混凝沉淀-過濾工藝處理選礦廢水

      江西某礦業有限公司是一家合資企業，如今已形成提升、運輸、供電、供風、供排水、通風、采礦、出礦、選礦處理1000噸的生產能力，主選銀鉛鋅礦。該企業利用地形設置在峽谷以堤壩圍筑成礦庫，由于單一金屬礦的簡單浮選對水質要求不高，水循環利用率可達80% 以上或完全不排水。目前，企業已配套設有溢流水循環回用設施，選礦水在礦庫內澄清凈化后大部分回用，小部分外排。但隨著企業規模擴大，廢水排放量將明顯增加。必須對其進行治理，使排放水質達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級排放標準。

廢水水質和排放標準

企業提供的相關資料表明，目前廢水排放量為1200m3/d ；為選礦溢流廢水，廢水中不僅含有大量懸浮物，而且往往還含有砷、鉛、鋅、鎘等的離子及其化合物。

對水質分析可知，該溢流廢水SS 含量高，且懸浮物顆粒細小，自然狀態下極難靜沉，呈現出穩定膠體狀態；含有少量金屬離子及其化合物；廢水中的CODcr濃度較低，略高于排放標準，通過有效去除廢水中的SS 可較大幅度降低廢水中的CODcr。

因此，本工程關鍵之處是對廢水中的SS 和重金屬離子的去除，首先必須使用混凝劑破壞水中膠體的穩定性，使其脫穩,隨后利用助凝劑的吸附架橋作用，形成較大的絮凝體，再通過重力作用使其沉淀下來；同時，廢水中的許多重金屬離子可以生成氫氧化物沉淀去除，所以可以調整廢水的pH 值，使重金屬離子在堿性條件下，生成氫氧化物沉淀，并與懸浮物一起參加混凝反應，形成絮凝體后，在沉淀池內沉淀去除。

工藝流程選擇

1. 小試試驗。取一定量的廢水，向其中投加濃度為1mol/l 的NaOH 溶液調節廢水pH 至一定值，然后分別在廢水中投加一定質量濃度的硫酸鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵和PAC 溶液，以120r/min 的轉速攪拌1min，再加入一定質量濃度的PAM溶液作為助凝劑，以60r/min 的速度攪拌1min 中，靜置沉淀30min，取其上清液測定SS。

通過實驗得出結論：當調節廢水pH為10.5，采用PAC 作為混凝劑，PAM 作為助凝劑，兩者配合使用，PAC 的投藥量為100mg/l,PAM 的投藥量為2mg/l 時，混合液迅速形成大量絮狀物，且絮狀物互相聚集結團快速沉降，上清液澄清透明，無絮凝體殘留。有效去除廢水中的SS 和重金屬離子，SS 的去除率可高達96%，降至80mg/l 左右。

2. 工藝流程（流程圖略）。通過對廢水水質的分析和試驗結果，決定采用“混凝沉淀+ 過濾”的工藝對廢水進行治理。

主要構筑物參數及設備選型

1.pH 調整池1。數量1 座，設計水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上式鋼砼結構+ 防腐形式，工藝尺寸為2.0m×2.0m，總深3m，有效水深2.5m，有效容積10m3，停留時間為12min。

附屬設備：氫氧化鈉溶藥和加藥系統一套，加藥泵2 臺（1 用1 備），型號為OD50，流量0 ～ 72l/h，功率40W，輸出信號4 ～ 20mA ；在線pH 計1 臺，pH 控制范圍為0 ～ 14，輸出信號4 ～ 20mA ；攪拌機1 臺（軸及槳葉防腐），豎立式，轉速65rpm，功率1.5kW。

2. 混凝反應池。數量1 座，設計水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上式鋼砼結構+ 防腐形式，工藝尺寸為2.0m×2.0m，總深3m，有效水深2.5m，有效容積10m3，停留時間為12min。

附屬設備：DN150 管道混合器1 套；PAC 和PAM 溶藥和加藥系統各1 套，PAC 儲藥池1 座，容積2m3，加藥泵4 臺（2用2 備），型號為OD50，流量0 ～ 72l/h，功率40W，輸出信號4 ～ 20mA ；攪拌機1臺（軸及槳葉防腐），豎立式，轉速65rpm，功率1.5kW。

工程中pH 調整池1、混凝反應池合并建造，總共2 格，串聯使用。

3. 斜管沉淀池。數量1 座，分為2格，設計水量Q=1200m3/d(50m3/h), 半地上式鋼砼結構+ 防腐形式，工藝尺寸為10.3m×5.7m（0.5m為配水區），總深6m，有效水深2m，有效容積117m3，停留時間為2.3h，表面負荷為1.0m3/m2·h。

