溷凝沉淀-过滤工艺处理选矿废水.doc

混凝沉淀-过滤工艺处理选矿废水

江西某矿业有限公司是一家合资企业，如今已形成提升、运输、供电、供风、供排水、通风、采矿、出矿、选矿处理1000吨的生产能力，主选银铅锌矿。该企业利用地形设置在峡谷以堤坝围筑成矿库，由于单一金属矿的简单浮选对水质要求不高，水循环利用率可达80% 以上或完全不排水。目前，企业已配套设有溢流水循环回用设施，选矿水在矿库内澄清净化后大部分回用，小部分外排。但随着企业规模扩大，废水排放量将明显增加。必须对其进行治理，使排放水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准。
一、废水水质和排放标准
企业提供的相关资料表明，目前废水排放量为1200m3/d ；为选矿溢流废水，废水中不仅含有大量悬浮物，而且往往还含有砷、铅、锌、镉等的离子及其化合物。
对水质分析可知，该溢流废水SS 含量高，且悬浮物颗粒细小，自然状态下极难静沉，呈现出稳定胶体状态；含有少量金属离子及其化合物；废水中的CODcr浓度较低，略高于排放标准，通过有效去除废水中的SS 可较大幅度降低废水中的CODcr。
因此，本工程关键之处是对废水中的SS 和重金属离子的去除，首先必须使用混凝剂破坏水中胶体的稳定性，使其脱稳,随后利用助凝剂的吸附架桥作用，形成较大的絮凝体，再通过重力作用使其沉淀下来；同时，废水中的许多重金属离子可以生成氢氧化物沉淀去除，所以可以调整废水的pH 值，使重金属离子在碱性条件下，生成氢氧化物沉淀，并与悬浮物一起参加混凝反应，形成絮凝体后，在沉淀池内沉淀去除。
二、工艺流程选择
1. 小试试验。取一定量的废水，向其中投加浓度为1mol/l 的NaOH 溶液调节废水pH 至一定值，然后分别在废水中投加一定质量浓度的硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁和PAC 溶液，以120r/min 的转速搅拌1min，再加入一定质量浓度的PAM溶液作为助凝剂，以60r/min 的速度搅拌1min 中，静置沉淀30min，取其上清液测定SS。
通过实验得出结论：当调节废水pH为10.5，采用PAC 作为混凝剂，PAM 作为助凝剂，两者配合使用，PAC 的投药量为100mg/l,PAM 的投药量为2mg/l 时，混合液迅速形成大量絮状物，且絮状物互相聚集结团快速沉降，上清液澄清透明，无絮凝体残留。有效去除废水中的SS 和重金属离子，SS 的去除率可高达96%，降至80mg/l 左右。
2. 工艺流程（流程图略）。通过对废水水质的分析和试验结果，决定采用“混凝沉淀+ 过滤”的工艺对废水进行治理。
三、主要构筑物参数及设备选型
1.pH 调整池1。数量1 座，设计水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上式钢砼结构+ 防腐形式，工艺尺寸为2.0m×2.0m，总深3m，有效水深2.5m，有效容积10m3，停留时间为12min。
附属设备：氢氧化钠溶药和加药系统一套，加药泵2 台（1 用1 备），型号为OD50，流量0 ～ 72l/h，功率40W，输出信号4 ～ 20mA ；在线pH 计1 台，pH 控制范围为0 ～ 14，输出信号4 ～ 20mA ；搅拌机1 台（轴及桨叶防腐），竖立式，转速65rpm，功率1.5kW。
2. 混凝反应池。数量1 座，设计水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上式钢砼结构+ 防腐形式，工艺尺寸为2.0m×2.0m，总深3m，有效水深2.5m，有效容积10m3，停留时间为12min。
附属设备：DN150 管道混合器1 套；PAC 和PAM 溶药和加药系统各1 套，PAC 储药池1 座容积2m3，加药泵4 台（2用2 备），型号为OD50，流量0 ～ 72l/h，功率40W，输出信号4 ～ 20mA ；搅拌机1台（轴及桨叶防腐），竖立式，转速65rpm，功率1.5kW。
工程中pH 调整池1、混凝反应池合并建造，总共2 格，串联使用。
3. 斜管沉淀池。数量1 座，分为2格，设计水量Q=1200m3/d(50m3/h), 半地上式钢砼结构+ 防腐形式，工艺尺寸为10.3m×5.7m（0.5m为配水区），总深6m，有效水深2m，有效容积117m3，停留时间为2.3h，表面负荷为1.0m3/m2·h。
