嵩縣前河公司選礦廢水深度治理方案可行性分析

于棟才　劉靜　石文靜　盛利濤

（嵩縣前河礦業(yè)有限責任公司河南嵩縣471433）

嵩縣前河公司選礦廢水深度治理方案可行性分析

于棟才劉靜石文靜盛利濤

（嵩縣前河礦業(yè)有限責任公司河南嵩縣471433）

選礦廢水中含有對環(huán)境有害的重金屬和貴重金屬，通過研究選用活性炭吸附、離子交換纖維技術(shù)除去有害的重金屬并回收貴重金屬，對處理后的水回用于生產(chǎn)，達到較好的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益及社會效益。

廢水；治理；效益；分析

目前，活性炭吸附工藝已在貴重金屬提取及水質(zhì)凈化方面得到廣泛應用，離子交換纖維技術(shù)在國內(nèi)選礦廢水治理方面應用還是空白。經(jīng)收集項目有關(guān)資料，現(xiàn)場實地勘查，采集水樣監(jiān)測化驗，進行方法工藝選取，選用經(jīng)濟適用、效益可觀的方法，對廢水中重金屬開展深度治理。

1　基本情況

嵩縣前河公司始建于1988年，為中國黃金集團公司控股的股份制企業(yè)，位于河南省嵩縣舊縣鎮(zhèn)內(nèi)。目前選礦能力480t/d，工藝流程為二段碎礦+二段一閉路磨礦+氰化+炭漿吸附。選礦廢水中含有未完全回收的貴重金屬，不僅存在資源浪費，也面臨著涉重廢水可能對外部敏感水體存在潛在風險影響，選礦項目距伊河（Ⅲ類水域）約200m，且伊河下游30km處有陸渾飲用水保護區(qū)，一旦選礦廢水外排流進伊河，廢水中的重金屬將對伊河造成污染。

2　水質(zhì)及方案選取

選廠生產(chǎn)總用水量約為1111m3/d，廢水產(chǎn)生量約為967m3/d，根據(jù)現(xiàn)場取樣及化驗室測試，其水質(zhì)分析結(jié)果如表1。

表1　水質(zhì)分析結(jié)果pH=8單位：mg/L

重金屬廢水處理方法通常有沉淀法、物理化學法、電化學處理技術(shù)、生物化學法。根據(jù)本項目廢水特點以及各種處理方法的優(yōu)缺點篩選比較，最后擬選擇吸附法中活性炭吸附技術(shù)和不具有二次污染的離子交換纖維技術(shù)進行分析。

3　原理與方法

3.1活性炭吸附原理與方法

活性炭是一種多孔徑的炭化物，有極豐富的孔隙構(gòu)造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化學的吸附力而成的,其外觀色澤呈黑色。其成份除了主要的炭以外，還包含了少量的氫、氮、氧，其結(jié)構(gòu)則外形似以一個六邊形，具有高表面積的特點，每克的活性炭所具的有比表面相當于1000m2之多。對選礦廢水中重金屬絡合物及大分子有較強的吸附作用，同時還能凈化水的色度及異味。

本次深度治理對象為選礦廢水，重點處理廢水中的重金屬。由于初始深度較低，將采取最簡捷方式：在回水池中設置兩臺（一用一備）潛水泵，抽取水量在30 m3/h～50m3/h。經(jīng)前置過濾材料后進入串聯(lián)的兩級活性炭罐吸附。吸附過濾的水直接返回生產(chǎn)或生產(chǎn)用高位水池中。

3.2離子交換纖維技術(shù)原理

離子交換纖維是一種新的纖維狀的離子交換材料。它以絲狀材料為骨架，交換基團存在于纖絲表面由于纖維有效比表面積大，交換基團接枝在表面，這種特殊的物理化學特性，極大地縮短了離子交換的傳質(zhì)距離，加大離子交換的可行程度，特別是對帶電性離子具有更好的交換作用。同時在精度、純度方面，與傳統(tǒng)離子交換劑如樹脂等相比，有不可替代和實現(xiàn)的優(yōu)勢。其絲綿狀物理結(jié)構(gòu)，使得在離子交換過程中，克服了傳統(tǒng)離子交換材料交換阻力大，交換速度慢，交換效率低等缺點。

