嵩縣前河公司選礦廢水深度治理方案可行性分析

于棟才　劉靜　石文靜　盛利濤

（嵩縣前河礦業有限責任公司河南嵩縣471433）

嵩縣前河公司選礦廢水深度治理方案可行性分析

于棟才劉靜石文靜盛利濤

（嵩縣前河礦業有限責任公司河南嵩縣471433）

選礦廢水中含有對環境有害的重金屬和貴重金屬，通過研究選用活性炭吸附、離子交換纖維技術除去有害的重金屬并回收貴重金屬，對處理后的水回用于生產，達到較好的生態效益、經濟效益及社會效益。

廢水；治理；效益；分析

目前，活性炭吸附工藝已在貴重金屬提取及水質凈化方面得到廣泛應用，離子交換纖維技術在國內選礦廢水治理方面應用還是空白。經收集項目有關資料，現場實地勘查，采集水樣監測化驗，進行方法工藝選取，選用經濟適用、效益可觀的方法，對廢水中重金屬開展深度治理。

1　基本情況

嵩縣前河公司始建于1988年，為中國黃金集團公司控股的股份制企業，位于河南省嵩縣舊縣鎮內。目前選礦能力480t/d，工藝流程為二段碎礦+二段一閉路磨礦+氰化+炭漿吸附。選礦廢水中含有未完全回收的貴重金屬，不僅存在資源浪費，也面臨著涉重廢水可能對外部敏感水體存在潛在風險影響，選礦項目距伊河（Ⅲ類水域）約200m，且伊河下游30km處有陸渾飲用水保護區，一旦選礦廢水外排流進伊河，廢水中的重金屬將對伊河造成污染。

2　水質及方案選取

選廠生產總用水量約為1111m3/d，廢水產生量約為967m3/d，根據現場取樣及化驗室測試，其水質分析結果如表1。

表1　水質分析結果pH=8單位：mg/L

重金屬廢水處理方法通常有沉淀法、物理化學法、電化學處理技術、生物化學法。根據本項目廢水特點以及各種處理方法的優缺點篩選比較，最后擬選擇吸附法中活性炭吸附技術和不具有二次污染的離子交換纖維技術進行分析。

3　原理與方法

3.1活性炭吸附原理與方法

活性炭是一種多孔徑的炭化物，有極豐富的孔隙構造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化學的吸附力而成的,其外觀色澤呈黑色。其成份除了主要的炭以外，還包含了少量的氫、氮、氧，其結構則外形似以一個六邊形，具有高表面積的特點，每克的活性炭所具的有比表面相當于1000m2之多。對選礦廢水中重金屬絡合物及大分子有較強的吸附作用，同時還能凈化水的色度及異味。

本次深度治理對象為選礦廢水，重點處理廢水中的重金屬。由于初始深度較低，將采取最簡捷方式：在回水池中設置兩臺（一用一備）潛水泵，抽取水量在30 m3/h～50m3/h。經前置過濾材料后進入串聯的兩級活性炭罐吸附。吸附過濾的水直接返回生產或生產用高位水池中。

3.2離子交換纖維技術原理

離子交換纖維是一種新的纖維狀的離子交換材料。它以絲狀材料為骨架，交換基團存在于纖絲表面由于纖維有效比表面積大，交換基團接枝在表面，這種特殊的物理化學特性，極大地縮短了離子交換的傳質距離，加大離子交換的可行程度，特別是對帶電性離子具有更好的交換作用。同時在精度、純度方面，與傳統離子交換劑如樹脂等相比，有不可替代和實現的優勢。其絲綿狀物理結構，使得在離子交換過程中，克服了傳統離子交換材料交換阻力大，交換速度慢，交換效率低等缺點。

由于項目廢水中銅、鐵等干擾因子存在,需要區分對待,根據實際操作經驗,擬采用堿和強堿交換柱各三套設備。離子交換系統工藝原理如圖1。

圖1　離子交換系統工藝原理圖

說明：

A、1#，2#，3#為離子交換纖維柱目的是除去廢水中的金和銀。

B、黑色路線為離子交換纖維系統的廢水處理系統；紅色路線為離子交換系統的再生系統；藍色路線為再生生產的濃縮液的處理系統。

根據該項目廢水的特點，以減少再生的頻繁次數，對離子交換系統進行參數設計，其中離子交換系統再生周期為6小時/次。

4　處理結果及效益對比分析

4.1環境效益

通過兩種方案處理后（化驗室模擬實驗）的廢水化驗分析情況，活性炭吸附工藝處理后水質分析結果見表2。

表2　活性炭吸附工藝處理后水質分析結果pH=8單位：

離子交換纖維技術處理后水質分析結果見表3。

表3　離子交換纖維技術處理后水質分析結果pH=8單位：mg/L

兩種方案處理后的水質情況均能滿足《地表水環境質量標準》和《污水綜合排放標準》要求。

4.2經濟效益

廢水經兩種方法處理后進行循環利用，節約了水資源，降低了生產成本。由于各類重金屬從水中提取，尤其是銅和鐵，減少了廢水回用對生產工藝的不利影響，提高選礦回收率（約1個百分點）。從廢水中提取貴金屬創造的價值，遠遠大于廢水深度治理的費用，經濟效益十分明顯。

4.3社會效益

選礦廠的廢水經深度治理后，直接從廢水中將重金屬提出，并加以回收利用，不再進入外環境中，保障了敏感水體安全，從而有利于群眾的身體健康。

5　結語

活性炭吸附技術具有投資低，技術含量一般，工藝簡單易操作，建設周期短，回收物價值雖沒有離子交換纖維技術效果好，但處理后的廢水可以回用于生產，能夠滿足環保要求，是一種兼具環境效益、經濟效益、社會效益的理想方法；離子交換纖維技術屬于行業前沿和創新領域，盡管其環保效益十分明顯，投資回報率高，具有再生能力，處理后的廢水達標效果好，但因其投資較高，工藝不易于操作，運行維護成本高，且有一定的投資風險，可以作為企業長遠發展理想目標。

[1]污水綜合排放標準GB8978-1996.

[2]地表水環境質量標準GB3838－2002.

[3]水和廢水監測分析方法:第四版,中國環境科學出版社,2002,12.

[4]嵩縣前河礦業有限責任公司葚溝、石家嶺金礦區采選項目環境影響報告書,煤炭工業鄭州設計研究院有限公司,2011.5.

[5]嵩縣前河礦業有限責任公司.嵩縣前河礦業有限責任公司突發環境事件應急預案.2014,11.

于棟才（1983—），男，吉林省公主嶺市，本科，環保助工，研究方向：水資源保護與污染治理。