某尾礦庫(kù)淋溶液處理工藝試驗(yàn)研究

關(guān)鍵詞：尾礦庫(kù)淋溶液；生物脫氮；A/O工藝；SBR工藝；工藝優(yōu)化；COD；氨氮中圖分類號(hào)：TD926.5 文章編號(hào)：1001-1277（2025）08-0066-05文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.11792/hj20250813

引言

某黃金冶煉企業(yè)主要處理難選冶黃金資源，其尾礦庫(kù)在雨季生產(chǎn)運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生淋溶液，含有少量的氰化物、硫氰酸鹽及（類）銅、砷等重金屬，直接排放會(huì)污染環(huán)境[1-3]，達(dá)標(biāo)處理后可作為澆灌及降塵等用水。

目前，針對(duì)尾礦庫(kù)淋溶液的處理工藝主要有化學(xué)法和生物法[4-12]。相對(duì)于化學(xué)法，生物法具有運(yùn)行成本低、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)，但也存在一定弊端，例如：氰化物、硫氰酸鹽及（類）銅、砷等重金屬均對(duì)微生物具有很強(qiáng)的生物毒性，一旦這些有毒物質(zhì)含量超出設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)，不僅會(huì)導(dǎo)致出水水質(zhì)超標(biāo)，而且嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響微生物的正常生長(zhǎng)[3]。系統(tǒng)要求控制pH 值為5～9，但當(dāng)pH值低于7時(shí)，微生物的硝化作用受到抑制，影響氨氮去除效果；當(dāng)pH值高于9時(shí)，微生物活性受到不可逆損傷，整個(gè)生物處理系統(tǒng)將崩潰[4]。因此，需要在日常生產(chǎn)運(yùn)行期間，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)水中的有害物質(zhì)濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)調(diào)整，確保系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。本文采用AO（缺氧/好氧）與改進(jìn)型SBR（序批式反應(yīng)器）聯(lián)合工藝進(jìn)行尾礦庫(kù)淋溶液處理，使污染物達(dá)到DB21/1627—2008《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

1 試驗(yàn)部分

1. 1 工藝流程

采用AO與改進(jìn)型SBR聯(lián)合工藝（見(jiàn)圖1）處理尾礦庫(kù)淋溶液，主要設(shè)備包括調(diào)節(jié)池、水解酸化池、缺氧池、好氧池、曝氣池及沉淀池。

圖1尾礦庫(kù)淋溶液聯(lián)合處理工藝流程

Fig.1Process flowof tailingspond leachate treatment

調(diào)節(jié)池 5.0m×3.0m×3.0m ，有效容積 37.5m³ ；缺氧池10.0m×4.0m×3.0m ，有效容積 100m³ ;好氧池 10.0m× 5.0m×3.0m ，有效容積 125m³ 。

1. 2 淋溶液性質(zhì)

尾礦庫(kù)淋溶液 pH 值為7.57，其主要污染物組分分析結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知：該尾礦庫(kù)淋溶液含COI ）513.2mg/L 氨氮 55.80mg/L ，總氰化合物 0.828mg/L ，均超過(guò)DB21/1627—2008《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中污染物最高允許排放濃度（COD為 50mg/L ，氨氮為 8mg/L（ 水溫gt;12% ），總氰化合物為 0.2mg/L 。

表1尾礦庫(kù)淋溶液主要污染物組分分析結(jié)果

Table 1 Analysis results of main pollutant components in leachatefromatailingspond

注：COD為化學(xué)需氧量。

1.3 功能菌馴化與調(diào)試

1）菌種：采用長(zhǎng)春黃金研究院有限公司的降氰功能菌（CG301-JF）與尾礦庫(kù)淋溶液富集菌混合培養(yǎng)。

2）馴化條件：控制溶解氧（DO）分別為缺氧池 lt; 0.5mg/L ，好氧池 2～4mg/L，pH 值 7.0～8.0 m （C）： m（N）：m（P）=100：5：1

