福建某金礦廢水處理系統工藝優化研究

聶建瑞 廖梅芳

摘要：針對福建某金礦廢水處理系統運行過程中出現的漂白粉加藥量大、漂白粉和絮凝劑利用率低以及絮凝沉降效果不理想等問題，試驗研究了漂白粉加藥方式、絮凝劑加藥點及加藥量、出水酸化中和等內容。研究結果表明，廢水處理系統經過工藝優化后，漂白粉用量從平均2.06kg/m3降至1.37kg/m3，絮凝劑用量從平均10g/m3降至1g/m3，調酸用量從平均0.65kg（鹽酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3。藥劑處理成本降低約126.22萬元/年，經濟效益顯著。

Abstract： In order to treat the problems in the running process of a goldmine wastewater treatment system in Fujian，such as a large amount of bleaching powder dosage， low utilization ratio of bleaching powder and flocculant， and poor flocculation sedimentation effect. The experimental study of bleaching powder dosing method， flocculant dosing position and the dosage， effluent acidification. The results show that： after the process optimization， the bleaching powder dosage from an average of 1.67kg/m3 to 2.36kg/m3， flocculant dosage from an average of 10g/m3 to 1g/m3， acid dosage from an average of 0.65kg （hydrochloric acid）/m3 to 0.4kg（sulphuric acid）/m3. Agent treatment cost may save 1.2622 million yuan/year， and the economic benefits is significant.

關鍵詞：廢水處理系統;工藝優化;藥劑處理成本;經濟效益

Key words： wastewater treatment system;process optimization;agent treatment cost;economic benefits

中圖分類號：X753? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）21-0289-03

1? 概述

1.1 金礦廢水處理現狀

黃金生產過程會產生大量含氰廢水，氰化物屬于劇毒物質，直接排放會使魚類和水生生物中毒死亡。因此，金礦山含氰廢水需處理至達標，方可排放。

目前，金礦含氰廢水主要的處理方法包括氯氧化法、活性炭催化氧化法、臭氧氧化法、電解法、微生物分解法和自然自凈法，其中氯化氧化法是最常用的方法。

福建某金礦廢水處理系統主要處理選礦貧液、礦山雨水等含氰、含銅廢水，設計處理能力為12000m3/d，采用漂白粉破氰和絮凝沉淀組合方法處理，處理后水質滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準要求：pH值6～9，總氰、總銅濃度均小于0.5mg/L。

1.2 工藝流程圖

廢水處理系統工藝流程如圖1所示。具體處理過程為：先往廢水中投加漂白粉進行破氰沉銅，在溜槽中添加絮凝劑進行絮凝，然后進入濃密池進行沉淀濃縮，最后上清液調酸后回用或外排，濃密池底泥送往沉淀庫堆存。

1.3 工藝原理

利用漂白粉處理含氰含銅廢水，是一種簡單、成熟的方法，反應機理分為兩部分：

該反應與pH值無關，瞬間完成，生成有強烈刺激性氣味、有劇毒的氯化氰。在pH大于10時，CNCl在幾分鐘至十幾分鐘即可水解，pH值越高，水解速度越快[3，4]。

1.3.2 完全氧化反應階段（完全氧化）

1.4 工藝參數

廢水處理過程中工藝控制較為簡單，主要通過廢水中氰化物的質量濃度來控制漂白粉的用量，并根據廢水處理量調節絮凝劑的用量。

1.5 廢水處理系統運行過程中存在的問題

目前，該廢水處理系統存在諸多問題，如漂白粉和鹽酸用量大，漂白粉、鹽酸和絮凝劑的利用率低，以及濃密池絮凝沉降效果不理想，雖然能達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準，但總氰、總銅濃度相對偏高，外排可能導致氰和銅的年排放總量超標。

2? 廢水處理系統工藝優化研究

針對廢水處理系統在運行過程中出現的上述問題，期望通過優化廢水處理系統工藝條件，達到提高廢水處理效率、降低藥劑用量和減少污染物排放總量的目的，從而適應新時代新形勢下對礦山環保工作的要求。

廢水處理系統工藝優化主要從漂白粉的加藥方式、絮凝劑投加地點與投加量以及調酸系統改造等三個方面進行研究。

2.1 漂白粉加藥方式

優化前，廢水處理系統系統采用一段加藥方式，即通過廢水中總氰（氰根與含氰絡合物的總稱）完全反應計算出所需要投加漂白粉的用量，并投加過量漂白粉進行控制，確保1#反應槽中廢水中的總氰完全反應，并保證3#反應槽出水總氰濃度低于0.1mg/L。

優化后，廢水處理系統系統采用兩段加藥方式，第一段加藥控制3#反應槽出水的總氰濃度不高于2mg/L，即按總氰濃度降低到2mg/L的去除量計算出廢水中所需要投加漂白粉的用量，投加適量漂白粉，在1#反應槽中將廢水中的總氰去除掉大部分，保證3#反應槽出水的總氰濃度不高于2mg/L;第二段加藥點在在三清亭庫區，通過投加適量的漂白粉將廢水的總氰濃度降至0.1mg/L以下。優化后，漂白粉加藥方式的工藝流程如圖2所示。

