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1、驰宏矿业有限公司8000m3/d废水循环利用系统升级改造·初步设计说明书 目录 1 概述 6 1.1 设计依据 6 1.2 设计原则 7 1.3 企业概况 8 1.4 自然条件 11 1.5 现有排水工程概况及存在问题 12 1.6 项目整改的必要性 18 1.7 设计年限及内容 19 2 污水处理升级工程的设计规模 20 2.1 选矿厂用水平衡图 20 2.2 选矿厂用水平衡表 21 2.3 设计规模 23 3 工程方案论证 24 3.1 进出水水质指标的确定 24 3.2 工艺路线选择 25 3.3 污水处理工艺方案论证 29 3.4 污泥处理工艺方案论
2、证 40 3.5 本项目解决方案 41 3.6 事故应急系统 45 4 选址方案论证 47 4.1 候选地块位置 47 4.2 候选地块对比分析 48 4.3 选址方案 51 5 方案一工艺设计 52 5.1 设计简介 52 5.2 工艺流程 52 5.3 构筑物及设施 53 5.4 主要构（建）筑物设计 53 6 方案二工艺设计 75 6.1 设计简介 75 6.2 工艺流程 75 6.3 构筑物及设施 76 6.4 主要构（建）筑物设计 76 7 方案一与二的对比分析 99 7.1 方案优缺点对比 99 7.2 本项目解决方案 99 8 总图专业设计
3、 101 8.1 总图专业设计 101 9 建筑及结构设计 103 9.1 建筑专业设计 103 9.2 结构专业设计 104 10 电气设计 106 10.1 设计依据 106 10.2 设计范围 106 10.3 设计原则 106 10.4 负荷分级计算 107 10.5 供电系统 110 10.6 保护方式 110 10.7 电气材料 111 11 自控设计 113 11.1 设计依据 113 11.2 设计原则 114 11.3 控制系统说明 114 11.4 主要仪表 115 11.5 电缆要求 116 11.6 系统供电 116 11.7 系
4、统接地 116 11.8 软件配置 116 11.9 自控材料表 117 12 公用辅助工程设计 119 12.1 给水排水及消防 119 12.2 空调及通风 119 12.3 照明 119 13 防腐设计 120 13.1 腐蚀状况分析 120 13.2 国内外防腐蚀技术 121 13.3 防腐材料的选用 121 13.4 埋地管道防腐 122 13.5 选用新材料防腐 123 14 环境保护 124 14.1 污水处理厂建成后对环境的影响及预防措施 124 14.2 施工期环境影响的缓解措施 125 15 劳动安全卫生消防 126 15.1 劳动安全与卫
5、生 126 15.2 厂内防火、防爆及消防 129 16 节能 131 16.1 污水处理厂能源构成 132 16.2 节能措施 132 16.3 电耗、水耗和药耗 133 16.4 处理成本分析 134 17 岗位设置及劳动定员 135 17.1 劳动定员 135 17.2 员工轮班计划 135 18 项目实施及建设进度 137 18.1 项目实施原则及步骤 137 18.2 项目管理 137 18.3 项目实施进度 138 19 工程投资概算 140 19.1 140 20 设计服务 141 20.1 组建专项设计组 141 20.2 质量控制 141
6、 20.3 投资控制 142 20.4 进度控制 142 20.5 全方位管理与配合 143 21 售后服务及承诺 145 21.1 售后服务 145 21.2 培训内容 145 22 公司资质及简介 147 144 1 概述 1.1 设计依据 1.1.1 设计委托书 1.1.2 工程地质勘察报告 1.1.3 建设方提供的有关废水水质、水量资料 《云南省铅锌矿2000t/d选矿厂建设工程回水、废水综合利用技术可行性研究》（2008年7月）； 《选矿厂用水平衡表》； 选矿厂数字化地形图； 驰宏原选矿水回水处理站图纸等。 1.1.4 采用的主要规范和标准
