某選礦企業(yè)重金屬廢水生物制劑處理工程實(shí)例

王巖 朱贊強(qiáng) 蔣國民 劉永豐 吳財(cái)松

（1、賽恩斯環(huán)保股份有限公司，湖南 長沙 410013 2、中國有色行業(yè)污染治理與裝備工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410083 3、湖南有色行業(yè)重金屬污染治理技術(shù)與裝備工程技術(shù)中心，湖南 長沙 410013）

1 工程概況

某公司是一家集采選冶一體的有色金屬礦冶企業(yè)，老廠選礦廠現(xiàn)有的選礦廢水處理站于2007 年前建設(shè)投入運(yùn)行，當(dāng)時(shí)出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996 相關(guān)限值，經(jīng)處理后凈化水中鉛等重金屬及COD 均能夠達(dá)到當(dāng)時(shí)執(zhí)行的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996 相關(guān)排放標(biāo)值要求。2010 年10 月1 日《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25466-2010）出臺，標(biāo)準(zhǔn)要求2011 年1 月1 日起至2011 年12 月31 日止，現(xiàn)有企業(yè)執(zhí)行表1 規(guī)定的水污染排放限值，2012 年1 月1日起，現(xiàn)有企業(yè)執(zhí)行表2 規(guī)定的水污染物排放限值。該企業(yè)廢水處理站出水不能滿足新的排放限值要求。

廢水處理站出水超標(biāo)的原因主要有三個(gè)方面：一是在設(shè)備設(shè)施方面，由于設(shè)施建成較早，期間兩次改造不徹底，系統(tǒng)運(yùn)行、工藝控制均不穩(wěn)定；二是在選礦廢水性質(zhì)方面，由于老廠鉛礦礦體小，礦石性質(zhì)、品位及礦石中砷等雜質(zhì)不穩(wěn)定，各種成分變化較快，以致選礦廢水中的砷含量也不穩(wěn)定，尾礦水含砷濃度與原礦中的砷含量成正比，2016 年以前，原礦含砷≤2%，2017 年以來原礦含砷已超過2%；三是選礦石灰消耗量的變化，由于礦石性質(zhì)變化，選礦石灰耗量由過去15Kg/t（原礦）增加到20Kg/t 以上，使尾礦水pH 升高，在高堿條件下重金屬及各種有害元素濃度升高。

綜上，排放水中砷、COD 甚至其他有害元素間斷性超過允許排放限值很難避免，現(xiàn)有工藝已不能滿足日益嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)監(jiān)管要求，如若遇到政府監(jiān)管部門檢查中出現(xiàn)間斷性或日均值超標(biāo)將受到查處，將給企業(yè)造成不可估量的嚴(yán)重后果，嚴(yán)重影響企業(yè)的聲譽(yù)和形象。為了解決這一問題，維護(hù)企業(yè)的正常生產(chǎn)，企業(yè)決定對現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行改造，改造后處理規(guī)模1000m3/d。

本改造工程設(shè)計(jì)出水重金屬鉈濃度不大于0.005mg/L，其他重金屬污染因子及SS 等指標(biāo)滿足《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25466-2010）表3 水污染物特別排放限值的相關(guān)要求，具體設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)詳見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水污染物排放濃度限值（mg/L，pH 值除外）

2 污水處理工藝

考慮到水質(zhì)水量的變化規(guī)律、國家與當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)的要求等因素，應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)合理、工藝穩(wěn)定、操作簡單的污水處理工藝[1-6]，該企業(yè)選礦廢水深度凈化處理改造工程采用的是賽恩斯環(huán)保股份有限公司研發(fā)的生物制劑脫鉈+生物制劑協(xié)同氧化工藝。其工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 選礦廢水處理工藝

