混凝沉淀-過濾工藝處理選礦廢水
江西某礦(kuang)(kuang)(kuang)業有(you)限公司是一家合資企業,如今已(yi)形(xing)成(cheng)提升、運輸、供電(dian)、供風(feng)、供排水(shui)(shui)(shui)(shui)、通風(feng)、采礦(kuang)(kuang)(kuang)、出礦(kuang)(kuang)(kuang)、選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)(kuang)處理(li)1000噸(dun)的(de)生產能力(li),主選(xuan)(xuan)銀鉛鋅礦(kuang)(kuang)(kuang)。該企業利用(yong)地形(xing)設置在(zai)峽(xia)谷(gu)以堤壩圍(wei)筑(zhu)成(cheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)庫(ku),由(you)于單一金屬礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)簡(jian)單浮(fu)選(xuan)(xuan)對水(shui)(shui)(shui)(shui)質要求不高(gao),水(shui)(shui)(shui)(shui)循環(huan)(huan)利用(yong)率可達(da)80% 以上(shang)或完(wan)全不排水(shui)(shui)(shui)(shui)。目前,企業已(yi)配套設有(you)溢流(liu)水(shui)(shui)(shui)(shui)循環(huan)(huan)回(hui)用(yong)設施,選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)(kuang)水(shui)(shui)(shui)(shui)在(zai)礦(kuang)(kuang)(kuang)庫(ku)內澄清凈化后大(da)(da)部分回(hui)用(yong),小部分外排。但隨著企業規模擴大(da)(da),廢水(shui)(shui)(shui)(shui)排放量將明顯增加。必(bi)須(xu)對其進(jin)行治理(li),使排放水(shui)(shui)(shui)(shui)質達(da)到《污水(shui)(shui)(shui)(shui)綜合排放標準》(GB8978-1996)中的(de)一級排放標準。
廢水水質和排放標(biao)準
企業提供的相關(guan)資料表明,目前廢(fei)水(shui)排放量(liang)為(wei)1200m3/d ;為(wei)選礦(kuang)溢流廢(fei)水(shui),廢(fei)水(shui)中不僅(jin)含(han)有大量(liang)懸浮物,而且往(wang)往(wang)還含(han)有砷(shen)、鉛、鋅、鎘等的離子及(ji)其化合物。
對水(shui)(shui)質分析可知,該溢流廢水(shui)(shui)SS 含量高,且懸浮物(wu)顆粒(li)細小,自(zi)然狀(zhuang)態下極(ji)難靜沉(chen),呈現出穩定膠體狀(zhuang)態;含有少量金屬(shu)離子(zi)及其化合物(wu);廢水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)CODcr濃度較低(di),略高于排放(fang)標準(zhun),通過有效去除(chu)廢水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)SS 可較大幅(fu)度降(jiang)低(di)廢水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)CODcr。
因此,本工程(cheng)關(guan)鍵之(zhi)處是對廢(fei)水(shui)(shui)中的(de)(de)SS 和(he)重金屬離(li)(li)子(zi)的(de)(de)去除,首先(xian)必須使(shi)用(yong)混凝(ning)劑破(po)壞水(shui)(shui)中膠體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)穩定性,使(shi)其(qi)脫穩,隨后利用(yong)助凝(ning)劑的(de)(de)吸附(fu)架橋作用(yong),形(xing)成(cheng)較大的(de)(de)絮凝(ning)體(ti)(ti)(ti),再通(tong)過重力作用(yong)使(shi)其(qi)沉淀(dian)下來;同時,廢(fei)水(shui)(shui)中的(de)(de)許多重金屬離(li)(li)子(zi)可(ke)以生(sheng)成(cheng)氫(qing)氧化物(wu)沉淀(dian)去除,所以可(ke)以調整廢(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)pH 