短程膜工藝處理尾礦干堆滲濾液的應用實例

張志娟，覃理嘉，段紹彥，于春梅

（南寧市桂潤環(huán)境工程有限公司，南寧 530221）

選礦、冶煉行業(yè)金屬的開采、冶煉和尾礦、廢渣的堆放等，能溶出含有大量重金屬離子的酸性廢水，其隨著礦山排水和降雨進入水體和土壤，造成重金屬污染。根據國務院頒布的《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》和《土壤污染防治行動計劃》，重金屬污染防治是“十三五規(guī)劃”的首要任務之一，明確指出要加強涉重金屬行業(yè)污染防控，到2020年重點行業(yè)重金屬排放量要比2013年下降10%。重金屬廢水排放標準從簡易化學沉淀處理排放，到實行《鉛鋅工業(yè)污染物排放標準》（GB25466-2010），重金屬廢水處理技術向先進、高效、完善方向發(fā)展，引進和開發(fā)先進技術、設備成為大勢所趨[1]。

目前，重金屬廢水的處理方法有中和法、硫化法、離子交換法、生物法和氧化還原法，這些傳統(tǒng)、單一的處理方法已不能滿足對重金屬廢水的處理要求[2]。本文的工程實例針對選礦、冶煉行業(yè)重金屬廢水的特點，應用短程膜工藝處理尾礦干堆滲濾液，具有較好的處理效果，供選礦、冶煉行業(yè)廢水處理和現有污水處理設施提標改造參考、借鑒。

1 工程概況

廣西壯族自治區(qū)某公司選礦區(qū)尾礦干堆滲濾液、污泥脫水壓出液、干堆場初期雨水深度處理。工程設計污水處理站1座，處理規(guī)模200m3/d，排水方式采用雨、污分流制，干堆場初期雨水經處理后可回用，處理出水水質符合《鉛鋅工業(yè)污染物排放標準》（GB25466-2010）表3要求。進水水質和排放限值見表1。

表1 進水水質與排放限值

2 污水處理工藝

2.1 工藝流程

尾礦干堆場滲濾液、污泥壓出液中主要污染物為礦粉、選礦助劑、重金屬；尾礦干堆場初期雨水中主要污染物為礦粉、重金屬。利用泵分別將雨水收集池和滲液收集池內的污水抽入反應池1，向反應池1中投加石灰乳和混凝劑，通過一系列的物理、化學反應，廢水中的大部分懸浮態(tài)和膠體狀礦粉、選礦助劑被絮凝成較大顆粒，進入初沉池固液分離、去除。初沉池上清液自流進入反應池2，與投加的混凝劑、活性炭和燒堿反應，溶解態(tài)的重金屬離子一部分通過化學沉淀由液相轉移到固相，另一部分被活性炭吸附，進入循環(huán)濃縮池和膜系統(tǒng)，通過膜分離去除[3]。經膜分離后的污水進入中和池，利用稀酸和稀堿調節(jié)pH值至出水標準后排放或回用。反應池、沉淀池、循環(huán)濃縮池沉降下來的污泥經污泥泵抽入污泥濃縮池，通過濃縮、脫水后送至有重金屬回收能力的單位處理（污水處理工藝流程見圖1）。

圖1 污水處理工藝流程圖

2.2 主要構筑物與設備

（1）雨水收集池：1座，鋼砼結構。平面尺寸30×25×6（m）。容積4500m3，有效水深5.6m，有效容積4200m3。

（2）滲液收集池：1座，鋼砼結構。平面尺寸7×8×6（m）。配備應急池1座、直徑7.2m、高6m。

（3）反應池1：1座，鋼砼結構。平面尺寸5×5×4.5（m）。配備混凝劑溶解裝置2套，混凝劑計量泵1臺，石灰乳配制裝置2套，耐腐蝕耐磨全塑石灰乳投加泵2臺，水下安裝反應攪拌機2套，pH值控制器1套。

（4）初沉池：1座，鋼砼結構。平面尺寸6×5×4.5（m），內置斜管。

（5）反應池2：1座，鋼砼結構。平面尺寸6×5×4.5（m）。配備燒堿配制裝置2套，燒堿計量泵2臺，活性炭粉投加裝置1套，水下安裝反應攪拌機2套，pH值控制器1套。

（6）循環(huán)濃縮池：2座，鋼砼結構。平面尺寸6×5×4.5（m）。配備不銹鋼管道循環(huán)泵2臺。

（7）微濾膜處理系統(tǒng)：1套，產水量10m3/h。配備進口抗污染微濾膜，襯氟塑料管道泵1臺，微濾膜清洗系統(tǒng)1套，微濾膜機架1套。

（8）中和池：1座，鋼砼結構。平面尺寸：5×5×4（m）。配備儲酸罐1套，電磁閥1個，pH值控制器1套。

（9）污泥濃縮池：1座，鋼砼結構。平面尺寸：5×3.4×4.5（m）。配備污泥泵2臺，潛污泵2臺，廂式壓濾機1臺。

（10）配套建筑：包括配電間、辦公室、膜處理設備間、在線監(jiān)測室、污泥脫水機房、加藥間。

3 主要處理單元

3.1 雨水及干堆滲濾液收集系統(tǒng)

