铜钨矿含砷采矿废水处理工程设计实践

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[摘要]针对铜钨矿开采过程中产生含砷废水的生产实际，结合含砷废水处理方法以及本工程废水中所含污染物的实际情况，通过采用预氧化/混凝沉淀/多介质过滤组合工艺对本工程废水进行处理，处理后出水含砷量为0.04mg/L，低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅲ类水体中砷的限值(0.05mg/L)，为同类型废水处理提供了工程借鉴。

[关键词]铜钨矿；废水处理；含砷废水

1工程概述

矿区位于湖南省中部，主要进行铜钨矿的开采与分选，根据治理工艺[1]和矿区实际情况，本工程废水的主要治理对象为采矿过程中产生的矿坑水，处理规模为480m3/d。由矿坑水采样检测结果同时结合《铜、钴、镍工业污染源排放标准》(GB25467-2010)中表3和《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅲ类水体要求，确定本工程主要处理污染物为As和pH，且废水中有关污染物需达到二者最严要求后方可排放。水样检测结果如表1所示，设计出水水质如表2所示。来自矿坑的含砷废水进入调节池，在调节池进行预氧化将三价砷氧化成为五价砷，以提高五价砷的比例，促进五价砷的沉淀，以降低出水中砷的含量[5-6]。混凝法的基本原理是在废水中投入混凝剂，因混凝剂为电解质，在废水里形成胶团，与废水中的胶体物质发生电中和，形成绒粒沉降；混凝沉淀不但可以去除废水中的粒径为10-3~10-6mm的细小悬浮颗粒，而且还能够去除色度、油份、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属以及有机物等，本工程在混凝池前依次加入熟石灰、PAC、PAM以提高砷的去除率[2]。在沉淀池进行泥水分离，降低废水中的砷含量，净化水质。

2废水处理工艺

水中砷的去除技术有很多，一般可分为物理法、化学法、生物法三类[2]。这3类方法可以单独使用，也可以联合使用，结合不同的含砷废水的具体情况采取相对应的处理方法。在实际含砷废水处理过程中，这几种方法常常进行组合，以达到最好的处理效果。本工程主要处理低浓度含砷废水，且出水要求非常高(As浓度≤0.05mg/L)，根据水质分析和已有工程的经验[3-5]，并结合结合现场的实际情况，本工程处理工艺采用“预氧化+混凝沉淀+多介质过滤”的物理化学组合处理工艺，本工程工艺流程图如图1所示。多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，一般出水浊度可达3度以下；填料合适时也可吸附废水中的砷，进一步降低出水砷含量。污泥排放至脱水间污泥储池，经板框压滤机脱水后外运。

3主要构筑物及设计参数

(1)预氧化调节池。预氧化主要是采用强氧化剂如双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾等对水体进行氧化，将三价砷氧化成为五价砷。结合各强氧化剂管控程度及药品安全与成本问题，本工程采用次氯酸钠作为氧化剂，添加量为2mg/L。(2)混凝池。熟石灰与As(Ⅴ)反应生成Ca(H2AsO4)2、CaHAsO4沉淀，然后利用PAC、PAM的絮凝性将含砷固体颗粒吸附在其表面，进而形成聚合体提高其沉降性能，方便后续分离。(3)沉淀池。沉淀池尺寸为2.0m×8.0m×2.5m，碳钢防腐结构，表面负荷1.25m3/(m2•h)。(4)多介质过滤器。多介质过滤器尺寸Φ1.0×3.0m，玻璃钢结构，过滤介质为钢渣(粒径2~5mm)和无烟煤(粒径0.8~1.8mm)。

4工程设计特点

(1)本工程将含砷废水处理后排放，解决了企业废水排放的污染问题，具有较好的社会效益和环境效益。(2)废水处理采用预氧化-混凝沉淀为主的物化处理工艺，具有工艺成熟可靠、运行管理简单、出水水质稳定、运行成本低等特点。(3)本工程将沉淀池与混凝池分开设计，一定程度上延长了混凝反应时间，使得沉淀物与混凝剂得到充分混合，除砷效果更好。

5运行效果

本工程各工艺流程主要污染物去除率如表3所示。由上表可知，废水经处理后能满足设计排放标准。

6运行处理成本

该工程主要处理费用为药剂费和电费。按照工艺设计方案，本设计总装机容量13.82Kw，最大需要容量11.78Kw，日耗电量94.66Kw•h，电费按0.6元/Kw•h计，吨水电费为0.142元；本工程所加药剂为次氯酸钠、熟石灰、PAM和PAC，其用量分别为24kg/d、0.5kg/d、1.44kg/d、24kg/d，吨水药剂费0.203元；则本工程吨水处理成本为0.345元。

7结论

本工程通过采用预氧化/混凝沉淀/多介质过滤的组合工艺对铜钨矿开采过程中产生的含砷矿坑废水进行处理，实现了砷的较低排放，可为同类型废水的处理提供借鉴。本工程产生的化学污泥中含有大量的砷，为避免造成环境污染，其脱水后的污泥应作为危废处理。

参考文献

[1]潘涛，李安峰，杜兵主编．废水污染控制技术手册[M]．化学工业出版社，2012：221．

[2]廖家隆，张喆秋，陈丽杰，等．含砷废水处理研究进展[J]．有色金属科学与工程，2018，9(1)：86-91．

[3]王健，王芳．化学法处理冶金工业含砷废水现状及进展[J]．世界有色金属，2020(6)：26-27，30．

[4]来进贤，金明虎．铁盐沉淀-絮凝法处理矿山低浓度含砷废水[J]．化工环保，2018，38(3)：328-332．

[5]刘鹏程，阳海棠，陈艺锋，等．预氧化-钙盐法处理含砷废水试验研究[J]．湿法冶金，2017，36(6)：493-497．

[6]邱立萍，莫晓丹．砷污染处理的工业应用研究[J]．工业水处理，2002，22(9)：29-31．

作者：黎成 梁晓宇 杨浩 梁康强 单位：湖南强宇环保科技有限公司