低As5＋濃度，經(jīng)沉淀后的溢流出水自流至反應(yīng)槽3，以Fe／As＝5的比例投加FeCl3溶液，可將As5＋的濃度達到0.5 mg／L以下。

反應(yīng)槽3的出水自流至斜板沉淀池1，沉淀后出水通過管道混合器投加NaOH，將污水pH調(diào)至8后自流至反應(yīng)槽4，投加過量的Na2S以去除污水中的Hg2＋，形成HgS沉淀，出水自流至斜板沉淀池2。經(jīng)沉淀后的出水自流至反應(yīng)槽5，投加適量的漂白粉以去除水中過量的Na2S，至此水中的各項指標即可達到廣東省《水污染物排放限值》（DB 44／26－2001）第二時段一級標準，出水即可通過水泵提升輸送至選廠回用。水質(zhì)指標對比見表1。

表1 水質(zhì)指標對比表

制酸污水處理系統(tǒng)豎流沉淀池及斜板沉淀池產(chǎn)生的污泥則排入污泥池，提升至壓濾車間壓濾機，壓濾后的濾餅儲存在危廢堆場，由危廢處理中心定期運走處理。

4 主要建（構(gòu)）筑物

4.1 污水調(diào)節(jié)池

1.設(shè)計參數(shù)：兩套制酸工藝產(chǎn)生的污水自流至污水調(diào)節(jié)池實現(xiàn)均質(zhì)均量，設(shè)計流量Q＝4 m3／h，污水停留時間6 h。

2.構(gòu)筑物：污水調(diào)節(jié)池一座，外形尺寸為L×B×H＝4.0 m×3.0 m×2.3 m，有效水深2.0 m，有效容積24 m3。

3.配套設(shè)施：污水提升泵，40FUH－50型工程塑料臥式泵2臺，1用1備，性能參數(shù)為Q＝4 m3／h，H＝13 m，P＝3 kW。

4.2 反應(yīng)槽1

污水調(diào)節(jié)池中的制酸污水提升至反應(yīng)槽1，投加濃度為10%的漂白粉溶液將污水中的As3＋氧化為As5＋，并投入濃度為10%的NaOH將污水的pH調(diào)至5，反應(yīng)方程式如下：

1.設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量Q＝4 m3／h，反應(yīng)時間0.5 h。

2.配套設(shè)施：玻璃鋼反應(yīng)槽尺寸為L×B×H＝0.8 m×1.5m×2.4m，池底高于地面4.7m，P＝1.1 kW。

4.3 反應(yīng)槽2

反應(yīng)槽1的出水自流至反應(yīng)槽2，投加濃度為10%的FeCl3溶液，反應(yīng)生成砷酸鐵沉淀，反應(yīng)方程式如下：

1.設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量Q＝4 m3／h，反應(yīng)時間0.5 h。

2.配套設(shè)施：玻璃鋼反應(yīng)槽尺寸為L×B×H＝0.8 m×1.5 m×2.4 m，池底高于地面4.5 m，P＝1.1 kW。

4.4 豎流沉淀池

反應(yīng)槽2中污水反應(yīng)產(chǎn)生砷酸鐵，在豎流沉淀池中沉淀，上清液自流至反應(yīng)槽3，污泥自流至污泥池。

1.設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量Q＝4 m3／h，表面負荷1.78 m3／m2·h，沉淀時間1.5 h。

2.配套設(shè)施：豎流沉淀池1座，尺寸為L×B×H＝1.5 m×1.5 m×5.15 m，池底高于地面1.5 m。

4.5 反應(yīng)槽3

豎流沉淀池出水自流至反應(yīng)槽3，投加濃度為10%的FeCl3溶液，進一步反應(yīng)生成砷酸鐵沉淀。

1.設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量Q＝4 m3／h，反應(yīng)時間0.5 h。

2.配套設(shè)施：玻璃鋼反應(yīng)槽尺寸為L×B×H＝0.8 m×1.5 m×2.4 m，池底高于地面3.3 m，P＝1.1 kW。

4.6 斜板沉淀池1

反應(yīng)槽3中反應(yīng)生成的砷酸鐵，在斜板沉淀池1中沉淀，上清液自流至反應(yīng)槽4，污泥自流至污泥池。

1.設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量Q＝4 m3／h，表面負荷0.9 m3／m2·h，沉淀時間1.5 h。

