礦山酸性廢水的生化聯(lián)合處理

余策恩　羅小娟　謝鴻輝　賴啟威　朱家強

摘要：本項目采用電石渣中和、UASB、AOO生化處理聯(lián)合工藝的處理技術(shù)。以廢治廢，利用堿性廢物-電石渣，對礦山酸性廢水堿性預處理，效果好，成本低。電石渣中和、UASB、AOO生化處理聯(lián)合工藝為課題組老師經(jīng)過大量試驗探索出的成果，具有優(yōu)良的生物降解性能和去除重金屬等污染物性能，處理復雜成分的礦山重金屬廢水，實現(xiàn)選礦廢水高質(zhì)量處理回用，最終達到選礦廢水零外排。

關鍵詞：廢水處理;電石渣中和;UASB;AOO生化處理

金屬礦山酸性廢水，一般pH 值較低，且含有諸多雜質(zhì)，其中含有機污染物，油類污染物，還含有伴生的重金屬離子，若是對其不進行處理，直接排入河流等自然水體，將會導致水體發(fā)生酸化，水體中的微生物無法正常繁衍，pH值越低，對魚類、藻類等生物造成的傷害越大，最終會導致水體失去自凈能力，進而還會污染土壤，使土壤酸化。土壤中的重金屬鎘、鉛、汞、砷等不能被生物降解，相反能在生物作用下大量富集，沿食物鏈最后進入人體，直接影響人體的健康。所以我們對礦山廢水處理有了一個新的想法和試驗。針對復雜成分的礦山重金屬廢水采用電石渣中和、UASB、AOO生化處理聯(lián)合工藝的處理技術(shù)。提高廢水處理效果，回水使用不影響選廠生產(chǎn)指標，實現(xiàn)選礦廢水高質(zhì)量處理回用，最終達到選礦廢水零外排。

1.選礦廢水來源及性質(zhì)

本研究以大余西華山鎢礦生產(chǎn)廢水為例。選廠最主要的廢水來源是重選、精選中段工藝生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水，還有少部分廢水是尾礦臨時堆場及裝車外售的淋溶水，車間清洗地板及機械等產(chǎn)生的廢水。重選、精選兩個工段的選礦廢水性質(zhì)不同，重選工段采用跳汰選別、搖床選別等重選選礦法，重選尾礦顆粒較精選粗，不含浮選藥劑，重選廢水懸浮顆粒濃度高，水質(zhì)渾濁，主要處理工作是脫泥脫水。精選工段采用枱浮搖床、浮選等工藝，尾礦粒度較細，需要經(jīng)過濃密脫水，硫化礦浮選過程中有加入丁基黃藥、2#油等浮選藥劑，因此其選礦廢水中含有殘留的浮選藥劑，多數(shù)工藝在酸性環(huán)境下進行，尾礦廢水匯集后呈酸性，因此精選工段廢水處理工作是脫泥及中和酸后再分解殘留浮選藥劑。

西華山鎢礦生產(chǎn)廢水平均日處理量為1800m3/d，進水的COD為6100mg/L，SS為8500mg/L，廢水中還含有過量的重金屬，如鎘鉛汞等，其中廢水中鎘含量為0.9mg/L，鉛含量為8.1mg/L，汞含量約為0.3mg/L，砷含量約為3mg/L，這些重金屬對環(huán)境和人危害都很大，所以我們要重視處理重金屬。

2.廢水處理工藝

2.1廢水處理流程

先將廢水引入初沉池，重選和精選廢水都中含有大量懸浮物，SS非常高，初沉池中加入聚丙烯酰胺混凝劑，由于懸浮物絮凝過程中會對其余污染物產(chǎn)生一定的脫穩(wěn)、架橋、吸附、凝聚等作用，不僅可以有效的降低SS的濃度，還可總體降低水體各類污染物程度， 廢水在初沉池進行泥水分離后，進入PH調(diào)節(jié)池，用電石渣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石灰，中和廢水中的酸，調(diào)節(jié)PH在6-9之間，弱堿性環(huán)境小生成金屬氫氧化物沉淀，并在空氣作用下，將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn3+，S2-轉(zhuǎn)化為S6+，令生成的沉淀濃度積較小，便于沉淀的生成;而后進行調(diào)節(jié)營養(yǎng)配比，經(jīng)調(diào)節(jié)后的廢液進入兩段UASB反應器，經(jīng)過兩段UASB反應器作用后再進入AOO生化處理，在厭氧和好氧微生物共同作用下，去除廢水中殘余有機物;生化池出水沉淀生物污泥后，經(jīng)過濾處理后，最后排水COD濃度降到49mg/L，SS最終降至98mg/L，廢水可以進入到回用池，回用到選礦廠，實現(xiàn)廢水零排放。

具體的工藝流程見下圖：

2.2 電石渣中和處理

電石渣中和代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石灰中和，有著成本低，材料來源廣等優(yōu)點。電石渣是一種堿性工業(yè)廢渣，其主要成份是 CaO，含量一般為68%～72%，新鮮電石渣含水30%左右乳化制漿非常容易。其操作也較為簡單，只需一個簡易貯料倉和攪拌桶配合使用，能有比較理想的中和效果。并且能起到“以廢治廢”的效果，有很好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