附属设备：均匀布水系统2 套；Φ80斜管填料50m3，斜管填料支架50m3；H300三角出水堰40m；静压排泥系统1 套。
4.pH 调整池2。数量1 座，设计水量Q=1200m3/d(50m3/h), 半地上式钢砼结构+ 防腐形式，工艺尺寸为3.0m×3.0m，总深3m，有效水深2.5m，有效容积22.5m3，停留时间为27min。
附属设备：搅拌机1 台( 桨叶为不锈钢或ABS 材质)，型式：竖立式，转速：65rpm，功率：2.2kW ；加药泵2 台(1用1 备)，型号：OD50，流量0 ～ 72l/h，功率40W，输出信号4 ～ 20mA ；pH 计1 台，pH 控制范围：0 ～ 14，输出信号4 ～ 20mA ；加药系统1 套。
5. 砂滤池。数量1 座，分成2 格，设计水量Q=1200m3/d(50m3/h), 半地上式钢砼结构+ 防腐形式，工艺尺寸为7.0m×3.0m，总深5m，有效水深4.5m，有效容积94.5m3，停留时间为1.9h。
附属设备：均匀布水系统2 套；反冲洗系统2 套；反冲洗泵1 台，型号为QW250-600-15-45，流量600.0m3/h，扬程15.0m，功率45kW ；石英砂100m3；滤料垫层及支架2 套。
6. 清水池。数量1 座，设计水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地下式钢砼结构形式，工艺尺寸为6.25m×1.9m，总深4m，有效水深3.5m，有效容积42m3，停留时间为50min。
7. 污泥浓缩池。数量1 座，分成2 格，设计水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上式钢砼结构形式，工艺尺寸为6.0m×3.0m，总深5m，有效水深4.5m，有效容积81m3，储泥时间为3d。
附属设备：上清液回流系统2 套，沉淀区污泥搅拌系统2 套( 利用压缩空气气源); 空气压缩机1 台，排气量0.25m3/min，压力0.7MPa，功率2.2kW ；气动隔膜泵2 台(1 用1 备)，流量为0 ～ 4.0m3/h，出口压力6kgf/cm2 ；板框压滤机1 台，过滤面积25m2，功率1.5kW，干污泥收集系统1 套。
四、运行
1. 调试。工程pH 调整池1 中加入氢氧化钠溶液，调节pH 至10.5，采用加药泵与在线pH 计联动使用，自动加药至pH为10.5。NaOH 的配比采用1.5% 的质量分数，即向1m3溶药桶中加入15kgNaOH，加水搅拌使其溶解。
混凝反应池中加入絮凝剂PAC 和PAM，使废水与投加药剂充分混合，让废水中的悬浮颗粒物形成絮凝胶体。PAC 的最佳投药量为100mg/l,PAM 的最佳投药量为2mg/l, 采用加药泵控制PAC 和PAM 的投加量，24h 连续加药。
斜管沉淀池的主要作用是根据沉淀的浅层理论，在沉淀池中设置斜管，废水进入斜管池时，使废水在斜管中流动湿周增大，降低雷诺系数。控制流量和流速，使废水处于层流状态，利于废水中颗粒的沉降，去除废水中的悬浮物。
pH 调整池2 的主要作用是将沉淀池出水的pH 调至中性，使废水pH 值达标。pH 调整池2 中加入废酸，将工业废酸放置在溶药桶中，采用加药泵投加，与在线pH计联合使用，控制出水的pH 值为6～9。
砂滤池的作用是进一步去除废水中的SS 和CODcr。滤池连续运行一段时间后，滤层截留的SS 不断增加，需对其进行反冲洗，根据调试的运行情况，确定砂滤池的反冲洗时间为6min，周期为7d。
2. 运行效果。工程经过15d 左右的调试后，系统进入正常运行阶段。经过1 个月的连续稳定运行，出水水质稳定可靠（监测结果见表2）。

从表2 可以看出，整个系统稳定运行期间，SS 的总去除率高达97.8%，CODcr的去除率达46.4%，出水的各项指标都达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准。
五、经济分析
1. 工程总投资。工程总投资100 万元，其中土建部分投资为47 万元，设备材料及其他费用合计53 万元。
2. 运行成本。综合测算电费、人工费及药剂费，每天的运行成本为0.6 元/ 吨水，运行成本较低，经济上可行。