生物制劑在多金屬選礦廢水處理的應用研究

盧致明，韓 彬，張亮亮，李前進

（云南華聯鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

據估計，每年我國礦山選礦廠生產過程中外排的廢水約2億噸，約占全國工業廢水總量的十分之一，是我國工業廢水排放量最多的行業之一，選礦廢水的排放已成為廢水污染的主要來源之一。對選礦廠廢水的高校經濟治理，提高選礦廠回水率，控制選礦廠廢水的排放，防止廢水對環境的污染和對生態平衡的破壞成為了當今環境保護研究的課題之一[1，2]。

目前選礦廢水處理的方法有化學沉淀法，化學絮凝法，電解法，離子交換法，生物法和吸附法等等。這些方法各有其缺陷，從而限制了它們的應用，如化學沉淀法，在低的氟砷濃度下，氟砷的化學沉淀物很難生成，從而導致選礦廢水中的氟砷很難進一步去除，從而達到深度處理的目的；又如電化學（電絮凝）技術，雖可以同時去除多種重金屬離子及有害污染物，但其流程復雜，成本較高。生物制劑協同氧化技術是近年來發展起來的選礦廢水處理技術，具有流程簡單，效果好，無二次污染等優點[3-6]。

某多金屬礦山選礦廠生產過程中產生的廢水氟砷達不到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)三類水體水質標準要求（As＜0.05mg/L，F＜1.0mg/L)。本文針對該選礦廠廢水的特征，利用生物制劑協同氧化技術對該廢水進行深度處理，以達到排放標準。

1 生物制劑機理

生物制劑是以硫桿菌為主的復合功能菌群代謝產物與其它無機化合物進行組分設計，富含大量巰基、羥基、羧基、氨基等功能基團的水處理劑。

通過生物制劑多基團的配合作用與重金屬離子形成穩定的重金屬配合物，實現重金屬離子銅、鉛、鋅、鎘、砷等的同時高效凈化；通過協同氧化技術，實現廢水中COD等的深度降解；通過用堿調節pH值，協同脫鈣。因生物制劑兼有高效絮凝作用，當重金屬配合物水解形成顆粒后很快絮凝成團，實現渣水的高效分離。

2 試驗研究

2.1 選礦廠水質情況及試驗流程

對云南某礦山尾礦庫水質情況進行分析，分析結果見表1。由表1可知，該尾礦庫水質砷含量為0.076mg/L，氟含量5.10mg/L，達不到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)三類水體水質標準要求，其余均符合排放標準。

表1 某礦山尾礦庫水質情況分析

根據該礦山水質的特點，采用生物制劑協同氧化技術進行處理，試驗流程詳見圖1。選礦廠廢水經過生物制劑反應、堿液反應和PAM反應，最終濃密得到清水，濃密的底泥直接排放至尾礦庫。

圖1 選礦廢水處理流程圖

2.2 試驗研究

控制尾礦庫廢水進水流量約30m3/h（日處理量720m3），將生物制劑按設定的流量添加進入生物制劑反應池（有一級和二級反應池）進行充分反應，生物制劑反應池水自流至堿液反應池充分與堿液反應，再流入PAM反應池，最后流入濃密池進行水-渣沉降分離，濃密池溢流水合格后進行排放，底泥直接排入尾礦庫中。試驗過程中每4小時取一次水樣進行分析。

圖2 處理前后水樣含As對比

對于該礦山尾礦庫廢水來說，As是主要的污染物之一，是生物制劑深度處理工藝的處理對象之一，也是萬龍山廢水工業化試驗的核心考核指標之一。其進出水前后的As濃度對比表現如下圖2所示。

在試驗過程中，進水中的砷基本維持在0.04～0.08mg/L（大部分時間含砷高于排放標準），當生物制劑、氫氧化鈉和PAM分別按照1.5kg/m3、0.1 kg/m3和1 g/m3進行添加時，出水砷基本維持在0.01mg/L以下，甚至痕量，遠遠低于0.05mg/L的排放標準。

可見，生物制劑深度處理工藝對于尾礦庫廢水中的砷有穩定的去除效果。

圖3 處理前后水樣含F對比

F也是主要的污染物之一，是生物制劑深度處理工藝的處理對象之一，也是該廢水外排工業化試驗的核心考核指標之一。試驗進出水前后的F濃度對比表現圖3所示。

圖4 處理后出水的pH

由圖3分析可知，在試驗中，進水中的氟基本維持在5mg/L左右，當生物制劑、氫氧化鈉和PAM分別按照1.5kg/m3、0.1kg/m3和1 g/m3進行添加時，出水氟基本維持在0.6～0.8mg/L，穩定低于1mg/L?？梢姡镏苿┥疃忍幚砉に噷τ谖驳V庫廢水中的氟有穩定的去除效果。進水pH在7左右，但是在試驗過程中添加了生物制劑、氫氧化鈉和PAM（絮凝劑）等藥劑，對水的pH值有一定的影響，因此對出水的pH值進行化驗跟蹤，出水的pH跟蹤結果見圖4。從跟蹤數據顯示來看，該礦山水體pH在6.5～7.5之間波動。從對試驗的出水pH來看，萬龍山尾礦庫廢水采用生物制劑深度處理工藝，在脫除氟、砷之后，出水的pH始終穩定保持在6～8之間，完全滿足國家排放標準要求的6～9。

2.3 成本估算

表2 藥劑成本估算

外排水處理站按24小時連續運行，運營人員共計3名。人工費用按照10萬元/人·年，年運行按330天計：運行人工成本=3×100000/（2000×330）=0.45（元/m3）；

系統運行時，主要耗電設備包括：廢水提升泵、液堿反應池攪拌機、液堿和PAM配制槽電機、空壓機和藥劑投加泵，每天耗電約1900kWh，電費按0.35元/度計算：運行電費成本=1900×0.35/2000=0.33（元/m3）

總成本=3.67+0.45+0.33=4.45元/m3

3 結論

（1）通過試驗驗證，生物制劑協同氧化技術處理選礦廠生產過程產生的廢水氟砷的治理有很好的效果，且處理成本在企業可以承受的范圍內。

（2）生物制劑協同氧化法進行水處理，具有工藝流程簡單，工藝前端不需硫酸預處理，尾端也無需回調pH，操作簡便，固液分離快等特點。