某尾礦資源回收制酸污水處理設計

張 茜

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

某鉛鋅礦經過多年的開采與生產產生了大量的尾礦，30多年來共產生尾礦約1 000萬t。為了實現選廠尾礦治理及資源綜合利用，該選廠建立了600 t／d的尾礦處理生產線，采用了以“焙燒＋磁選＋浸出＋萃取＋沉淀”為核心的生產工藝，實現有價金屬的資源回收。尾礦焙燒產生的煙氣進入制酸系統產生硫酸，但制酸系統產生的污水含有砷、汞等有害物質。為了避免環境污染，在廠區內新建一座污水處理站，根據不同pH條件下重金屬沉淀物溶度積的不同，采用NaOH＋鐵鹽＋硫化工藝，分步去除制酸污水中的重金屬離子。污水處理站的設計規模為96 m3／d，工作制度24 h／d。

1 進、出水水質

1.1 進水水質

制酸工藝系統產生的總污水量為96 m3／d，其中含硫酸0.67%，亞硫酸4.9 g／L，As3＋1.85 g／L0.647 g／L，Hg2＋68.5 mg／L。

1.2 出水水質

本工程要求出水達到廣東省《水污染物排放限值》（DB 44／26－2001）［1］第二時段一級標準，各項指標如下：（1）pH值6～9；（2）SS≤70 mg／L；（3）硫化物≤0.5 mg／L；（4）總砷≤0.5 mg／L；（5）總汞≤0.05 mg／L。

2 制酸污水處理方法

針對制酸污水中含砷、汞等有害物質，采用分步沉淀法：NaOH＋鐵鹽法去除砷，并采用硫化法除汞。

3 處理工藝流程

制酸污水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

制酸污水進入污水調節池實現均質均量后，提升至反應槽1，投加漂白粉將污水中的As3＋氧化為As5＋，并投入NaOH將污水的pH調至5。出水自流至反應槽2，以Fe／As＝2的比例投加FeCl3溶液，生成砷酸鐵沉淀，使As5＋的去除率接近100%，出水自流至豎流沉淀池。

為了進一步降低As5＋濃度，經沉淀后的溢流出水自流至反應槽3，以Fe／As＝5的比例投加FeCl3溶液，可將As5＋的濃度達到0.5 mg／L以下。

反應槽3的出水自流至斜板沉淀池1，沉淀后出水通過管道混合器投加NaOH，將污水pH調至8后自流至反應槽4，投加過量的Na2S以去除污水中的Hg2＋，形成HgS沉淀，出水自流至斜板沉淀池2。經沉淀后的出水自流至反應槽5，投加適量的漂白粉以去除水中過量的Na2S，至此水中的各項指標即可達到廣東省《水污染物排放限值》（DB 44／26－2001）第二時段一級標準，出水即可通過水泵提升輸送至選廠回用。水質指標對比見表1。

表1 水質指標對比表

制酸污水處理系統豎流沉淀池及斜板沉淀池產生的污泥則排入污泥池，提升至壓濾車間壓濾機，壓濾后的濾餅儲存在危廢堆場，由危廢處理中心定期運走處理。

4 主要建（構）筑物

4.1 污水調節池

1.設計參數：兩套制酸工藝產生的污水自流至污水調節池實現均質均量，設計流量Q＝4 m3／h，污水停留時間6 h。

2.構筑物：污水調節池一座，外形尺寸為L×B×H＝4.0 m×3.0 m×2.3 m，有效水深2.0 m，有效容積24 m3。

3.配套設施：污水提升泵，40FUH－50型工程塑料臥式泵2臺，1用1備，性能參數為Q＝4 m3／h，H＝13 m，P＝3 kW。

4.2 反應槽1

污水調節池中的制酸污水提升至反應槽1，投加濃度為10%的漂白粉溶液將污水中的As3＋氧化為As5＋，并投入濃度為10%的NaOH將污水的pH調至5，反應方程式如下：

