新型脫銻工藝的應(yīng)用研究

摘要：銻（Sb）是一種有毒金屬，已引起人們的廣泛關(guān)注。銻礦開采和含銻產(chǎn)品的生產(chǎn)使用會(huì)產(chǎn)生大量含銻廢水，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重威脅，含銻廢水的凈化處理成為水污染控制亟待解決的問題之一。本文利用生物制劑作為高效除銻劑并結(jié)合新型工藝，以實(shí)現(xiàn)高效脫銻。實(shí)驗(yàn)室確定試驗(yàn)參數(shù)后，企業(yè)進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)驗(yàn)證，二者結(jié)果吻合。該新型脫銻工藝處理效果良好，能夠同步脫除砷和銻。

關(guān)鍵詞：廢水；生物制劑；高效脫銻

中圖分類號(hào)：TF818 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）02-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.02.012

Research on the application of a new antimony removal process

SHI Huajie， WU Caisong， YAN Huxiang， JIANG Guomin， GAO Weirong

（Science Environmental Protection Co.， Ltd.， Changsha 410013， China）

Abstract： Antimony （Sb） is a toxic metal that has attracted widespread attention. The mining of antimony mines and the production and use of antimony containing products will generate a large amount of antimony containing wastewater， posing a serious threat to the ecological environment and human health， and the purification and treatment of antimony containing wastewater has become one of the urgent problems to be solved in water pollution control. This paper uses biological agents as efficient antimony removal agents and combines them with a new process to achieve efficient antimony removal. After determining the experimental parameters in the laboratory， the enterprise conducts industrial testing and verification， and the results of the two are consistent. The new antimony removal process has a good treatment effect and can simultaneously remove arsenic and antimony.

Keywords： wastewater; biological agents; efficient antimony removal

近幾十年來，全球銻（Sb）使用量逐漸增加，銻污染事件的發(fā)生變得更加頻繁，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。銻是一種準(zhǔn)金屬元素，其性質(zhì)與砷類似。銻不是植物必需元素，但很容易被植物根系吸收。銻及其化合物被美國環(huán)境保護(hù)署和歐洲聯(lián)盟視為優(yōu)先關(guān)注的污染物[1]。中國擁有世界上最豐富的銻資源，現(xiàn)已探明114個(gè)銻礦。世界銻儲(chǔ)量超過

200萬t，其中大部分分布在中國、玻利維亞、俄羅斯、南非和塔吉克斯坦。中國是最大的銻生產(chǎn)國，約占世界84.0%的份額。我國銻資源分布相對(duì)集中，已探明的超大型銻礦床、大型銻礦床、中型銻礦床集中在西南地區(qū)的廣西壯族自治區(qū)（34.4%）、湖南省（21.2%）、云南省（12.2%）和貴州省（10.2%），占中國銻儲(chǔ)量的86.1%[2]。銻污染大部分來自人類活動(dòng)，如采礦活動(dòng)、殺蟲劑的使用和電子工業(yè)的生產(chǎn)。化石燃料的燃燒也會(huì)揮發(fā)銻，大多數(shù)金屬硫化物和煤都含有銻。采礦和冶煉行業(yè)產(chǎn)生大量廢水、廢渣，將大量銻釋放到環(huán)境中，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦慕】翟斐芍卮笸{。

1 除銻工藝開發(fā)

1.1 試驗(yàn)原料

湖南省某選礦企業(yè)建廠時(shí)配套建設(shè)的廢水處理設(shè)備實(shí)際處理能力有限，導(dǎo)致廢水處理量遠(yuǎn)低于廢水產(chǎn)生量，大量廢水隨尾砂排到尾礦庫暫存，從而使尾砂壩內(nèi)積水呈酸性，同時(shí)導(dǎo)致重金屬指標(biāo)超標(biāo)，尾礦庫庫容逐年減少。根據(jù)實(shí)際需要，現(xiàn)場(chǎng)配套建設(shè)處理能力5 000 m3/d的廢水處理站，采用生物制劑深度處理工藝，經(jīng)廢水處理站處理后，凈化水pH、Sb、As指標(biāo)需要達(dá)到《錫、銻、汞工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》

（GB 30770—2014）的直接排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 原水水質(zhì)

原水水質(zhì)如表1所示。主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)有pH、As、Sb、化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、

氨氮、鹽分和氧化還原電位。廢水中的主要污染物為Sb、As，在設(shè)計(jì)廢水處理工藝時(shí)，要重點(diǎn)關(guān)注Sb、As的去除效果。