3）監(jiān)測(cè)指標(biāo)：COD、氨氮、總氰化合物、混合液懸 浮固體濃度（MLSS）等。

2 結(jié)果與討論

2.1 連續(xù)進(jìn)水模式調(diào)試

當(dāng)生物系統(tǒng)中功能菌增殖完成后，污泥質(zhì)量濃度穩(wěn)定在 1000mg/L 左右。該系統(tǒng)進(jìn)行正常連續(xù)進(jìn)水負(fù)荷運(yùn)行模式，按照 50m³/d 處理規(guī)模進(jìn)行淋溶液處理，其間僅用 5%～25% 氫氧化鈉溶液控制系統(tǒng)內(nèi)各反應(yīng)池的 pH ，保證缺氧池 pH 值穩(wěn)定在 6.5～7.5 ，好氧池和曝氣池 pH 值穩(wěn)定在 7.0～8.0 。連續(xù)運(yùn)行期間相關(guān)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知：受現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件限制，相關(guān)工藝參數(shù)控制存在偏差。前期污泥質(zhì)量濃度在 900mg/L 左右時(shí)，淋溶液中微生物功能菌可正常處理COD、氨氮等污染物。但是，沉淀池2斜板沉淀裝置未設(shè)置收泥斗及污泥在沉淀池2中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等，出現(xiàn)跑泥、浮泥、污泥解體等現(xiàn)象（見(jiàn)圖2），造成污泥質(zhì)量濃度下降，后期淋溶液中C0D、氨氮未達(dá)到DB21/1627—2008《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中污染物最高允許排放濃度。

由于連續(xù)進(jìn)水負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中存在以上問(wèn)題，綜合現(xiàn)場(chǎng)條件及人員情況，采用序批式進(jìn)水模式（SBR）代替連續(xù)式進(jìn)水模式進(jìn)行工藝運(yùn)行調(diào)試，保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，淋溶液中污染物滿足排放要求。

2.2序批式進(jìn)水模式優(yōu)化

按照生物系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)、控制條件及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，尾礦庫(kù)淋溶液深度凈化系統(tǒng)采用序批式進(jìn)水模式。

表2連續(xù)進(jìn)水9d生物處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)

Table 2Biological treatment system data for 9d of continuous

圖2 沉淀池2浮泥情況

2.2.1 第一批次運(yùn)行試驗(yàn)

第一批次連續(xù)運(yùn)行屬于生物處理系統(tǒng)首次連續(xù)運(yùn)行，經(jīng)過(guò)9d的連續(xù)運(yùn)行后，好氧池和曝氣池內(nèi)水體目標(biāo)污染物全部達(dá)標(biāo)（見(jiàn)圖3～5），總處理水量為 270m³ 即 30m³/d 。

連續(xù)運(yùn)行期間，缺氧池 pH 值控制在 6.21～8.21 ，溶解氧控制在 0.4～0.8mg/L ；好氧池 pH 值控制在5.18～8.62 ，溶解氧控制在 1.3～3.6mg/L ；曝氣池 pH 值控制在 5.19～8.56 ，溶解氧控制在 1.4～2.7mg/L 。綜上可知，連續(xù)運(yùn)行期間由于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試條件受限， pH 條件控制相對(duì)較差，但微生物整體生長(zhǎng)環(huán)境良好，抗沖擊能力較強(qiáng)。

針對(duì)COD的去除特征，缺氧池COD為 38.26～ 129.40mg/L ，反應(yīng)9d后，缺氧池中COD降低至38.26mg/L ；好氧池COD為 36.22～129.40mg/L. 平均值為 63.48mg/L ，反應(yīng)9d后，好氧池中COD降低至36.22mg/L ;曝氣池COD為 36.22～70.73mg/L ，平均值為 55.50mg/L ，反應(yīng)9d后，曝氣池中COD降低至36.22mg/L 。綜上可知，缺氧池、好氧池和曝氣池中COD經(jīng)處理后，均滿足設(shè)計(jì)出水要求。

圖5第一批次運(yùn)行試驗(yàn)曝氣池各水質(zhì)指標(biāo)變化情況

Fig.5Changes in water quality indicators of the aeration basin in the first batch of operation test