2.配套設(shè)施：斜板沉淀池1座，尺寸為L×B×H＝1.5 m×3 m×3 m，池底高于地面2.5 m。

4.7 反應(yīng)槽4

斜板沉淀池1出水通過管道混合器投加NaOH，將污水pH調(diào)至8后自流至反應(yīng)槽4，投加濃度為10%的Na2S溶液，反應(yīng)生成硫化汞沉淀，反應(yīng)方程式如下：

1.設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量Q＝4 m3／h，反應(yīng)時間0.5 h。

2.配套設(shè)施：玻璃鋼反應(yīng)槽尺寸為L×B×H＝0.8 m×1.5 m×2.4 m，池底高于地面2.8 m，P＝1.1 kW。

4.8 斜板沉淀池2

反應(yīng)槽4中反應(yīng)生成的硫化汞，在斜板沉淀池2中沉淀，上清液自流至反應(yīng)槽5，污泥自流至污泥池。

1.設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量Q＝4 m3／h，表面負荷0.9 m3／m2·h，沉淀時間1.5 h。

2.配套設(shè)施：斜板沉淀池1座，尺寸為L×B×H＝1.5 m×3 m×3 m，池底高于地面2 m。

4.9 反應(yīng)槽5

斜板沉淀池2出水自流至反應(yīng)槽5，投加濃度為10%的漂白粉溶液，以去除水中過量的Na2S，出水可達到廣東省《水污染物排放限值》（DB 44／26－2001）第二時段一級標準，可回用于選礦工藝生產(chǎn)中。

1.設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量Q＝4 m3／h，反應(yīng)時間0.5 h。

2.配套設(shè)施：玻璃鋼反應(yīng)槽尺寸為L×B×H＝0.8 m×1.5 m×2.4 m，池底高于地面2.3 m，P＝1.1 kW。

4.10 回水池

反應(yīng)槽5的出水自流至回水池中，通過水泵加壓至選廠工藝回用。

1.設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量Q＝4 m3／h，水力停留時間3 h。

2.構(gòu)筑物：污水調(diào)節(jié)池一座，外形尺寸為L×B×H＝2.5 m×3.0 m×2 m，有效水深1.8 m，有效容積12.7 m3。

3.配套設(shè)施：回水加壓泵，40FUH－50型工程塑料臥式泵2臺，1用1備，性能參數(shù)為Q＝4 m3／h，H＝13 m，P＝3 kW。

4.11 污泥池

豎流沉淀池、斜板沉淀池產(chǎn)生的污泥自流至污泥池后，提升至壓濾機進行壓濾，濾渣進入危廢堆場，濾液自流至污水調(diào)節(jié)池。

1.構(gòu)筑物：污水調(diào)節(jié)池一座，外形尺寸為L×B×H＝2.5 m×3.0 m×1.5 m，有效液位1.3 m，有效容積11.2 m3。

2.配套設(shè)施：污泥提升泵，65FLU－70型工程塑料壓濾泵2臺，1用1備，性能參數(shù)為Q＝25 m3／h，H＝50 m，P＝15 kW。壓濾機，XMZ20／800壓濾機，面積20 m2，P＝4 kW。

5 廢渣處理

制酸污水通過上述污水處理壓濾后會產(chǎn)生一定量的砷酸鐵、硫化汞、石膏渣，及少量硫化鈣混合渣，儲存在危廢堆場，由危廢處理中心定期運走處理。

6 結(jié) 論

1.該工程采用分步沉淀法去除制酸污水中的含砷、汞等有害物質(zhì)，削減有害物質(zhì)排放量，使砷的排放量減少6.4 t／a，汞的排放量減少2 400 t／a。

2.該工程污水處理工藝后的水質(zhì)達到廣東省《水污染物排放限值》（DB 44／26－2001）第二時段一級標準，可以全部回用至選礦工藝生產(chǎn)使用，實現(xiàn)了廢水零排放，提高廠區(qū)回水利用率，具有良好的環(huán)境效益。