7、 《城市污水再生利用 工业用水水质》GBT19923-2005 《城市污水再生利用分类》GBT 18919-2002 《环境空气质量标准》GB 3095—2012 《铅、锌工业污染物排放标准》GB25466-2010 《中华人民共和国环境保护法》(2014年版) 《中华人民共和国水污染防治法》(2008修订) 《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012 《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011 《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010 《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069-2002 《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332-200
8、2 《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》GB 50032-2003 《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223-2008 《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GB50141-2008 《低压配电设计规范》GB50054-2011 《供配电系统设计规范》GB50052-2009 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB/T50062-2008 《系统接地的型式及安全技术要求》GB14050-2008 《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010 《建筑照明设计标准》GB50034-2004 《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007 《民用建筑电气设计技
9、术规范》JGJ16-2008 1.2 设计原则 根据我国有关环境保护法规及排水工程的要求，结合公司污水处理系统工程的运行现状，本工程遵循如下设计原则： 1. 严格执行现行的国家、云南省关于环境保护的有关法规。 2. 根据驰宏矿业有限公司的规划，厂内污水厂工程建设和运行现状，和公司提供的生产工艺参数及相关数据，科学合理确定工程的设计。 3. 采用技术可靠、高效节能、效果稳定的处理工艺，确保废水的处理达到国家标准，减少工程投资和日常运行费。 4. 因地制宜，尽量减少占地，总图布置紧凑和谐，总体布局优化合理，功能分区合理，绿地面积适宜。 5. 机电设备的选型力求先进可靠，高效节能；采取
10、合理、可靠的自动化控制系统，实行自动控制和管理。 6. 妥善处理、处置废气处理过程中生成的污水，避免二次污染。 7. 采用可靠、安全的控制系统，采用现代化技术手段，逐步实现科学自动化管理，做到技术先进、经济合理。 8. 结合地形条件和环境状况，统一规划合理安排废气处理设施，控制工程用地，充分发挥工程的效益。 1.3 企业概况 1.3.1 概述 驰宏矿业有限公司（以下简称：驰宏），矿山历史悠久，从明清年间就有采铅炼银的记载，周边现存采矿老硐遗址及冶炼炉渣，历史上曾经利用窝铅提炼白银，故有白银厂之称。解放前至1956年以前仍系几十家私人合伙开办。1956年4月8日以“江洪号（商号）”
11、为主的63家私营小业主合并成立公私合营铅锌矿。1956年至1961年隶属县，1962年正式移交地区工业局管理，1965年改名为“地方国营县铅锌厂”，1966年改名为“云南省县红旗铅锌矿”，1979年改为“云南省地区铅锌矿”。2001年撤地建市后，云南省地区铅锌矿改名为云南省铅锌矿。2005年2月22日，为适应市场经济体制下现代矿山企业的发展，铅锌矿由当地政府整体划归云南冶金集团总公司，并由其控股的云南驰宏锌锗股份有限公司（以下简称：驰宏公司）全面管理。2006年11月，驰宏公司扩股收购，铅锌矿成为驰宏公司的全资企业。2007年4月9日，铅锌矿开工建设日处理2000 吨的新选厂，总投资3.9亿元
