靈寶某尾礦庫高鐵錳酸性廢水凈化

楊鑫生　董寧寧　張曉利　余延濤

(1.靈寶金源控股有限公司晨光硫鐵礦分公司；2.北京靈寶金源金屬技術研究院有限公司)

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靈寶某尾礦庫高鐵錳酸性廢水凈化

楊鑫生1董寧寧2張曉利2余延濤2

(1.靈寶金源控股有限公司晨光硫鐵礦分公司；2.北京靈寶金源金屬技術研究院有限公司)

摘要對靈寶某硫鐵礦山尾礦庫的酸性廢水進行凈化工藝研究，分析廢水水質特點，采用加堿中和與聚合硫酸鐵混凝、PAM絮凝沉降相結合的工藝處理，使酸性廢水呈弱堿性，鐵、錳等金屬離子達到三類地表水排放標準。

關鍵詞硫鐵礦酸性廢水鐵錳離子

靈寶某硫鐵礦處理能力為500t/d，尾礦庫回水為含鐵、錳離子的酸性廢水，直接外排對周邊生態和人居環境會造成重大污染，回用則會對設備和設施造成長期腐蝕[1-6]。因此，必須采用合適、可靠的方法加以處理。

目前，處理尾礦酸性廢水的方法主要有物理分離法、化學中和法、生物法和人工濕地法[4]。物理分離主要采用離子交換、膜分離和吸附的方法，該方法雖然效果較好，但是其處理和維護成本較高，難以大規模運用于礦山酸性廢水的處理。生物法和人工濕地法都是利用自然界微生物和植物所進行的物質循環原理，對廢水中的有害物質進行降解，提高廢水的pH值，同時凈化廢水中的有害離子，但是該方法的工程性要求高，而且技術發展并不成熟，目前難以在普通礦山推廣應用[7]。化學中和法是應用最廣泛的方法，利用酸堿中和原理快速提高廢水的pH值，同時在較高pH值情況下，使廢水中的金屬離子沉淀下來，從而達到凈化廢水的效果。

試驗采用酸堿中和與絮凝沉降組合的方法對該回水進行處理，使出水達到三類地表水水質標準，為該類型廢水的工業處理積累了大量數據。

1尾礦庫酸性廢水水質與處理流程

1.1尾礦與酸性廢水水質分析

尾礦庫酸性廢水主要來源于礦坑水，水量為90m3/h，這些酸性廢水對尾礦庫內多金屬硫化礦有長期溶解侵蝕作用，造成廢水成分復雜。選礦廠尾礦中主要潛在有害元素含量見表1，尾礦水處理系統待處理酸性廢水pH=3.37、色度為35、濁度為38.5NTU，水質分析結果見表2。

表1　尾礦中主要潛在有害元素含量　%

表2　待處理酸性廢水水質分析結果　mg/L

從表1可知，尾礦中鐵、硫、錳、鋅含量均較高，銅、鉛含量較低。

從表2可知，待處理酸性廢水中鐵、錳和鋅離子含量最高，其次為鋁、銅、鉛、鎳、鉬等有色金屬離子。進一步的分析表明，鐵主要以Fe2+形式存在，同時有少量Fe3+。

1.2酸性廢水處理流程

酸性廢水處理工藝流程見圖1，在配水階段加入氧化劑次氯酸鈉，同時添加混凝劑聚合硫酸鐵(PFS)，使鐵離子和硫酸根離子反應生成的硫酸鐵發生混凝作用。

圖1　酸性廢水凈化工藝流程

2試驗結果與分析

2.1堿添加量對水質的影響

采用氫氧化鈉對酸性廢水進行中和，試驗結果見表3。

表3　氫氧化鈉添加量對廢水水質的影響

從表3可以看出，氫氧化鈉用量越大，廢水pH越高，Mn2+、Fe離子含量越低，色度顯著下降。

根據常溫下Fe(OH)3和Fe(OH)2的溶度積(分別為1.1×10-36和1.64×10-14)可知，3價鐵離子在pH=3時已經完全沉淀為氫氧化物，而酸性廢水中的鐵主要以2價鐵形式存在，其完全沉淀所需的pH要大于7。所以酸性廢水pH接近7時才能顯著降低廢水中鐵離子濃度。

2.2絮凝劑PAM添加對水質的影響

由于廢水中含有多種金屬離子，試驗采用混凝劑強化對雜質的沉淀，使鐵氫氧化物成為絮團沉淀的核心，在沉淀時吸附微量金屬離子，從而達到既除鐵又除其他雜質的目的。最后添加輔助絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)加速絮團沉降。PAM用量對廢水水質的影響見表4。

表4　PAM用量對廢水水質的影響

從表4可知，添加絮凝劑PAM對pH和Mn2+含量幾乎沒有影響；PAM添加量增加，Fe離子含量和色度均略有增加，Zn2+和Pb2+含量降低，而Mo含量略有升高。因此，PAM添加量以2～3mg/L為宜。

2.3工藝過程設備控制改進

工藝過程中采用管道混合器使酸性廢水與氫氧化鈉、次氯酸鈉、混凝劑PFS和PAM等高效混合。管道混合器具有結構簡單，不需外在動力，體積小巧等特點，廢水通過管道混合器時產生分流、交叉混合和反向旋流作用，使藥劑迅速均勻擴散到整個水體中。混凝劑和絮凝劑均采用自動投加系統，準確控制加藥量。沉淀池上清液經過纖維束過濾器(型號GXSZL-150-53)和陶瓷膜過濾器分別過濾匯入清水池。

2.4處理后廢水指標

酸性廢水處理后指標與三類地表水水質標準見表5。

表5　酸性廢水處理后指標與三類地表水水質標準

從表5可以看出，尾礦庫酸性廢水經過處理，水質呈弱堿性，總鐵含量降至0.05mg/L，Mn2+濃度降低至30.99mg/L，其他微量有色金屬和重金屬含量也顯著減少，酸性廢水處理后達到三類地表水水質標準。

3結語

(1)靈寶某硫鐵礦尾礦庫酸性廢水為含鐵錳的酸性廢水，經過酸堿中和與絮團沉淀工藝處理，水質呈弱堿性，達到三類地表水水質標準。

(2)藥劑自動投加系統和管道混合器是實現自動添加藥劑的有效手段。

參考文獻

[1]羅仙平，謝明輝.金屬礦山選礦廢水凈化與資源化利用現狀與研究發展方向[J].中國礦業，2006(10)：51-56.

[2]邵坤，靳輝.尾礦庫酸性廢水處理研究[J].環境保護與循環經濟，2009(9)：63-65.

[3]劉成，詹幼鴻.利用尾礦堿度處理礦山酸性廢水的研究[J].有色礦山，2001(2)：45-49.

[4]楊群，寧平，陳芳媛，等.礦山酸性廢水治理技術現狀及進展[J].金屬礦山，2009(1):131-134.

[5]馬思遠，李澤琴.礦山酸性廢水處理方法探討[J].礦冶，2009(4)：83-87.

[6]胡明成.硫酸鹽的環境危害及含硫酸鹽廢水處理技術[J].成都大學學報：自然科學版， 2012(2)：181-183.

[7]朱樂輝，黃建，孟祥超.礦山高濃度酸性含錳廢水處理的研究與工程實施[J].工藝水處理，2013(4)：82-84.

(收稿日期2016-04-05)

楊鑫生(1968—)，男，工程師，472500 河南省三門峽靈寶工業西路2號院。