生物制劑在多金屬選礦廢水處理的應(yīng)用研究

盧致明，韓 彬，張亮亮，李前進(jìn)

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

據(jù)估計(jì)，每年我國(guó)礦山選礦廠生產(chǎn)過(guò)程中外排的廢水約2億噸，約占全國(guó)工業(yè)廢水總量的十分之一，是我國(guó)工業(yè)廢水排放量最多的行業(yè)之一，選礦廢水的排放已成為廢水污染的主要來(lái)源之一。對(duì)選礦廠廢水的高校經(jīng)濟(jì)治理，提高選礦廠回水率，控制選礦廠廢水的排放，防止廢水對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)生態(tài)平衡的破壞成為了當(dāng)今環(huán)境保護(hù)研究的課題之一[1，2]。

目前選礦廢水處理的方法有化學(xué)沉淀法，化學(xué)絮凝法，電解法，離子交換法，生物法和吸附法等等。這些方法各有其缺陷，從而限制了它們的應(yīng)用，如化學(xué)沉淀法，在低的氟砷濃度下，氟砷的化學(xué)沉淀物很難生成，從而導(dǎo)致選礦廢水中的氟砷很難進(jìn)一步去除，從而達(dá)到深度處理的目的；又如電化學(xué)（電絮凝）技術(shù)，雖可以同時(shí)去除多種重金屬離子及有害污染物，但其流程復(fù)雜，成本較高。生物制劑協(xié)同氧化技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的選礦廢水處理技術(shù)，具有流程簡(jiǎn)單，效果好，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)[3-6]。

某多金屬礦山選礦廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水氟砷達(dá)不到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)三類(lèi)水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求（As＜0.05mg/L，F(xiàn)＜1.0mg/L)。本文針對(duì)該選礦廠廢水的特征，利用生物制劑協(xié)同氧化技術(shù)對(duì)該廢水進(jìn)行深度處理，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 生物制劑機(jī)理

生物制劑是以硫桿菌為主的復(fù)合功能菌群代謝產(chǎn)物與其它無(wú)機(jī)化合物進(jìn)行組分設(shè)計(jì)，富含大量巰基、羥基、羧基、氨基等功能基團(tuán)的水處理劑。

通過(guò)生物制劑多基團(tuán)的配合作用與重金屬離子形成穩(wěn)定的重金屬配合物，實(shí)現(xiàn)重金屬離子銅、鉛、鋅、鎘、砷等的同時(shí)高效凈化；通過(guò)協(xié)同氧化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢水中COD等的深度降解；通過(guò)用堿調(diào)節(jié)pH值，協(xié)同脫鈣。因生物制劑兼有高效絮凝作用，當(dāng)重金屬配合物水解形成顆粒后很快絮凝成團(tuán)，實(shí)現(xiàn)渣水的高效分離。

2 試驗(yàn)研究

2.1 選礦廠水質(zhì)情況及試驗(yàn)流程

對(duì)云南某礦山尾礦庫(kù)水質(zhì)情況進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，該尾礦庫(kù)水質(zhì)砷含量為0.076mg/L，氟含量5.10mg/L，達(dá)不到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)三類(lèi)水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，其余均符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

表1 某礦山尾礦庫(kù)水質(zhì)情況分析

根據(jù)該礦山水質(zhì)的特點(diǎn)，采用生物制劑協(xié)同氧化技術(shù)進(jìn)行處理，試驗(yàn)流程詳見(jiàn)圖1。選礦廠廢水經(jīng)過(guò)生物制劑反應(yīng)、堿液反應(yīng)和PAM反應(yīng)，最終濃密得到清水，濃密的底泥直接排放至尾礦庫(kù)。

圖1 選礦廢水處理流程圖

2.2 試驗(yàn)研究

控制尾礦庫(kù)廢水進(jìn)水流量約30m3/h（日處理量720m3），將生物制劑按設(shè)定的流量添加進(jìn)入生物制劑反應(yīng)池（有一級(jí)和二級(jí)反應(yīng)池）進(jìn)行充分反應(yīng)，生物制劑反應(yīng)池水自流至堿液反應(yīng)池充分與堿液反應(yīng)，再流入PAM反應(yīng)池，最后流入濃密池進(jìn)行水-渣沉降分離，濃密池溢流水合格后進(jìn)行排放，底泥直接排入尾礦庫(kù)中。試驗(yàn)過(guò)程中每4小時(shí)取一次水樣進(jìn)行分析。