按規(guī)范設置雨棚，并在雨棚較低側設置雨水收集槽和管道，用于收集初期雨水。尾礦干堆場初期雨水由初期雨水收集池收集；尾礦干堆滲濾液、污泥壓出液由滲液收集池收集，分別經泵抽入反應池1。干堆滲濾液產生量為75m3/d，污泥壓出液產生量為0.71m3/d，初期雨水產生量為120m3/d。

3.2 反應池及沉淀池

反應池采用化學沉淀法，向廢水中投加堿，可使重金屬離子以氫氧化物的形式沉淀，不同氫氧化物在不同的pH值條件下沉淀。在反應池1中投加石灰石初步提升pH值至9～10，投加混凝劑提高混凝沉淀效率。污水流入初沉池，氫氧化物沉淀沉降分離、排出。在反應池2中加入燒堿精確調節(jié)pH值至9.5～10，繼續(xù)加入混凝劑進一步混凝，投加活性炭吸附污染物，同時，活性炭在后續(xù)膜內表面起到擦洗作用[4]。

3.3 短程膜系統(tǒng)與中和池

短程膜系統(tǒng)由濃縮池、循環(huán)泵、微濾膜、清洗裝置及相關閥門、管道等組成。污水經濃縮池通過循環(huán)泵以高速高壓通過多孔濾膜，直徑大于0.1μm的菌體和懸浮固體物質截留在膜外回流入濃縮池。微濾膜處理系統(tǒng)的膜組件采用進口抗污染微濾膜，能承受高速流量、排污和耐壓的運作，并結合化學沉淀和活性炭吸附，高效去除重金屬污染物。中和池利用稀酸、稀堿調節(jié)pH值至6～9范圍[5]。

4 工程運行效果

短程膜工藝各重金屬污染物的去除效果如圖2所示。

圖2 重金屬污染物的去除效果

該工程使用短程膜工藝去除重金屬污染物，由圖2（a）可知，進水水質總銅濃度在1.8～2.5mg/L，水質有明顯波動，但短程膜工藝出水水質穩(wěn)定，并控制在0.09mg/L以下，平均去除率為97.1%。由圖2（b）可知，進水鋅濃度為9.2～10.2mg/L，經處理后出水鋅濃度控制在0.09mg/L以下，平均去除率為99.2%。由圖2（c）可知，進水鉛濃度較高，在19.3～20.3mg/L之間變化，而出水鉛濃度穩(wěn)定控制在0.001mg/L以下，平均去除率為99.6%。由圖2（d）所示，進水砷濃度為3.7～4.1mg/L，過濾出水后，砷濃度控制在0.024mg/L以下，平均去除率接近100%。由2（e）可知，進水鎘濃度在0.9～2.1mg/L之間波動，處理出水鎘濃度控制在0.001mg/L以下，平均去除率接近100%。出水水質穩(wěn)定，工藝運行可靠，有效去除選礦污廢水中的重金屬污染物。

將圖2數據計算、匯總得到出水水質與進水水質及《鉛鋅工業(yè)污染物排放標準》（GB25466-2010）表3對比，如表2所示。結果表明，應用短程膜工藝的深度處理出水水質符合排放標準。

表2 進、出水水質與排放限值

5 環(huán)境效益及技術經濟分析

該工程總投資231.2萬元，采用先進的短程膜工藝對重金屬廢水進行深度處理，主要污染物銅、鋅、鉛、砷、鎘的去除率均＞96%，從源頭削減了污染物的排放量，經濟效益和環(huán)境效益良好。日常運行費用主要包括人工費、藥劑費、電費等。該處理廠共2名技術員，月均2000元/人，人工費用為0.67元/m3；平均耗電量369.10kW·h/d，電費用為0.93元/m3；藥劑費為0.25元/m3?？傔\行費用為1.85元/m3。

6 工藝技術特點

1）PVDF膜采用聚偏氟乙烯作為膜材料，強度極高?？山浭軓娝?、堿、次氯酸鈉等藥劑清洗。新建PVDF膜系統(tǒng)清洗周期長，后期穩(wěn)定在5～7日；2）抗污染性能優(yōu)異，可在MLSS大于2000mg/L的渾濁液中使用；3）可應用于較高的硬度和電導率的水質，適合成分復雜的污水處理；4）PVDF膜采用高流速、高通量的進水方式，采用氣動或電磁閥高壓反沖的形式，設計先進，處理效率高。

7 結論

該工程采用短程膜工藝處理尾礦重金屬干堆滲濾液，運行結果表明，出水水質均滿足《鉛鋅工業(yè)污染物排放標準》（GB25466-2010）中表3的污染物排放限值，且出水水質穩(wěn)定，耐沖擊負荷強，污染物去除率高，操作方便，運行費用低（1.85元/m3），具有良好的環(huán)境效益和經濟效益。該工程實例對選礦、冶煉行業(yè)廢水處理設施的建設及現有設施的提標改造具有重要指導意義，具有參考、借鑒價值。