12、新选厂设计采用先进、成熟、可靠的选矿工艺技术，选择高效节能环保、优质低耗的大型设备，积极采用先进实用的自动化控制技术。2009年3月22日举行联动试车剪彩仪式，2009年7月23日投料试生产并取得一次试车成功，年选矿能力可达60万吨。2010年8月18日，云南省铅锌矿进行公司制改制，更名为驰宏矿业有限公司。在上级党委、政府和驰宏公司的领导下，驰宏坚持以市场为导向、以生产经营为中心、以振兴地方经济为主线、以改革发展为动力，认真落实科学发展观，发挥丰富的铅锌矿产资源优势，以找探矿、资源整合为重点，积极培育和壮大地方工业经济，推进新型工业化进程，全面推进企业规模快速发展。2005年驰宏公司管理以来
13、2010年采矿生产规模从5.07万吨/年提高到25万吨/年；选矿能力从5.5万吨/年提高到60万吨/年；销售收入从0.76亿元提高到2010年的3亿元；利润从0.24亿元提高到2010年的5000万元；2005年至2010年累计上缴税费近3亿元。 在当地政府以资源科学开发、加快工业经济发展、“优势资源向优势企业集中”的思路主导下，区域内铅锌矿产资源整合进展顺利，矿区范围由原来的0.33km2，现已扩大至5.3km2，未来将超过20km2。矿山深部及外围找探矿工作全面推开，目前已取得重大突破，据专家预测，区域内资源储量前景可观，很有希望成为特大型矿山。按建设现代化矿山标准，2010年驰宏已全
14、面拉开矿山资源开发帷幕，工程建设项目如火如荼展开，按照集团公司“十二·五”宏伟规划，不久的将来 ，年产60万吨、产值逾十二亿，具有代表国内先进水平的现代化矿山将在美丽富饶、人杰地灵的县建成，将成为当地工业经济发展、资源科学开发、自然环境优美的标杆企业。 在云南冶金集团总公司的统一部署下，云南省铅锌矿新建“选矿厂废水处理综合利用工程”项目，于2009年初开工建设并投入使用。由于选矿厂浮选使用大量的石灰抑制黄铁矿和调节浮选矿浆pH值，致使铅精矿回水和硫精矿回水中含有大量的氢氧化钙，氢氧化钙遇到碳酸根离子产生碳酸钙沉淀，导致渣浆泵、管道、泡沫冲洗水喷头等结垢堵塞（严重时每个月需对铅选别作业泡沫槽冲
15、洗水管道和喷头进行两次清理）；同时，高碱度铅精矿回水和硫精矿回水流入过滤机，导致两台60m2的过滤机循环泵管路结垢（刚开机生产时，每周必须停机用酸泡洗一次，每次泡洗需要时间3～6小时），受到循环泵管路堵塞的影响，陶瓷过滤机运转不正常；高碱度的废水循环使用，导致Φ38m的浓密机受影响发生自动跳停压耙事故。2010年将原设计经浓缩、过滤产生的部分锌精矿废水、硫精矿废水及尾矿水直接泵送至回水处理站进行水处理，改为直接排入尾矿库，避免了上述问题的发生。随着环保要求的提高，业主考虑到排入尾矿库的全部废水含有大量药剂及重金属离子，有渗漏等可能性，对外环境地下水可能会造成污染，为了提前防范于未然，提出今年内
16、完成处理工艺的调整，所有废水不再进入尾矿库，尾矿库只用于存放尾矿。 1.3.2 交通运输 铅锌矿位于县洛泽河镇。厂址距铅锌矿采矿区14公里，有水泥公路相通，原矿运输方便。北距县城3公里，南距65公里，距火车站30公里，均设有三级公路相通，原材料运输方便。 1.3.3 供电 选矿厂位于洛泽河镇东岸花生地上坡上，从县城110kv变电站引接35kv电源向选矿厂供电，供电距离3km。电力系统归地区电业局管理。 1.4 自然条件 1.4.1 气象条件 绝对最高温度 30℃ 绝对最低温度 -4℃ 年平均气温 18℃ 全年平均相对湿度 40-60%（冬天） 70-80%（夏天）
17、 55-65%（春天、秋天） 月平均相对湿度 55-67% 昼夜最大降水量 300mm（夏天） 常年主导风向 南北风 年平均风速 2.0m/s 最大风速 5.0m/s 1.4.2 地质条件 厂区位于洛泽河东岸的中等山区，主要为山地，地形复杂，山高坡陡，沟壑纵横，呈带状分布。 根据中国地震动参数区画图（GB18306-2001），该地区地震地震设防烈度为8度，基本地震加速度值为0.20g，地震分组为一组。 1.5 现有排水工程概况及存在问题 1.5.1 项目建设背景 原09年选矿厂废水处理综合利用工程设计建设的依据，是按照选矿厂的初步设计，选矿厂双系列2000t
18、/d满负荷运行经浓缩、过滤共产生回水10515.77m³/d； 其中铅精矿回水546.2 m³/d直接打入500 m³铅高位水池，部分锌精矿回水1881.4m m³/d直接打入2000 m³锌高位水池，分别作为厂前回水分质返回选矿流程相应作业点循环使用，主要用作相应选别作业点的泡沫槽冲洗水； 而其余锌精矿回水451.5m³/d，全部硫精矿回水4177.9 m³/d，全部硫化尾矿回水3458.77 m³/d泵送至处理能力8000 m³/d的回水处理站进行回水处理，处理后的回水打入两个3000 m³的中水池供给生产流程使用。 表 1.5 1 选矿废水及尾矿废水水质指标(单位mg/l，pH除外