值,使(shi)重金屬離(li)(li)子(zi)在堿性條件下,生(sheng)成(cheng)氫(qing)氧化物(wu)沉淀(dian),并與(yu)懸浮物(wu)一起參加混凝(ning)反應,形(xing)成(cheng)絮凝(ning)體(ti)(ti)(ti)后,在沉淀(dian)池內(nei)沉淀(dian)去除。
工藝流程選擇
1. 小試試驗。取(qu)一定(ding)(ding)量的(de)廢(fei)水(shui)(shui),向其中(zhong)投(tou)加(jia)(jia)(jia)濃度(du)為(wei)1mol/l 的(de)NaOH 溶液調節廢(fei)水(shui)(shui)pH 至一定(ding)(ding)值,然后分別在(zai)廢(fei)水(shui)(shui)中(zhong)投(tou)加(jia)(jia)(jia)一定(ding)(ding)質量濃度(du)的(de)硫(liu)酸(suan)鋁(lv)、三氯化鐵、硫(liu)酸(suan)亞(ya)鐵和PAC 溶液,以(yi)120r/min 的(de)轉速攪(jiao)拌1min,再加(jia)(jia)(jia)入一定(ding)(ding)質量濃度(du)的(de)PAM溶液作為(wei)助凝劑,以(yi)60r/min 的(de)速度(du)攪(jiao)拌1min 中(zhong),靜置沉(chen)淀30min,取(qu)其上清液測定(ding)(ding)SS。
通過實驗(yan)得出結(jie)論(lun):當調節廢水pH為(wei)(wei)10.5,采用PAC 作為(wei)(wei)混凝(ning)劑,PAM 作為(wei)(wei)助凝(ning)劑,兩者(zhe)配合(he)使用,PAC 的投藥(yao)量為(wei)(wei)100mg/l,PAM 的投藥(yao)量為(wei)(wei)2mg/l 時,混合(he)液迅速形成大量絮狀物,且絮狀物互相聚集結(jie)團快(kuai)速沉降,上清液澄清透明,無絮凝(ning)體殘留(liu)。有(you)效去除(chu)廢水中的SS 和重金屬離子,SS 的去除(chu)率可高達96%,降至(zhi)80mg/l 左右(you)。
2. 工(gong)藝(yi)流程(cheng)(流程(cheng)圖(tu)略(lve))。通(tong)過對廢水水質的分析和試驗結果,決(jue)定采用“混凝沉淀+ 過濾(lv)”的工(gong)藝(yi)對廢水進行治(zhi)理。
主(zhu)要構筑物參數及設備選型
1.pH 調整池1。數(shu)量1 座,設計水(shui)(shui)量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上式鋼砼結構+ 防腐形(xing)式,工藝尺寸(cun)為2.0m×2.0m,總深3m,有效(xiao)水(shui)(shui)深2.5m,有效(xiao)容積(ji)10m3,停留(liu)時(shi)間為12min。
附屬(shu)設備:氫氧化鈉(na)溶藥和加(jia)藥系統(tong)一套,加(jia)藥泵2 臺(1 用1 備),型(xing)號為(wei)OD50,流量0 ~ 72l/h,功率40W,輸出信號4 ~ 20mA ;在(zai)線pH 計(ji)1 臺,pH 控制范(fan)圍為(wei)0 ~ 14,輸出信號4 ~ 20mA ;攪拌機1 臺(軸(zhou)及槳(jiang)葉防腐),豎立式(shi),轉速65rpm,功率1.5kW。
2. 混凝反應(ying)池。數量1 座(zuo),設計水(shui)量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上式鋼砼結構(gou)+ 防腐(fu)形式,工藝尺寸為(wei)2.0m×2.0m,總(zong)深3m,有效(xiao)水(shui)深2.5m,有效(xiao)容積10m3,停留時(shi)間為(wei)12min。