由于項目廢水中銅、鐵等干擾因子存在,需要區(qū)分對待,根據(jù)實際操作經(jīng)驗,擬采用堿和強堿交換柱各三套設備。離子交換系統(tǒng)工藝原理如圖1。

圖1　離子交換系統(tǒng)工藝原理圖

說明：

A、1#，2#，3#為離子交換纖維柱目的是除去廢水中的金和銀。

B、黑色路線為離子交換纖維系統(tǒng)的廢水處理系統(tǒng)；紅色路線為離子交換系統(tǒng)的再生系統(tǒng)；藍色路線為再生生產(chǎn)的濃縮液的處理系統(tǒng)。

根據(jù)該項目廢水的特點，以減少再生的頻繁次數(shù)，對離子交換系統(tǒng)進行參數(shù)設計，其中離子交換系統(tǒng)再生周期為6小時/次。

4　處理結(jié)果及效益對比分析

4.1環(huán)境效益

通過兩種方案處理后（化驗室模擬實驗）的廢水化驗分析情況，活性炭吸附工藝處理后水質(zhì)分析結(jié)果見表2。

表2　活性炭吸附工藝處理后水質(zhì)分析結(jié)果pH=8單位：

離子交換纖維技術(shù)處理后水質(zhì)分析結(jié)果見表3。

表3　離子交換纖維技術(shù)處理后水質(zhì)分析結(jié)果pH=8單位：mg/L

兩種方案處理后的水質(zhì)情況均能滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》和《污水綜合排放標準》要求。

4.2經(jīng)濟效益

廢水經(jīng)兩種方法處理后進行循環(huán)利用，節(jié)約了水資源，降低了生產(chǎn)成本。由于各類重金屬從水中提取，尤其是銅和鐵，減少了廢水回用對生產(chǎn)工藝的不利影響，提高選礦回收率（約1個百分點）。從廢水中提取貴金屬創(chuàng)造的價值，遠遠大于廢水深度治理的費用，經(jīng)濟效益十分明顯。

4.3社會效益

選礦廠的廢水經(jīng)深度治理后，直接從廢水中將重金屬提出，并加以回收利用，不再進入外環(huán)境中，保障了敏感水體安全，從而有利于群眾的身體健康。

5　結(jié)語

活性炭吸附技術(shù)具有投資低，技術(shù)含量一般，工藝簡單易操作，建設周期短，回收物價值雖沒有離子交換纖維技術(shù)效果好，但處理后的廢水可以回用于生產(chǎn)，能夠滿足環(huán)保要求，是一種兼具環(huán)境效益、經(jīng)濟效益、社會效益的理想方法；離子交換纖維技術(shù)屬于行業(yè)前沿和創(chuàng)新領(lǐng)域，盡管其環(huán)保效益十分明顯，投資回報率高，具有再生能力，處理后的廢水達標效果好，但因其投資較高，工藝不易于操作，運行維護成本高，且有一定的投資風險，可以作為企業(yè)長遠發(fā)展理想目標。

[1]污水綜合排放標準GB8978-1996.

[2]地表水環(huán)境質(zhì)量標準GB3838－2002.

[3]水和廢水監(jiān)測分析方法:第四版,中國環(huán)境科學出版社,2002,12.

[4]嵩縣前河礦業(yè)有限責任公司葚溝、石家?guī)X金礦區(qū)采選項目環(huán)境影響報告書,煤炭工業(yè)鄭州設計研究院有限公司,2011.5.

[5]嵩縣前河礦業(yè)有限責任公司.嵩縣前河礦業(yè)有限責任公司突發(fā)環(huán)境事件應急預案.2014,11.

于棟才（1983—），男，吉林省公主嶺市，本科，環(huán)保助工，研究方向：水資源保護與污染治理。