在調(diào)節(jié)池經(jīng)過調(diào)節(jié)的廢水進入到電石渣中和池，可以對后續(xù)的作業(yè)保持更加穩(wěn)定，由于礦業(yè)廢水中含有鎘、鉛等金屬離子，如果直接排出會對環(huán)境有害，所以需要對這些有害金屬離子進行處理。電石渣中和池中CaO和水反應能產(chǎn)生Ca（OH）2，而Ca（OH）2能與鎘，鉛等金屬產(chǎn)生氫氧化物的沉淀，并且能調(diào)節(jié)廢水中的PH至6～8，并且還能將COD去除率和有效地升到50%，其濃度可降在4000mg/L左右。將處理好的廢水進入總的調(diào)節(jié)池進行一下緩沖的作用，為下一個作業(yè)做準備。電石渣中和流程圖如下圖：

2.3 UASB處理技術(shù)

根據(jù)流程圖可知本項目用了兩個UASB反應器，一級UASB反應器可起到一個預先處理的一個作用，而起主要作用的還是在于二級UASB反應器。一級UASB反應器中內(nèi)PH值穩(wěn)定在7左右，COD與NH3-N去除率能達到65%左右即可排出進入到中間池進行濃縮并且準備進入到二級UASB反應器中，二級UASB反應器的PH值要維持在8～9之間，當COD和NH3-N去除率能達到80%，此時COD濃度在1000mg/L左右，而NH3-N濃度在55mg/L，且各項指標趨于穩(wěn)定時，證明實驗運行穩(wěn)定。當出現(xiàn)COD去除率或者時NH3-N去除率下降時，實驗已到達負荷極限。因此這一階段不會過多的向反應器內(nèi)添加原料，同時因為反應器內(nèi)厭氧污泥來自厭氧反應罐中，所以這些厭氧污泥活性高、厭氧消化能力強。

流程如圖4。

2.3 AOO處理技術(shù)

AOO處理工藝對于廢水中的NH3-N去除效果明顯，對于缺氧段的微生物來說，廢水中的成分較復雜，且含有有毒的離子，氨和氮含量又高，這是很不利的因素，所以缺氧段的COD和NH3-N濃度要較高，為后續(xù)的好氧段生物處理打好基礎，為廢水中的不溶性有機物的溶解做好準備，并且此階段能很好地降低廢水中的重金屬的含量。在好氧段的運行中，需要消耗大量的堿來降解廢水中的有機物，所以要維持廢水中的PH值就得及時補充堿，一般來說PH值要保持在7.5～8.5.處理之后就能發(fā)現(xiàn)有害物質(zhì)明顯減少，所以經(jīng)過這些工藝處理之后，COD去除率能有效的達到90%，最終得到COD的濃度為49mg/L，SS的濃度為98mg/L，而NH3-N去除率能達到92%，NH3-N濃度為12mg/L，而其中總鎘含量為0.01mg/L，總汞含量為0.003mg/L，總鉛含量為0.2mg/L，總砷含量為0.3mg/L。而且AOO處理工藝比起其他的工藝，處理廢水是產(chǎn)生的污泥較少，對后續(xù)的沉淀也能得到一個很好的效果，使廢水能合格的排放。

流程如下：

3.可行性分析

從上述回用效果可以看出，該處理方案效果較好，滿足礦山的選礦需求，且電石渣材料簡單，價廉，具有廣泛的適應性，技術(shù)成熟，操作安全可靠。因此，在技術(shù)層面是可行的。

經(jīng)濟效益層面，通過廢水處理之后，實現(xiàn)尾礦廢水分離，粗砂尾礦作為土建石材外售，細泥尾礦作為水泥填充料外售，能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益，礦山廢水可循環(huán)回用于生產(chǎn)工藝，即節(jié)約了水資源，又實現(xiàn)廢水零外排，做到了循環(huán)經(jīng)濟。

環(huán)境及社會效益層面，廢水處理回用既保護了生態(tài)環(huán)境，又實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，并且該項目屬廢水治理項目，符合國家相關產(chǎn)業(yè)政策，是國家鼓勵項目。

4.結(jié)論

本項目利用三個工藝的聯(lián)合使用，合理的利用了每一項工藝的優(yōu)點，電石渣中和經(jīng)濟有效，對有害金屬離子進行有效的沉淀，對后續(xù)的系統(tǒng)起了很好的保護作用。而UASB和AOO的處理工藝，高效穩(wěn)定，操作簡單，進一步的提高了COD去除率和NH3-N去除率，且出水的水質(zhì)穩(wěn)定并符合國家標準。對實現(xiàn)礦山選礦廢水零外排，消除選礦廢水對環(huán)境的不利影響，實現(xiàn)資源利用與環(huán)境保護和諧發(fā)展，有一定的指導意義。高效、廉價、安全及操作簡便是酸性礦山廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向。不同礦石產(chǎn)品、不同選礦工藝會產(chǎn)生不同性質(zhì)的選礦廢水，須探索研究不同的處理方法，來達到綠色礦山的要求。

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作者簡介：謝鴻輝（1998.9-），男，江西贛州，本科，研究方向：礦物加工。