工藝流程說明：

尾礦漿經(jīng)過Φ18m 濃密池后，沉淀后上清液依次進(jìn)入1 號池、2 號池，2 號池水經(jīng)提升泵提升至選廠高位水池，回用。

a.部分不能回用廢水，經(jīng)泵提升至一級反應(yīng)槽，在一級反應(yīng)槽內(nèi)根據(jù)廢水中鉈的含量加入穩(wěn)定劑，調(diào)整廢水中鉈的形態(tài)，對鉈進(jìn)行初步脫除（一級反應(yīng)槽預(yù)留石灰乳投加點(diǎn)）；

b. 根據(jù)鉈和其他重金屬離子濃度在二級反應(yīng)池中加入適量生物制劑進(jìn)行深度脫除；

c.在二級反應(yīng)槽出口投加PAM，反應(yīng)完全后，廢水進(jìn)入沉淀池；

d. 沉淀池上清液自流進(jìn)入?yún)f(xié)同氧化批次反應(yīng)池，在批次反應(yīng)A 槽中加入硫酸，調(diào)節(jié)體系pH 值；

e. 在批次反應(yīng)B 槽中加入生物制劑及氧化劑發(fā)生協(xié)同氧化反應(yīng)；

f. 在批次反應(yīng)C 槽中加入石灰乳調(diào)節(jié)體系pH 值，進(jìn)行充分水解；

g.在批次反應(yīng)D 槽中加入PAM 發(fā)生絮凝作用，進(jìn)入Φ12m 濃密機(jī)實(shí)現(xiàn)固液分離，上清液進(jìn)入7# 水池，經(jīng)硫酸調(diào)節(jié)pH 后，經(jīng)泵送至無閥過濾器后達(dá)標(biāo)外排。

異常情況下，出水不達(dá)標(biāo)時(shí)，廢水從7#水池返回6#水池暫存，返回系統(tǒng)處理；也可直接輸送至選廠高位水池，用于生產(chǎn)回用。

一段沉淀池及Φ12m 濃密機(jī)底泥進(jìn)入Φ18m 濃密池，進(jìn)一步濃縮后Φ18m 濃密池底泥進(jìn)行壓濾，壓濾后的濾渣進(jìn)行安全處置，正常情況下，壓濾機(jī)濾液回流至1#水池，若因壓濾機(jī)故障等原因造成濾液渾濁，則濾液回流至Φ18m 濃密池。

3 工藝運(yùn)行效果分析

該企業(yè)的選礦廢水深度凈化處理改造工程，考察的污染物指標(biāo)為鉛、鋅、鎘、銅、砷、鉈、COD、pH。經(jīng)前期對進(jìn)水重金屬、COD 含量的分析，以及藥劑用量的探索，從4 月3 日開始，固定藥劑用量穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)企業(yè)要求，連續(xù)3 天（4 月5 日至4 月7 日）取進(jìn)出水樣，送第三方進(jìn)行上述指標(biāo)檢測。

3.1 COD 去除效果

根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，系統(tǒng)進(jìn)水COD≤220 mg/L，出水COD≤50 mg/L，根據(jù)第三方報(bào)告，穩(wěn)定運(yùn)行期間進(jìn)出水COD 指標(biāo)如圖2 所示。

圖2 進(jìn)出水COD 指標(biāo)

如圖2，調(diào)試穩(wěn)定運(yùn)行期間，進(jìn)水COD 在184-247 mg/L 之間波動(dòng)，超過設(shè)計(jì)進(jìn)水最高220mg/L 的要求，出水在19-48 mg/L 之間波動(dòng)，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

3.2 Pb 去除效果

根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，系統(tǒng)進(jìn)水Pb≤40 mg/L，出水Pb≤0.2 mg/L，根據(jù)第三方報(bào)告，穩(wěn)定運(yùn)行期間進(jìn)出水Pb 指標(biāo)如圖3 所示。

如圖3，調(diào)試穩(wěn)定運(yùn)行期間，進(jìn)水Pb 在28-58 mg/L之間波動(dòng)，超過設(shè)計(jì)進(jìn)水最高40mg/L 的要求，出水均小于0.1 mg/L，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

圖3 進(jìn)出水Pb 指標(biāo)