1.設計參數：設計流量Q＝4 m3／h，反應時間0.5 h。

2.配套設施：玻璃鋼反應槽尺寸為L×B×H＝0.8 m×1.5m×2.4m，池底高于地面4.7m，P＝1.1 kW。

4.3 反應槽2

反應槽1的出水自流至反應槽2，投加濃度為10%的FeCl3溶液，反應生成砷酸鐵沉淀，反應方程式如下：

1.設計參數：設計流量Q＝4 m3／h，反應時間0.5 h。

2.配套設施：玻璃鋼反應槽尺寸為L×B×H＝0.8 m×1.5 m×2.4 m，池底高于地面4.5 m，P＝1.1 kW。

4.4 豎流沉淀池

反應槽2中污水反應產生砷酸鐵，在豎流沉淀池中沉淀，上清液自流至反應槽3，污泥自流至污泥池。

1.設計參數：設計流量Q＝4 m3／h，表面負荷1.78 m3／m2·h，沉淀時間1.5 h。

2.配套設施：豎流沉淀池1座，尺寸為L×B×H＝1.5 m×1.5 m×5.15 m，池底高于地面1.5 m。

4.5 反應槽3

豎流沉淀池出水自流至反應槽3，投加濃度為10%的FeCl3溶液，進一步反應生成砷酸鐵沉淀。

1.設計參數：設計流量Q＝4 m3／h，反應時間0.5 h。

2.配套設施：玻璃鋼反應槽尺寸為L×B×H＝0.8 m×1.5 m×2.4 m，池底高于地面3.3 m，P＝1.1 kW。

4.6 斜板沉淀池1

反應槽3中反應生成的砷酸鐵，在斜板沉淀池1中沉淀，上清液自流至反應槽4，污泥自流至污泥池。

1.設計參數：設計流量Q＝4 m3／h，表面負荷0.9 m3／m2·h，沉淀時間1.5 h。

2.配套設施：斜板沉淀池1座，尺寸為L×B×H＝1.5 m×3 m×3 m，池底高于地面2.5 m。

4.7 反應槽4

斜板沉淀池1出水通過管道混合器投加NaOH，將污水pH調至8后自流至反應槽4，投加濃度為10%的Na2S溶液，反應生成硫化汞沉淀，反應方程式如下：

1.設計參數：設計流量Q＝4 m3／h，反應時間0.5 h。

2.配套設施：玻璃鋼反應槽尺寸為L×B×H＝0.8 m×1.5 m×2.4 m，池底高于地面2.8 m，P＝1.1 kW。

4.8 斜板沉淀池2

反應槽4中反應生成的硫化汞，在斜板沉淀池2中沉淀，上清液自流至反應槽5，污泥自流至污泥池。

1.設計參數：設計流量Q＝4 m3／h，表面負荷0.9 m3／m2·h，沉淀時間1.5 h。

2.配套設施：斜板沉淀池1座，尺寸為L×B×H＝1.5 m×3 m×3 m，池底高于地面2 m。

4.9 反應槽5

斜板沉淀池2出水自流至反應槽5，投加濃度為10%的漂白粉溶液，以去除水中過量的Na2S，出水可達到廣東省《水污染物排放限值》（DB 44／26－2001）第二時段一級標準，可回用于選礦工藝生產中。

1.設計參數：設計流量Q＝4 m3／h，反應時間0.5 h。

2.配套設施：玻璃鋼反應槽尺寸為L×B×H＝0.8 m×1.5 m×2.4 m，池底高于地面2.3 m，P＝1.1 kW。

4.10 回水池

反應槽5的出水自流至回水池中，通過水泵加壓至選廠工藝回用。

1.設計參數：設計流量Q＝4 m3／h，水力停留時間3 h。

2.構筑物：污水調節池一座，外形尺寸為L×B×H＝2.5 m×3.0 m×2 m，有效水深1.8 m，有效容積12.7 m3。

3.配套設施：回水加壓泵，40FUH－50型工程塑料臥式泵2臺，1用1備，性能參數為Q＝4 m3／h，H＝13 m，P＝3 kW。

4.11 污泥池

豎流沉淀池、斜板沉淀池產生的污泥自流至污泥池后，提升至壓濾機進行壓濾，濾渣進入危廢堆場，濾液自流至污水調節池。

1.構筑物：污水調節池一座，外形尺寸為L×B×H＝2.5 m×3.0 m×1.5 m，有效液位1.3 m，有效容積11.2 m3。

2.配套設施：污泥提升泵，65FLU－70型工程塑料壓濾泵2臺，1用1備，性能參數為Q＝25 m3／h，H＝50 m，P＝15 kW。壓濾機，XMZ20／800壓濾機，面積20 m2，P＝4 kW。

5 廢渣處理

制酸污水通過上述污水處理壓濾后會產生一定量的砷酸鐵、硫化汞、石膏渣，及少量硫化鈣混合渣，儲存在危廢堆場，由危廢處理中心定期運走處理。

6 結 論

1.該工程采用分步沉淀法去除制酸污水中的含砷、汞等有害物質，削減有害物質排放量，使砷的排放量減少6.4 t／a，汞的排放量減少2 400 t／a。

2.該工程污水處理工藝后的水質達到廣東省《水污染物排放限值》（DB 44／26－2001）第二時段一級標準，可以全部回用至選礦工藝生產使用，實現了廢水零排放，提高廠區回水利用率，具有良好的環境效益。