針對(duì)氨氮的去除特征，缺氧池氨氮為 35.56～ 76.90mg/L ，反應(yīng)9d后，缺氧池中氨氮降低至

35.56mg/L ，因?yàn)榘钡饕诤醚醭睾推貧獬氐扔醒醐h(huán)境下去除，試驗(yàn)期間缺氧池氨氮濃度降低主要是由于曝氣池中活性污泥渾濁液回流稀釋；好氧池氨氮為6.36～65.55mg/L ，平均值為 38.81mg/L ，反應(yīng)9d后，氨氮降低至 6.36mg/L ；曝氣池氨氮為 6.85～61.4mg/L 平均值為 36.70mg/L， 反應(yīng)9d后，氨氮降低至 6.85mg/L_o 綜上可知，好氧池和曝氣池中氨氮經(jīng)處理后，濃度均滿足設(shè)計(jì)出水要求。

運(yùn)行期間，尾礦庫(kù)淋溶液中總氰化合物質(zhì)量濃度已低于設(shè)計(jì)出水要求（ （0.2mg/L） ，因此未對(duì)其去除特征進(jìn)行考察。

2.2.2 第二批次運(yùn)行試驗(yàn)

第一批次試驗(yàn)完成后，進(jìn)行全生物處理系統(tǒng)換水，第二批次試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行7d，缺氧池、好氧池和曝氣池內(nèi)水體目標(biāo)污染物均達(dá)標(biāo)（見(jiàn)圖6～8），總處理水量 350m³ ，即 50m³/d 。

試驗(yàn)期間，缺氧池 pH 值控制在6.72～7.92，DO控制在 0.4～0.6mg/L ；好氧池 pH 值控制在 7.14～7.97 ，DO控制在 0.6～2.9mg/L ；曝氣池 pH 值控制在 7.00～ 8.35，DO控制在 1.1～2.2mg/L 。綜上可知，試驗(yàn)期間微生物生長(zhǎng)環(huán)境整體良好，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

針對(duì)COD的去除特征，缺氧池COD為 46.65～ 69.23mg/L ，反應(yīng)至7d時(shí)，缺氧池中COD降低至46.65mg/L ；好氧池COD為 45.68～75.25mg/L ，平均值為 61.02mg/L ，反應(yīng)至7d時(shí)，好氧池中COD降低至45.68mg/L ；曝氣池COD為 44.18～76.75mg/L ，平均值為 64.80mg/L ，反應(yīng)至7d時(shí)，曝氣池中COD降低至44.18mg/L 。綜上可知，缺氧池、好氧池和曝氣池中COD經(jīng)處理后均滿足設(shè)計(jì)出水要求。

針對(duì)氨氮的去除特征，缺氧池氨氮為 3.79～ 43.82mg/L ，反應(yīng)7d時(shí)，缺氧池中氨氮降低至 3.79mg/L 好氧池氨氮為 3.25～43.82mg/L ，平均值為 28.80mg/L 反應(yīng)至7d時(shí)，好氧池中氨氮降低至 3.25mg/L ；曝氣池氨氮為 3.31～35.07mg/L ，平均值為 22.53mg/L ，反應(yīng)至7d時(shí)，曝氣池中氨氮降低至 3.31mg/L 。綜上可知，缺氧池、好氧池和曝氣池中氨氮濃度經(jīng)處理后均滿足設(shè)計(jì)出水要求。

硝化速率指單位質(zhì)量的活性污泥每天轉(zhuǎn)化的氨氮量，其主要受活性污泥中硝化細(xì)菌占比、溫度等因素影響，典型值為 0.02gNH₃-N/（gMLVSS?d） 。生物硝化屬低負(fù)荷工藝，污泥負(fù)荷（ （F/M） 一般在 0.05～ 0.15kgCOD/（kgMLVSS?d） 。污泥負(fù)荷越低，硝化越充分， NH₃–N 向 NO₃ -N轉(zhuǎn)化的效率越高。第二批次試驗(yàn)期間，系統(tǒng) F/M 穩(wěn)定在 0.08kgCOD/（kgMLVSS?d） 左右，硝化速率約 0.02gNH₃-N/（gMLVSS?d） ，表明整個(gè)生物處理系統(tǒng)功能菌馴化增殖完成，運(yùn)行穩(wěn)定。

綜上，改進(jìn)型SBR工藝通過(guò)調(diào)整進(jìn)水方式等，有效控制污泥質(zhì)量濃度為 500～1000mg/L 。優(yōu)化后出水水質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3優(yōu)化后出水水質(zhì)分析結(jié)果