附屬設備：均勻布水系統2 套；Φ80斜管填料50m3，斜管填料支架50m3；H300三角出水堰40m；靜壓排泥系統1 套。

4.pH 調整池2。數量1 座，設計水量Q=1200m3/d(50m3/h), 半地上式鋼砼結構+ 防腐形式，工藝尺寸為3.0m×3.0m，總深3m，有效水深2.5m，有效容積22.5m3，停留時間為27min。

附屬設備：攪拌機1 臺( 槳葉為不銹鋼或ABS 材質)，型式：豎立式，轉速：65rpm，功率：2.2kW ；加藥泵2 臺(1用1 備)，型號：OD50，流量0 ～ 72l/h，功率40W，輸出信號4 ～ 20mA ；pH 計1 臺，pH 控制范圍：0 ～ 14，輸出信號4 ～ 20mA ；加藥系統1 套。

5. 砂濾池。數量1 座，分成2 格，設計水量Q=1200m3/d(50m3/h), 半地上式鋼砼結構+ 防腐形式，工藝尺寸為7.0m×3.0m，總深5m，有效水深4.5m，有效容積94.5m3，停留時間為1.9h。

附屬設備：均勻布水系統2 套；反沖洗系統2 套；反沖洗泵1 臺，型號為QW250-600-15-45，流量600.0m3/h，揚程15.0m，功率45kW ；石英砂100m3；濾料墊層及支架2 套。

6. 清水池。數量1 座，設計水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地下式鋼砼結構形式，工藝尺寸為6.25m×1.9m，總深4m，有效水深3.5m，有效容積42m3，停留時間為50min。

7. 污泥濃縮池。數量1 座，分成2 格，設計水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上式鋼砼結構形式，工藝尺寸為6.0m×3.0m，總深5m，有效水深4.5m，有效容積81m3，儲泥時間為3d。

附屬設備：上清液回流系統2 套，沉淀區污泥攪拌系統2 套( 利用壓縮空氣氣源); 空氣壓縮機1 臺，排氣量0.25m3/min，壓力0.7MPa，功率2.2kW ；氣動隔膜泵2 臺(1 用1 備)，流量為0 ～ 4.0m3/h，出口壓力6kgf/cm2 ；板框壓濾機1 臺，過濾面積25m2，功率1.5kW，干污泥收集系統1 套。

運行

1. 調試。工程pH 調整池1 中加入氫氧化鈉溶液，調節pH 至10.5，采用加藥泵與在線pH 計聯動使用，自動加藥至pH為10.5。NaOH 的配比采用1.5% 的質量分數，即向1m3溶藥桶中加入15kgNaOH，加水攪拌使其溶解。

混凝反應池中加入絮凝劑PAC 和PAM，使廢水與投加藥劑充分混合，讓廢水中的懸浮顆粒物形成絮凝膠體。PAC 的最佳投藥量為100mg/l,PAM 的最佳投藥量為2mg/l, 采用加藥泵控制PAC 和PAM 的投加量，24h 連續加藥。

斜管沉淀池的主要作用是根據沉淀的淺層理論，在沉淀池中設置斜管，廢水進入斜管池時，使廢水在斜管中流動濕周增大，降低雷諾系數。控制流量和流速，使廢水處于層流狀態，利于廢水中顆粒的沉降，去除廢水中的懸浮物。

pH 調整池2 的主要作用是將沉淀池出水的pH 調至中性，使廢水pH 值達標。pH 調整池2 中加入廢酸，將工業廢酸放置在溶藥桶中，采用加藥泵投加，與在線pH計聯合使用，控制出水的pH 值為6～9。

砂濾池的作用是進一步去除廢水中的SS 和CODcr。濾池連續運行一段時間后，濾層截留的SS 不斷增加，需對其進行反沖洗，根據調試的運行情況，確定砂濾池的反沖洗時間為6min，周期為7d。

2. 運行效果。工程經過15d 左右的調試后，系統進入正常運行階段。經過1 個月的連續穩定運行，出水水質穩定可靠（監測結果見表2）。

 

從表2 可以看出，整個系統穩定運行期間，SS 的總去除率高達97.8%，CODcr的去除率達46.4%，出水的各項指標都達到了《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級排放標準。

經濟分析

1. 工程總投資。工程總投資100 萬元，其中土建部分投資為47 萬元，設備材料及其他費用合計53 萬元。

2. 運行成本。綜合測算電費、人工費及藥劑費，每天的運行成本為0.6 元/ 噸水，運行成本較低，經濟上可行。

綜上所述，該工藝具有工藝先進，流程簡潔，結構緊湊，操作簡單，管理方便，無二次污染，工程投資省，運行費用較低，處理效果好。