19、) 序号 水样 硫精矿废水 硫化锌废水 硫化尾矿回水 1 PH 12.88 6.57 6.81 2 CODcr 592.0 247.5 186.0 3 浊度 0.3 5.1 6.5 4 SS 271 5 SO42- 6.1 267 256 6 Ca 337 29.5 5.35 7 Pb 285.5 6.475 0.57 8 Zn 2.285 4.605 0.28 9 Cu 0.865 0.28 0.03 图 1.5 1 原09年选矿废水处理设计工艺流程图 主要构筑物 （1） 酸
20、性回水调节池 以日平均排水量24h计，硫化锌精矿废水和硫化矿尾矿废水进入酸性废水调节池，共计3874m3/d，即162m3/h，设计酸化氧化反应时间为30min。 酸性调节池采用机械搅拌式反应池，利用装在水下转动的叶轮进行搅拌，搅拌经过30分钟，酸化氧化完成。在出水管上安装工业pH计（调pH4-4.5），在线调节加酸量。 调节池容积：V=519 m3， 尺寸：长L=15.2m，宽B=7.6m ，高 H=4.5m （2）碱性废水调节池 以日平均排水量24h计，硫精矿废水进入pH值调节池，共计4178m3/d，即174m3/h，设计pH调节池反应时间为20min。 碱性废水调节池采
21、用机械搅拌式反应池，在出水管上安装工业pH计（调pH8-9），在线调节加酸量。 调节池容积：V=519m3 尺寸：长L=15.2m，宽B=7.6m，高 H=4.5m （3）中和池 酸性废水调节池出水和碱性废水调节池出水一起进入中和池进行中合反应，中和池采用机械搅拌式反应池，经过20分钟，可以完全混合。 中和池效容积：V=541m3 尺寸：长L=15.2m，宽B=8.9m，高 H=4.0m （4）机械混合反应池 机械混合反应池采用机械搅拌式反应，停留时间30分钟。 机械混合反应池容积：V=265m3 2座 尺寸：长L=10.5m，宽B=7.2m， 高 H=3.5m （
22、5）斜管沉淀池 考虑到原水经过机械混合反应后，可能会在池壁、斜管壁等部位结垢，因此采用大管径的斜管，以减少因结垢而引起的阻塞和清洗。 斜管沉淀池容积：V＝315m3 2座 尺寸：长L=10.5m，宽B=7.5m， 高 H=4.0m 污泥用污泥泵输送到尾矿库。 （6）活性炭吸附池 活性炭吸附池采用机械搅拌式反应池，停留时间40分钟。 活性炭吸附池容积：V＝290m3，2座 尺寸：长L=11.5m，宽B=6.0m，高H=4.2m （7）清水池 经处理后的回水，水质达到生产工艺用水要求，为保证连续稳定地提供回水，在泵房旁设置一座清水池，用泵将清水扬至生产高位中水回用池供选厂
23、循环使用。 清水池容积：V=790m3 尺寸：长L=11.5m，宽B=11.5m 高 H=6.0m 1.5.2 原设计工艺运行情况 选矿厂采用铅硫混合浮选，铅精矿回水分质回用中，因浮选使用大量的石灰抑制黄铁矿和调节浮选矿浆pH值，致使铅精矿回水和硫精矿回水中含有大量的溶解性钙盐，溶解性钙遇到碳酸根离子产生碳酸钙沉淀（硫酸钙溶度积常数3.16*10-7，碳酸钙溶度积常数2.8*10-9），导致渣浆泵、管道、泡沫冲洗水喷头等结垢堵塞（严重时每个月需对铅选别作业泡沫槽冲洗水管道和喷头进行两次清理）；同时，高碱度铅精矿回水和硫精矿回水流入过滤机，导致两台60㎡的过滤机循环泵管路结垢（刚开机生产
24、时，每周必须停机用酸泡洗一次，每次泡洗需要时间3～6小时），受到循环泵管路堵塞的影响，陶瓷过滤机运转不正常；高碱度的废水循环使用，导致Φ38m的浓密机受影响发生自动跳停压耙事故。因此，改造铅精矿回水回用管道直接排入尾矿库，和锌精矿回水、硫精矿回水及尾矿水混合。 原设计经浓缩、过滤产生的部分锌精矿废水、硫精矿废水及尾矿水直接泵送至回水处理站进行水处理，改为直接排入尾矿库，利用尾矿库的混匀、缓冲作用，在尾矿库内发生物理化学反应和自然沉降分解，得到部分含量降低的悬浮颗粒和金属离子，残留的药剂得到降解，酸碱度得到适当调节。 2010年改造后处理流程中回水出水水质、水量满足了选矿厂单系列1000t/