1.3 工藝流程

廢水處理小型試驗(yàn)流程如圖1所示。在燒杯中倒入一定量的水樣，投加一定梯度的生物制劑進(jìn)行配合反應(yīng)（15～20 min）；加入石灰乳（工業(yè)氫氧化鈣配制，質(zhì)量濃度10%）調(diào)節(jié)pH，水解反應(yīng)15～20 min；投加一定量絮凝劑聚丙烯酰胺（PAM），發(fā)生絮凝反應(yīng)，并進(jìn)行沉淀，完成固液分離。上清液進(jìn)行檢測(cè)分析，沉淀物安全處置。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果

小型試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，當(dāng)原水銻濃度為5.591 mg/L時(shí)，經(jīng)1.8 g/L除銻劑處理，出水銻和砷均能達(dá)標(biāo)，體現(xiàn)該工藝對(duì)廢水的良好處理效果。

2 工業(yè)應(yīng)用效果

2.1 工藝流程

根據(jù)小型試驗(yàn)結(jié)果，將該處理工藝應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，利用現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有的設(shè)施設(shè)備，并進(jìn)行相應(yīng)改造，處理流程如圖2所示。根據(jù)廢水進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)，廢水主要含有銻、砷等污染物，根據(jù)廢水處理后出水指標(biāo)要求、項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)情況，采用重金屬廢水深度處理工藝，即“配合-水解-絮凝分離”工藝，深度脫除廢水中的污染物，使治理后的廢水達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。根據(jù)水處理工藝流程，重金屬廢水經(jīng)高位進(jìn)入批次反應(yīng)池，在配合反應(yīng)池內(nèi)加入除銻劑發(fā)生配合反應(yīng)，再進(jìn)入水解反應(yīng)池，根據(jù)系統(tǒng)的pH，在水解反應(yīng)池中加入石灰乳調(diào)節(jié)體系pH進(jìn)行水解反應(yīng)，然后在絮凝反應(yīng)池中加入少量絮凝劑進(jìn)行絮凝反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)各污染物的深度脫除，反應(yīng)后廢水進(jìn)入沉淀池實(shí)現(xiàn)固液分離，分離后的上清液自流至清水池，出水外排。沉淀池泥滿后，通過污泥泵打至尾砂壩進(jìn)行安全處置。廢水深度處理工藝使用的藥劑包括生物制劑、石灰、絮凝劑（PAM）和硫酸[4]。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

為確保出水銻濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時(shí)降低藥劑成本，運(yùn)行期間，根據(jù)原水銻濃度對(duì)藥劑進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并對(duì)進(jìn)出水銻濃度進(jìn)行跟蹤，進(jìn)出水中銻濃度數(shù)據(jù)如圖3所示。溶液pH會(huì)影響銻的分布、混凝劑的水解程度和水解產(chǎn)物的理化性質(zhì)，因此pH將直接影響脫銻效率[5]。在整個(gè)試驗(yàn)過程中檢測(cè)不同pH下出水口的銻濃度，研究pH對(duì)脫銻效率的影響。在中性pH和高pH條件下，出水口的銻濃度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原水的銻濃度，表明該工藝能夠有效去除廢水中的銻。值得注意的是，在中性pH條件下，出水口的銻濃度不能在

0.2 mg/L以下；在高pH條件下，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水銻濃度在0.2 mg/L以下，效果穩(wěn)定，水質(zhì)表觀效果好。在pH為9～10的條件下，出水銻指標(biāo)有明顯上升趨勢(shì)，難以保證連續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

3 結(jié)論

尾礦庫廢水的銻濃度在6.46～10.27 mg/L變化，生物制劑用量在1.51～2.35 kg/m3，出水銻濃度能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。在高pH工藝條件下，出水指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)，水質(zhì)表觀效果好，水質(zhì)清澈，無懸浮物。從整個(gè)試驗(yàn)期間的運(yùn)行情況來看，建議采用高pH工藝，消除出水銻超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，降低藥劑成本。如擔(dān)心沉淀池的漂浮物處理效果，可增設(shè)一條硫酸管道至1#沉淀池溢流口，在此投加硫酸回調(diào)pH，可將漂浮物溶解去除。

參考文獻(xiàn)

1 韓 玉，史成超，陳 磊，等.FeSO4強(qiáng)化活性污泥法除銻技術(shù)研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（理學(xué)版），2023（2）：185-194.

2 林源欣，任龍飛，邵嘉慧.共涂覆法改性聚醚砜膜絡(luò)合超濾除銻應(yīng)用研究[J].水處理技術(shù)，2021（2）：22-26.

3 包稚群，付幫幫，丘克強(qiáng).底鉛真空控氧氧化法深度除銻[J].礦冶，2019（4）：75-78.

4 沈浙萍，李 亞，梅榮武，等.紡織染整廢水除銻工程提標(biāo)改造實(shí)例[J].中國給水排水，2019（14）：91-94.

5 盧文靜.混凝-絮體預(yù)負(fù)載超濾聯(lián)用除銻（Ⅴ）效能及膜污染機(jī)制分析[D].長沙：湖南大學(xué)，2019：11-12.