運行結果表明，將漂白粉的一段加藥方式改成兩段加藥方式，提高了漂白粉的利用效率，將漂白粉用量從平均2.36kg/m3（廢水）降至1.67kg/m3（廢水），處理后廢水氰化物含量由工藝優化前的0.2mg/L降低至0.1mg/L以下，合理控制在了廢水中的總氰濃度。

2.2 絮凝劑投加點及投加量

優化前，絮凝劑投加在2#反應槽，投加量為10g/m3（絮凝劑PAM濃度0.1%）。絮凝后的廢水進入24m濃密池，絮團沉降效果不佳，濃密池經常出現“跑混現象”，即混凝沉淀效果不佳，導致濃密池溢流口總銅濃度（銅離子和含銅絡合物的總稱）達不到理想指標。經分析，由于2#反應槽為攪拌桶，廢水中的沉淀物加入絮凝劑形成的礬花被反應槽中的攪拌機破壞，導致絮凝劑失去原有的功效;優化前誤判為絮凝劑投加量不足，致使絮凝劑投加量雖然加大至10g/m3（絮凝劑的一般投加量為1～5g/m3），但沉淀物在濃密池中的沉降效果依舊不佳。

優化后，增加一臺絮凝劑自動加藥機，絮凝劑投加在濃密池中心筒內，投加量為1g/m3（絮凝劑PAM配藥濃度0.1%）。運行過程中發現，在濃密池中加入絮凝劑，“跑混現象”的次數顯著減少少了，表明改變絮凝劑投加點后絮團的沉降效果得到明顯改善，絮凝劑投加量也在絮凝劑自動加藥機的幫助下得到有效控制。在漂白粉加藥方式優化的基礎上，優化絮凝劑加藥點和加藥方式后，廢水處理系統成型工藝流程如圖3所示。

廢水處理系統運行結果表明，調整絮凝劑投加點并合理調節絮凝劑的投加量，改善了沉淀物在濃密池中的沉降效果，絮凝劑用量也從平均10g/m3降至1g/m3，處理后廢水銅含量顯著降低，節約了絮凝劑使用量，合理控制了廢水中的總銅濃度。

2.3 調酸系統

通過優化漂白粉的破氰沉銅和絮凝劑的絮凝沉淀兩個工藝條件，處理后廢水的pH值經常大于11，需要進行調酸，將pH值控制在至6～9范圍。

處理系統原先采用鹽酸調節pH值，但鹽酸用量大，成本高，供應緊張，特別是在金礦廢水處理高峰期時常出現供不應求局面，影響廢水處理系統的正常運行。調酸系統優化后，改用硫酸替代鹽酸進行廢水pH值的調節。改造調酸系統后，廢水處理系統酸用量從平均0.65kg（鹽酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3，不僅降低了調節pH值所需酸的用量，而且硫酸比鹽酸價格便宜，降低了廢水調酸成本，硫酸還有供應充足、不易揮發與儲存便利等優勢。

3? 經濟效益分析

通過對廢水處理系統的工藝優化，廢水年處理量按照2013～2015年均值約80萬m3計，藥劑價格按近3年采購均價計，取得的經濟效益情況分析如下：

①處理每立方廢水漂白粉用量從平均2.06kg降至1.37kg，共減少漂白粉用量552噸/年，漂白粉價格約1700元/噸，節省成本約93.84萬元/年。

②絮凝劑用量從平均10g/m3降至1g/m3，減少絮凝劑用量7.2噸/年，絮凝劑價格約13200元/噸，節約成本約9.50萬元/年。

③調酸用量從平均0.65kg（鹽酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3，鹽酸價格約600元/噸，鹽酸成本約31.20萬元;硫酸價格約260元/噸，硫酸成本約8.32萬元，調酸可節約成本22.88萬元/年。

綜上所述，以上三項工藝優化措施合計節省廢水處理藥劑成本126.22萬元/年，經濟效益顯著。

4? 結論與建議

4.1 結論

經過工藝優化研究，廢水處理系統的漂白粉用量從平均2.06kg/m3降至1.37kg/m3，絮凝劑用量從平均10g/m3降至1g/m3，調酸酸用量從平均0.65kg（鹽酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3，廢水處理藥劑可節約成本約126.22萬元/年，系統廢水處理效果得到明顯提升，并取得了顯著的經濟效益。

4.2 建議

廢水處理系統水質指標檢測主要依靠人工取樣、檢測，但是取樣、檢測需要一定的時間，人工檢測也存在一定的誤差，導致處理系統在處理廢水過程中的連續性和可靠性不足;漂白粉投加和pH值調節也主要依靠人工完成，特別是漂白粉在投加過程中極易出現粉塵量大的現象，造成廢水處理系統的員工勞動強度大，作業環境不佳。

所以，為保證在廢水處理過程中的安全性、可靠性和生產的連續性，降低員工的勞動強度，給員工提供更好的作業環境，切實提高廢水處理系統的自動化水平，建議下一步開展對廢水處理系統的自動和半自動化改造研究：能夠遠程控制泵、閘閥、空壓機、攪拌機和加藥系統，實現處理系統內常用設備的集中控制;通過自動化系統的精確控制，保證在廢水處理過程中的安全性、可靠性和生產的連續性;通過自動化系統中設備的集中控制，有效地降低員工的勞動強度，并給員工帶來良好的工作環境。

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