段雄偉,周姣連,陳玉婷,譚代娣
(1.郴州市金貴銀業(yè)股份有限公司,湖南 郴州 423038;2.郴州市產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所,湖南 郴州 423000)
鉈(Tl)是一種劇毒的重金屬元素,能通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體,對(duì)哺乳動(dòng)物的毒性遠(yuǎn)大于Hg、Pb和As等重金屬。在自然界中,鉈一般以一價(jià)及其化合物的形式穩(wěn)定存在,很難自然沉降[1~3]。環(huán)境介質(zhì)中,鉈主要來(lái)源于含鉈礦石、冶煉廢渣的風(fēng)化淋濾及冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵、廢水等。近年來(lái),隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源的高速消耗,產(chǎn)生的含鉈廢物也越來(lái)越多,水體污染也越來(lái)越嚴(yán)重,嚴(yán)重影響人民群眾身體健康。因此,含鉈廢水的防控與治理勢(shì)在必行[4]。
目前含鉈廢水的處理技術(shù)主要有化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、膜法、生物法等[5~8]。沉淀法是通過(guò)加入硫化物或者堿使水中的鉈轉(zhuǎn)化成硫化物或者氫氧化物沉淀,降低水中鉈離子濃度的方法。根據(jù)行業(yè)廢水處理工業(yè)化運(yùn)用結(jié)果,由于行成的硫化鉈沉淀粒度較小會(huì)產(chǎn)生透濾現(xiàn)象,露天存放數(shù)天后鉈含量會(huì)大幅上升,甚至高達(dá)15μg/L以上[9],達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。吸附法是采用吸附材料對(duì)水中鉈污染物進(jìn)行吸附,要求吸附材料具有較強(qiáng)的選擇性、吸附容量等。當(dāng)前應(yīng)用較多的吸附材料主要有活性炭、金屬氧化物及微生物等,但吸附法存在處理深度不高、易吸附沉淀等缺點(diǎn)。離子交換法是利用離子交換劑中的可交換離子置換廢水中的鉈離子,從而達(dá)到去除廢水中的鉈離子目的。常見(jiàn)的離子交換劑有分子篩、離子交換樹(shù)脂和沸石,能夠去除大部分重金屬,但容易受其它金屬離子的影響,選擇性不高。
綜上所述,采用上述方法不能滿(mǎn)足含鉈廢水處理后達(dá)標(biāo)排放的要求,郴州某鉛冶煉廠在現(xiàn)有工藝技術(shù)設(shè)施基礎(chǔ)上,采用中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院環(huán)境所和賽恩斯環(huán)保股份有限公司開(kāi)發(fā)的“穩(wěn)定劑調(diào)整—生物制劑配合—絮凝分離”一體化新工藝和相應(yīng)設(shè)備,進(jìn)行廢水處理。該技術(shù)凈化重金屬高效、投資及運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)便、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、效果穩(wěn)定、無(wú)二次污染。
目前郴州某冶煉廠區(qū)待處理的廢水包括渣場(chǎng)滲濾液、還原爐冷卻水、沖渣水、廠區(qū)初期雨水、廠區(qū)地面沖洗水等,該部分廢水因與物料接觸,含有重金屬,采用“生石灰+生物制劑”法進(jìn)行處理?,F(xiàn)有廢水處理設(shè)施沒(méi)有考慮重金屬鉈的去除,為使鉈達(dá)到《湖南省工業(yè)廢水鉈污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 43/968-2014)排放限值,進(jìn)一步改善廠區(qū)附近的環(huán)境質(zhì)量,消除重金屬污染隱患,決定采用“穩(wěn)定劑調(diào)整—生物制劑配合—絮凝分離”工藝,在現(xiàn)有廢水處理設(shè)施上進(jìn)行改造。
本次改造主要針對(duì)企業(yè)冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水和初期雨水進(jìn)行深度處理,水量約為7 000 m3/d,出水水質(zhì)pH、Cd、As、Pb、Zn應(yīng)達(dá)到《鉛、鋅工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 25466-2010)中的排放限值,Tl應(yīng)達(dá)到《湖南省工業(yè)廢水鉈污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 43/968-2014)中的排放限值,數(shù)值見(jiàn)表1。