25、d分期集中生产的用水需要。在回水处理生产过程中取消了浓硫酸的使用。 图 1.5 2 改造后的工艺流程图 表 1.5 2 近期回水处理水质指标（月平均指数） 名称 分析结果(mg/L) Pb Zn SO42- Cu CODcr pH 硬度 SS 浊度 起泡性 控制指标 ≦6 ≦0.91 ≦1.84 ≦0.026 ≦250 6-8 — — — — 尾矿库进水 4.36 9.42 2.27 0.110 372 10-11 — — — — 处理后回水 1.65 0.79 1.69 0.018
26、243 6-7 — — — — 1.6 项目整改的必要性 现选矿厂生产废水（尾矿浆）经厂前投药浓缩后产出的废渣主要是尾矿，尾矿在厂内通过脱水至含水率为50%后充填采空区；处理后产生的底流混合水泥直接充填采空区。 该选厂的尾矿库位于选厂下游石板沟，尾矿坝为堆石透水坝，未做任何防渗处理，占地面积约3.5万m2，尾矿库初期坝库容27万m3，尾矿库下游设截渗坝1座；全部废水随尾矿排至尾矿库，尾矿库起到较大的澄清回水池及沉淀池的作用，废水在尾矿库进行自然曝气后，由尾矿加压泵站内加压水泵将废水提升至调节池进行废水处理。 图 1.6 1厂址卫星图 由上图可以看到，尾矿库离洛泽河很近，
27、只有约150~200米，存在较大的渗漏危险。 同时，在选矿作业中往往需要加入大量浮选药剂：捕收剂、起泡剂、有机和无机活化剂、抑制剂、分散剂和絮凝剂等。这些药剂在各作业排出的废水中均会有所保留，以各种形式进入废水中。其中硫醇类、磺酸盐类和胺类捕收剂具有中等到剧毒的毒性。起泡剂较短链的醇类具有轻微的毒性，甲酚酸类有较大的毒性，调整剂如氰化物有剧毒。另外，由于重金属的毒性和其不可降解性，排入废水后不仅使水体的pH 值发生变化，而且废水中的重金属离子经过沉淀、络合、鳌合及氧化还原等作用影响水生动植物的生长，破坏生态环境。一旦尾矿库及截渗坝发生渗漏，将对周围的生态环境及地下水都可能造成污染。 因此，
28、虽然现环保部门暂时未对其排入尾矿库的处理方式提出要求，但是业主方提出今年内完成处理工艺的调整，所有废水不再进入尾矿库。 1.7 设计年限及内容 本工程为驰宏矿业有限公司项目制造项目一套污水处理厂废水净化处理及回用系统，设计年限为15年。 设计内容包括整个污水处理及回用系统内的建筑物、构筑物、工艺机电设备、给排水、强/弱电及道路等。 2 污水处理升级工程的设计规模 2.1 选矿厂用水平衡图 图 2.1 1选矿厂用水平衡图 2.2 选矿厂用水平衡表 表 2.2 1选矿厂用水平衡表 序号 车间及用水设备名称 总用水量（m3/d） 给水(m3/d) 排水（m3/d） 备
29、注 生产新水 生活水 厂内循环水 回水 废水 损失 进水处理系统（进尾矿库） 外排 1 工艺用水 6762 120 6642 6412 350 6412 0 精矿损失260 m3/d 2 药剂制备用水 200 200 190 10 190 0 3 设备冷却用水 270 50 220 40 10 40 0 4 矿石加湿喷水 20 20 0 20 0 0 5 冲洗地面水 50 50 25 25 25 0 6 辅助设施用水
30、 50 50 45 5 45 0 7 石垭村片区、花生地村片区、驰宏小区、金诚信生活及选矿厂区生活用水 606 606 0 606 0 0 8 厂区绿化用水 52 52 0 52 0 0 9 合计 8010 542 606 220 6642 6712 1078 6712 0 10 回水率 85.67% 11 总用水单耗m3/t 4.01 12 清水单耗m3/t 0.57
31、 2.3 设计规模 由水量平衡图及平衡表可知，目前总用水量为8010 m3/d，进入尾矿库处理系统的水量为6712 m3/d，考虑到厂区的现状及发展情况，水量变动系数取1.2，因此确定本期升级工程规模为6712×1.2=8000m3/d。 3 工程方案论证 3.1 进出水水质指标的确定 3.1.1 进水水质指标 进水主要为四类废水，其各自的水质指标如下： 表 3.1 1进水水质 备注：表格中 “数字+L”的检测结果，均表示小于相应测定方法的检出限，数字即为该测定方法的检出限值。 3.1.2 出水水质指标 出水水质应满足工艺回水要求，参考驰宏矿业其他
32、分公司的回水水质要求，制定出水水质指标如下。 表 3.1 2 出水水质指标 序号 项目 水质指标 1 CODcr ≤500 mg/L 823-1152 2 pH 6.0~8.0 7.45-12.85 3 Pb ≦0.5 2.7-92.9 4 Zn ≦0.5 1.40-30.4 5 Cu ≦0.1 0.08-0.21 6 Ca ≦100 692-5320 3.2 工艺路线选择 3.2.1 污水处理工艺选择的原则 为了同时实现污水处理站的高效稳定运行和节省费用的目的，我们依据下列原则进行污水处理工艺方案的选择： 1）在常年运转中，