3.3 Zn 去除效果

根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，系統(tǒng)進(jìn)水Zn≤65 mg/L，出水Zn≤1 mg/L，根據(jù)第三方報(bào)告，穩(wěn)定運(yùn)行期間進(jìn)出水Zn指標(biāo)如圖4 所示。

圖4 進(jìn)出水Zn 指標(biāo)

如圖4，調(diào)試穩(wěn)定運(yùn)行期間，進(jìn)水Zn 在1.5-3.5 mg/L之間波動(dòng)，出水Zn 小于0.12 mg/L，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)出水指標(biāo)。

3.4 Cd、Cu、As 去除效果

根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，系統(tǒng)進(jìn)水Cd≤1 mg/L、Cu≤1 mg/L、As≤10 mg/L，出水Cd≤0.02 mg/L、Cu≤0.2 mg/L、As≤0.1 mg/L，根據(jù)第三方報(bào)告，穩(wěn)定運(yùn)行期間進(jìn)出水Cd、Cu、As 指標(biāo)如圖5、圖6、圖7 所示。

如圖5、圖6、圖7，調(diào)試穩(wěn)定運(yùn)行期間，進(jìn)水Cd、Cu、As 含量均較低，出水均遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)指標(biāo)。

圖5 進(jìn)出水Cd 指標(biāo)

圖6 進(jìn)出水Cu 指標(biāo)

圖7 進(jìn)出水As 指標(biāo)

3.5 Tl 去除效果

根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，系統(tǒng)進(jìn)水Tl≤0.02 mg/L，出水Tl≤0.005 mg/L，根據(jù)第三方報(bào)告，穩(wěn)定運(yùn)行期間進(jìn)出水Tl 指標(biāo)如圖8 所示。

圖8 進(jìn)出水Tl 指標(biāo)

如圖8，調(diào)試穩(wěn)定運(yùn)行期間，進(jìn)水Tl 在0.022-0.033 mg/L 之間波動(dòng)，超出設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但出水Tl 穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

4 調(diào)試結(jié)論

4.1 該企業(yè)的選礦廢水采用“生物制劑協(xié)同脫鉈+生物制劑協(xié)同氧化工藝”，處理工藝成熟，結(jié)合自動(dòng)控制，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，方便管理。

4.2 生物制劑協(xié)同脫鉈+生物制劑協(xié)同氧化工藝運(yùn)行穩(wěn)定，凈化高效，能夠全面減排重金屬、COD，降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，確保良好的企業(yè)形象，保障企業(yè)的安全生產(chǎn)。

4.3 調(diào)試期間水質(zhì)情況條件下，處理每噸廢水藥劑用量：穩(wěn)定劑用量0.26 kg/m3，生物制劑S005 用量0.55 kg/m3，生物制劑S003 用量1.34 kg/m3，氧化劑用量1.60 kg/m3?？偹巹┏杀炯s為10.686 kg/m3。后續(xù)生產(chǎn)過程中，可根據(jù)實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)情況進(jìn)行藥劑用量的優(yōu)化調(diào)整。（4）環(huán)境效益顯著，技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行。

5 建議

根據(jù)調(diào)試期間情況，從長期穩(wěn)定運(yùn)行的方面考慮，向企業(yè)以下建議：

5.1 由于進(jìn)水分析檢測條件缺乏及檢測滯后，造成無法及時(shí)調(diào)整藥劑，可能存在藥劑投加不足和投加過量的問題，造成出水超標(biāo)或者成本偏高，建議后期加強(qiáng)改進(jìn)，做好出水水質(zhì)的檢測工作，做到檢測精準(zhǔn)，便于指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)。

5.2 水處理現(xiàn)場規(guī)模大，設(shè)施設(shè)備多，工藝流程長，廢水處理站相關(guān)工藝操作不同于以往生產(chǎn)的工作內(nèi)容，建議業(yè)主方加強(qiáng)管理人員、技術(shù)人員、操作人員的培訓(xùn)與考核。