表1 原水水質(zhì)及處理要求 mg/L
為使冶煉廠廢水處理后滿(mǎn)足達(dá)標(biāo)要求,于2021年3月進(jìn)行總廢水站處理系統(tǒng)改造。主要改造內(nèi)容為在總廢水處理站氧化劑儲(chǔ)罐旁新增穩(wěn)定劑儲(chǔ)罐,增加穩(wěn)定劑加藥系統(tǒng)及除鉈生物制劑加藥系統(tǒng),便于二段反應(yīng)運(yùn)行生物制劑脫鉈工藝。改造主要建構(gòu)筑物及設(shè)備清單見(jiàn)表2。
表2 總廢水處理站主要設(shè)備清單
改造后工藝流程如圖1所示。
圖1 總廢水處理站改造工藝流程圖
工藝流程說(shuō)明:生產(chǎn)廢水和雨水分別經(jīng)收集進(jìn)入調(diào)節(jié)池、雨水收集池進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)后廢水與雨水收集池各自經(jīng)提升泵進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)緩沖池,緩沖池廢水自流至配合反應(yīng)池,在配合反應(yīng)池中加入生物制劑、氧化劑與廢水中的重金屬離子發(fā)生配合氧化反應(yīng),生成重金屬配合物,實(shí)現(xiàn)重金屬離子的深度脫除;在水解反應(yīng)池中加入石灰乳調(diào)節(jié)體系pH值,在絮凝反應(yīng)池中加入PAM絮凝后進(jìn)入沉淀池實(shí)現(xiàn)固液分離,上清液進(jìn)入二段批次反應(yīng)池進(jìn)一步處理,在一級(jí)反應(yīng)池中加入石灰乳調(diào)節(jié)體系pH值,在二級(jí)反應(yīng)池內(nèi)投加穩(wěn)定劑調(diào)整廢水中重金屬形態(tài),接著在三級(jí)反應(yīng)池中加入生物制劑發(fā)生配合反應(yīng),生成重金屬配合物,然后在四級(jí)反應(yīng)池中加入少量絮凝劑進(jìn)行絮凝反應(yīng),沉淀池底泥經(jīng)儲(chǔ)泥池臨時(shí)儲(chǔ)存后,泵至污泥濃縮池,再經(jīng)污泥中轉(zhuǎn)槽進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾,壓濾渣進(jìn)行安全處置。
項(xiàng)目于2021年4月中旬完成改造,在生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行調(diào)試。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)試,確定穩(wěn)定劑投加量為0.3 kg/m3,生物制劑投加量為3 kg/m3時(shí),鉈的排放濃度能滿(mǎn)足《湖南省工業(yè)廢水鉈污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 43/968-2014)的排放標(biāo)準(zhǔn)。取七天的調(diào)試結(jié)果,見(jiàn)表3。
表3 總廢水處理站化驗(yàn)結(jié)果 μg/L
該項(xiàng)目主要采用的藥劑是石灰乳、氧化劑、穩(wěn)定劑、生物制劑、PAM,藥劑用量隨原水中水質(zhì)指標(biāo)變化而變化。項(xiàng)目改造新增穩(wěn)定劑、除鉈生物制劑,其它藥劑成本未增加,這里對(duì)穩(wěn)定劑和除鉈生物制劑進(jìn)行成本核算。項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行期間藥劑成本核算見(jiàn)表4。
表4 穩(wěn)定運(yùn)行期間藥劑成本核算表
由表4可知該煉廠廢水處理站生物制劑協(xié)同脫鉈處理系統(tǒng)藥劑增加成本為5.94元/m3廢水。
1.廢水采用“生物制劑脫鉈處理技術(shù)”,處理工藝成熟,使得總廢水處理站能夠穩(wěn)定運(yùn)行,出水達(dá)標(biāo)。
2.生物制劑脫鉈處理技術(shù)工藝運(yùn)行穩(wěn)定,凈化高效,能夠全面降低廢水中鉈、砷等冶煉行業(yè)特征污染物的濃度,極大提升了廢水循環(huán)利用途徑。
3.生物制劑脫鉈處理系統(tǒng)藥劑整體廢水處理成本估算為5.94元/m3廢水。
4.該項(xiàng)目能較好地應(yīng)對(duì)冶煉企業(yè)復(fù)雜、多變的廢水水質(zhì),實(shí)踐應(yīng)用性較強(qiáng),具有一定的推廣價(jià)值。
5.通過(guò)降低廢水中鉈、砷等冶煉行業(yè)特征污染物的濃度,可有效降低排入外環(huán)境水體的重金屬總量,降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn),穩(wěn)定土壤和水體環(huán)境生態(tài)功能。同時(shí),也確保良好的企業(yè)形象,保障企業(yè)的安全生產(chǎn)。