圖2 處理前后水樣含As對(duì)比

對(duì)于該礦山尾礦庫(kù)廢水來(lái)說(shuō)，As是主要的污染物之一，是生物制劑深度處理工藝的處理對(duì)象之一，也是萬(wàn)龍山廢水工業(yè)化試驗(yàn)的核心考核指標(biāo)之一。其進(jìn)出水前后的As濃度對(duì)比表現(xiàn)如下圖2所示。

在試驗(yàn)過(guò)程中，進(jìn)水中的砷基本維持在0.04～0.08mg/L（大部分時(shí)間含砷高于排放標(biāo)準(zhǔn)），當(dāng)生物制劑、氫氧化鈉和PAM分別按照1.5kg/m3、0.1 kg/m3和1 g/m3進(jìn)行添加時(shí)，出水砷基本維持在0.01mg/L以下，甚至痕量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0.05mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)。

可見(jiàn)，生物制劑深度處理工藝對(duì)于尾礦庫(kù)廢水中的砷有穩(wěn)定的去除效果。

圖3 處理前后水樣含F(xiàn)對(duì)比

F也是主要的污染物之一，是生物制劑深度處理工藝的處理對(duì)象之一，也是該廢水外排工業(yè)化試驗(yàn)的核心考核指標(biāo)之一。試驗(yàn)進(jìn)出水前后的F濃度對(duì)比表現(xiàn)圖3所示。

圖4 處理后出水的pH

由圖3分析可知，在試驗(yàn)中，進(jìn)水中的氟基本維持在5mg/L左右，當(dāng)生物制劑、氫氧化鈉和PAM分別按照1.5kg/m3、0.1kg/m3和1 g/m3進(jìn)行添加時(shí)，出水氟基本維持在0.6～0.8mg/L，穩(wěn)定低于1mg/L?？梢?jiàn)，生物制劑深度處理工藝對(duì)于尾礦庫(kù)廢水中的氟有穩(wěn)定的去除效果。進(jìn)水pH在7左右，但是在試驗(yàn)過(guò)程中添加了生物制劑、氫氧化鈉和PAM（絮凝劑）等藥劑，對(duì)水的pH值有一定的影響，因此對(duì)出水的pH值進(jìn)行化驗(yàn)跟蹤，出水的pH跟蹤結(jié)果見(jiàn)圖4。從跟蹤數(shù)據(jù)顯示來(lái)看，該礦山水體pH在6.5～7.5之間波動(dòng)。從對(duì)試驗(yàn)的出水pH來(lái)看，萬(wàn)龍山尾礦庫(kù)廢水采用生物制劑深度處理工藝，在脫除氟、砷之后，出水的pH始終穩(wěn)定保持在6～8之間，完全滿(mǎn)足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求的6～9。

2.3 成本估算

表2 藥劑成本估算

外排水處理站按24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)營(yíng)人員共計(jì)3名。人工費(fèi)用按照10萬(wàn)元/人·年，年運(yùn)行按330天計(jì)：運(yùn)行人工成本=3×100000/（2000×330）=0.45（元/m3）；

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，主要耗電設(shè)備包括：廢水提升泵、液堿反應(yīng)池?cái)嚢铏C(jī)、液堿和PAM配制槽電機(jī)、空壓機(jī)和藥劑投加泵，每天耗電約1900kWh，電費(fèi)按0.35元/度計(jì)算：運(yùn)行電費(fèi)成本=1900×0.35/2000=0.33（元/m3）

總成本=3.67+0.45+0.33=4.45元/m3

3 結(jié)論

（1）通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，生物制劑協(xié)同氧化技術(shù)處理選礦廠生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢水氟砷的治理有很好的效果，且處理成本在企業(yè)可以承受的范圍內(nèi)。

（2）生物制劑協(xié)同氧化法進(jìn)行水處理，具有工藝流程簡(jiǎn)單，工藝前端不需硫酸預(yù)處理，尾端也無(wú)需回調(diào)pH，操作簡(jiǎn)便，固液分離快等特點(diǎn)。