附屬設(she)備:DN150 管道混(hun)合器1 套;PAC 和PAM 溶藥(yao)(yao)和加藥(yao)(yao)系統(tong)各(ge)1 套,PAC 儲(chu)藥(yao)(yao)池1 座,容積2m3,加藥(yao)(yao)泵4 臺(2用2 備),型號(hao)為OD50,流(liu)量0 ~ 72l/h,功率40W,輸(shu)出信(xin)號(hao)4 ~ 20mA ;攪拌機1臺(軸(zhou)及(ji)槳葉防(fang)腐),豎立式,轉速65rpm,功率1.5kW。
工程中(zhong)pH 調整池(chi)1、混凝(ning)反(fan)應(ying)池(chi)合并建(jian)造,總共2 格,串(chuan)聯使用。
3. 斜(xie)管沉淀池。數量1 座(zuo),分為2格,設計(ji)水量Q=1200m3/d(50m3/h), 半地上式鋼砼結構+ 防腐形式,工(gong)藝尺寸為10.3m×5.7m(0.5m為配(pei)水區),總深6m,有效水深2m,有效容積117m3,停留時間(jian)為2.3h,表面負荷為1.0m3/m2·h。
附屬設備:均勻布水系(xi)統2 套;Φ80斜管填料50m3,斜管填料支(zhi)架50m3;H300三角(jiao)出水堰40m;靜壓排(pai)泥系(xi)統1 套。
4.pH 調(diao)整池2。數量(liang)(liang)1 座(zuo),設計水(shui)量(liang)(liang)Q=1200m3/d(50m3/h), 半(ban)地(di)上式鋼砼結構+ 防腐(fu)形式,工藝(yi)尺(chi)寸為3.0m×3.0m,總深3m,有(you)效水(shui)深2.5m,有(you)效容(rong)積22.5m3,停留時間為27min。
附屬設(she)備:攪(jiao)拌機1 臺( 槳葉為(wei)不銹鋼(gang)或(huo)ABS 材質),型式(shi):豎立式(shi),轉速(su):65rpm,功率:2.2kW ;加藥泵2 臺(1用1 備),型號(hao)(hao):OD50,流量(liang)0 ~ 72l/h,功率40W,輸出(chu)信號(hao)(hao)4 ~ 20mA ;pH 計(ji)1 臺,pH 控(kong)制范圍:0 ~ 14,輸出(chu)信號(hao)(hao)4 ~ 20mA ;加藥系統1 套。
5. 砂濾池。數量1 座,分成2 格(ge),設計水(shui)量Q=1200m3/d(50m3/h), 半(ban)地上式(shi)鋼砼結構+ 防(fang)腐(fu)形式(shi),工(gong)藝(yi)尺寸(cun)為7.0m×3.0m,總深(shen)(shen)5m,有效水(shui)深(shen)(shen)4.5m,有效容積94.5m3,停(ting)留(liu)時間為1.9h。
附屬設備:均(jun)勻(yun)布(bu)水系統2 套;反(fan)沖洗系統2 套;反(fan)沖洗泵1 臺,型號為QW250-600-15-45,流量600.0m3/h,揚程15.0m,功率(lv)45kW ;石英砂(sha)100m3;濾料墊層及(ji)支架(jia)2 套。
6. 清水池(chi)。數量(liang)1 座(zuo),設計水量(liang)Q=1200m3/d(50m3/h), 地下式鋼(gang)砼結構形式,工(gong)藝尺寸(cun)為6.25m×1.9m,總深(shen)4m,有效水深(shen)3.5m,有效容(rong)積42m3,停留(liu)時(shi)間為50min。
7. 污(wu)泥濃縮池。數量1 座,分成2 格,設計水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上(shang)式鋼(gang)砼結構形式,工藝尺(chi)寸為6.0m×3.0m,總深5m,有效水深4.5m,有效容(rong)積81m3,儲(chu)泥時間為3d。
附屬設備(bei):上清液回流(liu)系統(tong)(tong)2 套,沉淀區污泥(ni)攪拌(ban)系統(tong)(tong)2 套( 利用(yong)壓縮空氣(qi)氣(qi)源); 空氣(qi)壓縮機1 臺,排(pai)氣(qi)量0.25m3/min,壓力0.7MPa,功率2.2kW ;氣(qi)動隔膜泵2 臺(1 用(yong)1 備(bei)),流(liu)量為0 ~ 4.0m3/h,出口壓力6kgf/cm2 ;板框(kuang)壓濾機1 臺,過(guo)濾面積25m2,功率1.5kW,干污泥(ni)收(shou)集(ji)系統(tong)(tong)1 套。
運行