Table3Analysis results of inletand outlet water qualityaftei optimization mg/L

注：1）DB21/1627—2008《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。

3結(jié)論

1）針對(duì)某黃金冶煉企業(yè)尾礦庫(kù)淋溶液污染物濃度超標(biāo)問(wèn)題，采用AO與連續(xù)式進(jìn)水模式處理過(guò)程中，沉淀池2斜板沉淀裝置未設(shè)置收泥斗及污泥在沉淀池中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成跑泥、浮泥及污泥解體現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)污泥質(zhì)量濃度降低至 800mg/L 左右時(shí)，生物系統(tǒng)出水中COD、氨氮不達(dá)標(biāo)，需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

2）綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)工藝及實(shí)際情況，優(yōu)化調(diào)整進(jìn)水 方式，將連續(xù)式進(jìn)水改為序批式進(jìn)水，保證生物系統(tǒng) 在低污泥濃度下能夠正常運(yùn)行，處理后出水滿足DB21/1627—2008《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉海強(qiáng)，何金國(guó)，高文元，等.低濃度淋溶液含氰水處理試驗(yàn)研究[J].云南冶金，2024，53（1）：66-69，79.

[2]王瑩，蘭馨輝，高飛翔，等.某黃金礦山尾礦庫(kù)淋溶液氨氮治理技術(shù)研究[J].黃金，2019，40（8）：78-81.

[3] 孟凡鈺，高飛翔，王榮群，等.OIP法處理某黃金礦山尾礦庫(kù)淋溶液試驗(yàn)研究[J].黃金，2017，38（9）：72-75.

[4] 馬強(qiáng)，邱陸明，楊永哲，等.新型多級(jí)潮汐流人工濕地對(duì)黃金尾礦庫(kù)閉庫(kù)淋溶液中典型污染物的去除[J].水處理技術(shù)，2016，42（11）：67-72.

[5]費(fèi)運(yùn)良，蘭馨輝，高飛翔，等.某黃金礦山低濃度含氰廢水處理技術(shù)研究[J].黃金，2020，41（1）：78-81.

[6]張?jiān)?尾礦庫(kù)淋溶機(jī)理及滲濾液處理措施[J].山西化工，2018，38（4）：210-212.

[7] 楊濤.拉薩周邊典型尾礦重金屬淋溶特性及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[D].拉薩：西藏大學(xué)，2022.

[8] 王敏.鉛鋅尾礦庫(kù)重金屬淋溶釋放機(jī)理研究及其滲濾液治理方案設(shè)計(jì)[D].成都：成都理工大學(xué)，2006.

[9］何明，閆永紅，張熾輝.生物法處理重金屬?gòu)U水中氨氮的工藝設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].給水排水，2025，61（1）：77-83.

[10]韓永群，田立國(guó)，張耀軍，等.生物法處理金礦含氰廢水同步收金技術(shù)研究與應(yīng)用[J].有色金屬（冶煉部分），2024（3）：140-147.

[11］王百祥.生物法處理模擬工業(yè)廢水及其同步脫氮除硫機(jī)制研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2023.

[12]吳高宏.進(jìn)化生物法處理典型有機(jī)物和氨氮混合廢水的理論及應(yīng)用研究[D].沈陽(yáng)：東北大學(xué)，2018.

Experimental study on treatment process of leachate from a tailings pond

Shi Yanan1，Chen Guomin2，3 （1.Fengcheng Water Conservancy Bureau; 2.Schoolof Metallurgy，Northeastern University; 3.Liaoning Tianli Gold Industry Co.， Ltd.）

Abstract： To achieve standard-compliant reuse of leachate from a tailings pond，a combined process of and modified SBR was adopted.Based on biological denitrification theory and accimation of functional microorganisms， process commisioning and system optimization werecarried outto addressisuessuch as sludge washout and disintegrationinSedimentation TankNo.2.Thecombinedsystemachievedeficientremovaloftotalcyanide，COD，andammonia nitrogenfrom the leachate.Results show thatthe efluent concentrations ofCOD，ammonia nitrogen，and total cyanide consistently met the requirements of DB 21/1627-2008 Integrated Wastewater Discharge Standard. This study providestechnical reference forthecomplianttreatment and reuse ofleachate from tailings ponds inthe gold smelting industry.

Keywords： leachate from tailings pond;biological denitrification;A/O process; SBR process; process optimization; COD; ammonia nitrogen