33、处理工艺稳定可靠、技术成熟、出水水质能达到设计排放标准。 2）工程投资和运行费用低、电耗低、以尽可能少的投入取得大的效益。 3）管理简单、方便、运转方式灵活，并可根据不同的进出水水质要求，调整运行方式和参数，最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。 4）便于实现污水处理过程的自动控制，提高管理水平。 5）所选工艺能够适应厂区的实际情况和管理水平。 3.2.2 污水处理程度 根据前述进、出厂污水水质，现将污水中污染物去除率分示如下： 表 3.2 1 污水污染物去除率表 项目 进水（mg/L） 出水（mg/L） 去除率 CODcr ≤1000 ≤500 50% p
34、H 10~11 6.0~8.0 —— Pb ≦4.36 ≦0.5 89% Zn ≦9.42 ≦0.5 95% Cu ≦0.11 ≦0.5 —— Ca ≦800 ≦100 87% 3.2.3 污水水质特性分析 1、选矿废水的产生及其特点 我国是一个矿业大国，矿业是国民经济的基础产业，是国家经济腾飞的支撑。矿山作为金属资源的重要来源地，为工业发展提供原材料的同时，在开采和选别等过程中会产生大量的生产废水，选矿废水是其中重要的组成部分。选矿废水包括浮选废水、重选废水、电磁选废水等。其水质情况，随矿物组成、选矿工艺和添加选矿药剂的品种和数量的不同而各异。在浮
35、选过程中，为了有效地将有用组分选出来，需要在不同的作业中加入大量的浮选药剂，主要有捕收剂、起泡剂、活化剂和抑制剂，矿物选别过程完成后部分金属离子、悬浮物、有机和无机药剂会残留在选矿废弃水溶液中，从而形成含有大量有害物质的选矿废水。概括而言，我国的选矿废水主要有如下的几大特点： (1)选矿废水成分复杂，有毒有害成分多。其性质随入选的矿石性质、分选工艺及药剂制度的变化而变化。 (2)浮选厂的选矿废水所含的药剂品种多且浓度高。浮选厂添加的药剂通常有捕收剂、抑制剂和起泡剂，添加量一般都有几十到几百克／吨原矿，甚至达到几公斤／吨原矿，添加的这些浮选药剂一部分因吸附在浮选精矿和尾矿颗粒上被带走，其余将
36、随选矿废水排出。 (3)固体悬浮物(SS)浓度高 选矿厂为了使矿石里的矿物单体解离通常都有破碎、磨矿工序，而且通常都需要细磨，这些工序都会产生大量的微细矿粒，虽长时间静置，但微细矿粒仍然难以下沉而呈悬浮状态。另一方面，矿物的溶解、矿物与浮选药剂的作用会生成难沉降的胶体沉淀物。这些微细矿粒和胶体沉淀物的存在使得浮选废水呈现固体悬浮物(SS)浓度高的特点。 (4)重金属含量高 重金属是指铜、铅、锌等金属。浮选厂处理的矿石大多是铜、铅、锌矿石，这些矿石由于各种原因都会有一定程度的氧化，与水混合后，再加上浮选的酸碱介质条件，铜、铅、锌等都会不同程度地进入溶液。另外，大部分的浮选厂都会添加一定
37、量的无机抑制剂(如ZnSO4)和活化剂(如CuSO4)，因此矿物的溶解和无机重金属药剂的添加使得浮选废水具有重金属含量高的特点。 (5)化学需氧量高 化学需养量COD是水体受无机和有机还原性物质污染程度的一个指标。浮选过程通常要添加黄药、乙硫氮、二号油等有机药剂和硫化钠、亚硫酸钠等无机药剂，这些还原性物质的存在导致浮选废水COD较高。 (6)起泡性强 为了形成泡沫浮选的条件，在浮选过程中一般都要添加二号油或其它种类的起泡剂，浮选过程完成后，这些起泡剂会部分残留于废水中，使得浮选废水起泡性较强。实际上，正是因为残留起泡剂的存在，导致废水回用时出现浮选难以控制、堵塞管道等现象。 2、本项
38、目废水的特点 由上文可知，实际选矿废水中Ca含量都特别高，同时Cu、Pb、Zn等重金属离子含量都比较低，通过混凝沉淀基本能达到国家排放标准。导致水质差的主要原因有： （1）导致废水中pH值偏高的原因是在选矿过程中加入了石灰； （2） 铅精矿水和锌精矿水中铅含量偏高的原因主要是由于在添加石灰造成的高碱条件下，方铅矿（PbS）表面容易氧化成PbSO4而进入浮选矿浆中，锌含量相对偏低是因为闪锌矿（ZnS）表面不易氧化成ZnSO4； （3）造成废水中CODcr值较高的原因主要是废水中残留的有机浮选药剂，如捕收剂丁基黄药、苯胺黑药、乙硫氮和松醇油，其次是无机的亚硫酸盐、硫代硫酸盐等还原性物质的存