1. 調試。工程(cheng)pH 調整池1 中加入氫氧(yang)化鈉溶(rong)液,調節pH 至10.5,采用(yong)加藥泵與在線pH 計聯動(dong)使用(yong),自(zi)動(dong)加藥至pH為10.5。NaOH 的配(pei)比采用(yong)1.5% 的質量分數,即(ji)向(xiang)1m3溶(rong)藥桶中加入15kgNaOH,加水(shui)攪拌(ban)使其溶(rong)解。
混凝(ning)(ning)反應池中(zhong)加入絮(xu)凝(ning)(ning)劑(ji)PAC 和(he)PAM,使廢水(shui)與投(tou)(tou)加藥劑(ji)充分(fen)混合,讓廢水(shui)中(zhong)的懸(xuan)浮顆粒物形成(cheng)絮(xu)凝(ning)(ning)膠體。PAC 的最佳投(tou)(tou)藥量為100mg/l,PAM 的最佳投(tou)(tou)藥量為2mg/l, 采用(yong)加藥泵(beng)控制PAC 和(he)PAM 的投(tou)(tou)加量,24h 連(lian)續加藥。
斜管(guan)(guan)沉(chen)(chen)淀池(chi)的(de)主要(yao)作(zuo)用是(shi)根據沉(chen)(chen)淀的(de)淺層(ceng)理(li)論,在(zai)(zai)沉(chen)(chen)淀池(chi)中(zhong)設置斜管(guan)(guan),廢(fei)水進入斜管(guan)(guan)池(chi)時,使(shi)廢(fei)水在(zai)(zai)斜管(guan)(guan)中(zhong)流動濕周增大,降(jiang)低雷諾系數。控制流量和流速,使(shi)廢(fei)水處于層(ceng)流狀態(tai),利于廢(fei)水中(zhong)顆粒的(de)沉(chen)(chen)降(jiang),去(qu)除廢(fei)水中(zhong)的(de)懸(xuan)浮物(wu)。
pH 調整(zheng)池(chi)2 的主(zhu)要作用是將(jiang)沉淀池(chi)出水的pH 調至中(zhong)性(xing),使廢水pH 值(zhi)達標(biao)。pH 調整(zheng)池(chi)2 中(zhong)加(jia)入廢酸,將(jiang)工業廢酸放(fang)置在溶藥桶中(zhong),采用加(jia)藥泵投(tou)加(jia),與在線(xian)pH計聯(lian)合使用,控制(zhi)出水的pH 值(zhi)為6~9。
砂濾(lv)池(chi)的(de)作用是進(jin)一(yi)(yi)步去除(chu)廢水中的(de)SS 和CODcr。濾(lv)池(chi)連續(xu)運行(xing)一(yi)(yi)段時(shi)間(jian)后,濾(lv)層截(jie)留的(de)SS 不斷增加,需對(dui)其進(jin)行(xing)反沖洗,根據(ju)調試的(de)運行(xing)情況,確定砂濾(lv)池(chi)的(de)反沖洗時(shi)間(jian)為6min,周期為7d。
2. 運行效果(guo)(guo)。工程經過(guo)15d 左右的調試后,系(xi)統進入正常運行階段。經過(guo)1 個(ge)月的連續穩定運行,出水水質(zhi)穩定可靠(kao)(監測(ce)結(jie)果(guo)(guo)見表2)。
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從表2 可以看(kan)出,整個系統穩定運行期(qi)間,SS 的(de)總(zong)去除率高達(da)97.8%,CODcr的(de)去除率達(da)46.4%,出水的(de)各項指標都達(da)到了《污水綜合排放標準(zhun)》(GB8978-1996)中(zhong)的(de)一級排放標準(zhun)。
經濟分析
1. 工程總(zong)投資。工程總(zong)投資100 萬(wan)元(yuan),其(qi)中土(tu)建部分投資為(wei)47 萬(wan)元(yuan),設備材料及其(qi)他費用(yong)合計53 萬(wan)元(yuan)。
2. 運行成本。綜合測算電費、人工費及(ji)藥劑費,每天(tian)的運行成本為0.6 元/ 噸水,運行成本較低(di),經(jing)濟上可(ke)行。
綜上所(suo)述(shu),該工(gong)藝具有工(gong)藝先(xian)進,流程(cheng)(cheng)簡潔(jie),結(jie)構緊湊,操作(zuo)簡單(dan),管理(li)方便,無二次污染,工(gong)程(cheng)(cheng)投資省,運行費用較(jiao)低,處理(li)效(xiao)果(guo)好(hao)。

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