39、在。这些无机还原性物质存在一是由于在铅浮选过程中加了一定量的Na2SO3，二是硫化矿物自身在浮选充气条件下，其中S2-氧化成S2O32-、SO32-等； （4）固体悬浮物（SS）和浊度较高归因于废水中有大量的不易下沉的微细矿粒和化学反应生成的交替沉淀物。 根据以上对污水中污染物和污水处理程度的分析，表明污水处理工艺在满足常规去除CODcr的同时，应具一定的去除重金属及硬度的功能。 3.3 污水处理工艺方案论证 3.3.1 自然降解法 我国现阶段对选矿废水处理的通常办法是在尾矿库中进行，自然净化处理一段时问后直接排放。即将废水打入尾矿库，充分利用尾矿库面积大的自然条件来处理选矿厂大量排
40、放的废水，废水在尾矿内沉淀、堆积，浑浊的尾矿水得到澄清净化，废水中大部分重金属会沉淀在库内，COD和浮选药剂的含量都会有一定程度的减少。数据显示，黄药、黑药在尾矿库中的残留量占添加量的比例相对较小，硫酸铜和二号油等则较大。 3.3.2 混凝沉淀法 混凝沉淀法作为一种基本的、廉价的废水污染净化处理方法，被广泛应用于各种污水处理厂。一般主要选用明矾、氯化铝、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)等无机混凝剂。它主要是通过向废水中添加上述无机混凝剂，通过吸附架桥、沉淀物网捕、压缩双电层等作用使胶体脱稳并聚结成大颗粒絮体而沉降。广西兴安钨矿选矿废水经三氯化铁混凝沉淀后出水
41、达到了国家排放标准，既防止了废水对环境的潜在污染，又解决了枯水期选矿用水不足的问题。另外，也有用高分子絮凝剂的，高分子混凝的机理一般认为是混凝剂水解过程中产生的多核络合物强烈吸附胶体微粒，通过粘接、架桥、交连等作用使微粒及悬浮物表面的电荷减少，降低了毒电位，使胶体离子由原来的相互排斥变为相互吸引，从而破坏胶团的稳定性，促使胶体离子碰撞，并形成絮状混凝沉淀，沉淀面积可达200～300m2/g，具有极强的吸附能力。该处理方法不仅使处理后的废水水质达到国家排放标准，而且具有简单可靠、操作方便、投资少、效果明显、无二次污染的特点。 3.3.3 浮选法 浮选法与矿物浮选分离类似，絮状沉淀物吸附捕收剂
42、或表面活性剂后，与气泡碰撞接触，根据Gibbs定理，它们能形成气泡-表面活性剂-金属化合物沉淀体系，实现浮选分离。然而，浮选法净化废水与浮选法分离矿物有更多的不同。矿物浮选是固体颗粒的分选过程，浮选净化废水则是絮状体的分离过程，两者三相界面的物理化学特性截然不同，机理如下： 1、气泡与絮粒接近时，两者之间存在水化层，残留的水化层越薄，粘附的可能性越大； 2、在浮选体系中添加絮凝剂，可控制分离压负值的存在，促使气泡-絮粒的粘附； 3、添加表面活性剂的实质是将局部静电斥力变为吸引力，促进液膜的薄化和破裂等。 此外，当吸附有捕收剂的絮粒互相接近到捕收剂吸附膜开始接触时，捕收剂的碳氢键间开始产
43、生交叉缔合作用，释放出更多的能量，使形成的疏水絮团稳定化。据报道在日本、前苏联等国已成功地将浮选法应用于选矿厂废水处理和重金属回收利用。国内利用沉淀浮选法处理铅锌矿浮选废水，将废水中的重金属转化为氢氧化物或硫化物沉淀，然后用浮选沉淀物的方法回收有价金属，该法具有设备简单、处理效率高、适应性广、占地少、产出泥渣少等优点。日本小板矿对废水中和后，采用浮选法分离出石膏和Fe(OH)3；四川凉山地区某锌矿的选矿废水调节pH至8.5-9.5，产生氢氧化物共沉淀，再经絮凝后用浮选法有效地脱除并回收了Cd和Pb；广西大厂长坡采用浮选和沉淀结合的方法治理铅锑精矿废水，只需一般的药剂就可将废水净化至工业排放标准
44、以下，并回收其中的部分金属；诺里尔矿山一冶金联合企业用黄原酸钠选择性地沉淀废水中的镍，然后经浮选有效地回收了废水中的镍。 3.3.4 酸碱中和法 矿物工业中一个简单而常用的处理工艺是溶液的酸碱中和。尤其对于酸性溶液，这种中和作用不仅产出pH近于中性的的废水，而且也会有重金属从溶液中沉淀出来，石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化铵都是用于酸性废水中和的碱性物，其中石灰是最常用的。碱性废水可加入酸如硫酸来中和。在酸性废水中和的最优条件下，pH为7时，可以使Cu(II)浓度降到约0.2mg/L，而Zn、Cd和Ni的浓度降到约lmg/L。采取以废治废、中和沉降的方法对浮选废水进行处理，酸
45、碱中和破坏尾矿废水胶体分散系，使细悬浮微粒形成絮状沉淀物沉降在库区内，处理后的外排清水达到了国家二级排放标准 3.3.5 吸附法 它是一种物质附着在另一种物质表面上的过程，在水处理中一般用于深度处理。水处理中的吸附剂多用多孔性的固相物质如活性炭、活化煤、焦碳、煤渣、吸附树脂等，其中以活性炭的使用最为普遍。吸附剂与吸附质之间的作用力一般认为有分子引力、化学键力、静电力。活性炭在水处理方面的研究比较多，技术也比较成熟。林桓用活性炭处理含黄药和二号油废水，具有工艺简单，投资少，吸附剂再生容易，运行费用低等一系列优点。 3.3.6 氧化法 在浮选工艺中，通常要用到黄药、二号油、黑药等有机药剂，
46、其中某些为有机有毒物，而在浮选过程中有机有毒药剂未被完全利用，这些药剂会随着尾矿废水排入尾矿库，须经过一定的处理才能外排。有资料表明，选矿废水在自然降解、混凝沉淀-活性炭吸附的作用下，废水仍不能达标排放。近年来，高级氧化工艺（AOPs）成功应用于处理有毒有害废水。用Fenton 试剂处理含苯胺黑药（二苯胺基二硫代磷酸）模拟废水和实际选矿废水，结果表明氧化时间为30min，反应初始pH=4，ρ(Fe2+)=1.83g/L，ρ(H2O2)=5.55g/L，模拟废水苯胺黑药的质量浓度为300mg/L时，COD 去除率达到83.6％；对于实际废水，当ρ(Fe2+)=50mg/L，pH=3.5，ρ(H2
47、O2)=1800mg/L 时，出水ρ(COD)从1000mg/L 降到32mg/L，COD去除率为96.8％，达到废水排放标准，药剂成本估计为每处理1m3废水需要费用18 元。利用臭氧分解黄药和二号油，黄药和二号油被臭氧有效分解，且效果显著，可使其得到深度处理。用次氯酸钠法处理铅锌硫化矿选矿废水，在废水pH=4，NaC1O加入量为100L，反应时间为30min 的条件下，选矿废水的COD 去除率可达98.3％；当pH=11，反应时间为10min，NaClO 加入量为1g/L时，选矿废水的COD去除率为39.4％。 3.3.7 生物法 虽然目前解决浮选废水是重要的环境问题之一，但有效的处理方
48、法仍十分有限，化学法、浮选法等虽已经被广泛应用于处理该类废水，然而．这些方法有着明显的不足，如不能完全消除污染，能耗和试剂消耗量大，操作运行费用高以及可能产生二次污染等。因此，该方法的工业应用步伐进展缓慢，目前新的革新处理技术研究就集中在金属物质和多种微生物之间的吸附力上。酵母、海藻、细菌等，不同的水生植物和泥炭藓被认为是有能力从稀释液中吸收有害物质的生物。生物法处理浮选废水的难点在于废水中的重金属含量太高，重金属的毒害作用使一般生物难以生存，研究表明，金属和微生物的相互作用一般认为主要是通过带正电的金属离子和细胞表面带负电的基团之间的静电吸附作用，微生物细胞表面亦可能有特殊通道使得它们能在水
49、中吸取供生长所需的必要元素，然而，非必要元素的毒性金属亦可能从这些特殊通道被意外地吸入体内而引起中毒。金属对微生物的毒性作用尤其发生在当其在细胞体内过量累积的时候，重金属离子在细胞外的吸附除了可能引起细胞功能的改变外，还有可能改变细胞膜的渗透性，从而促进金属离子向细胞内的扩散，目前生物法在水处理中的应用是利用微生物自身的一定的驯化功能从而驯化出适应特定毒性重金属条件的生物种类来处理该类废水。目前，生物法处理矿山废水的技术已经比较成熟，如日本政府曾在1977年投资100亿日元兴建了松尾矿山废水处理厂，该污水处理厂采用细菌氧化法处理矿山废水，正常运行12年后，该地区环境状况得到极大改善，已经建立了
50、国家森林公园，八幡平滑雪场、温泉疗养院等设施，成为著名的风景旅游胜地。 3.3.8 各种方法的优缺点对比分析 以上介绍的各种方案的优缺点对比见下表。 表 3.3 1 各种方案对比分析 序号 方法 原理 优点 缺点 1 自然降解法 充分利用尾矿库面积大的自然条件，废水在尾矿内沉淀、堆积，浑浊的尾矿水得到澄清净化，废水中大部分重金属会沉淀在库内，COD和浮选药剂的含量都会有一定程度的减少 工艺简单、运行成本低 占地面积非常大，易产生二次污染，影响生态环境和造成地下水污染 2 混凝沉淀法 向废水中添加上述无机混凝剂，通过吸附架桥、沉淀物网捕、压缩双电层等作用使胶体脱稳
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