某金礦外排水懸浮物治理達(dá)標(biāo)排放研究與應(yīng)用

牛桂強(qiáng)

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦， 山東 萊州 261441)

1 前言

某金礦地處山東省膠東地區(qū)，屬中溫?zé)嵋何g變花崗巖金礦床。該金礦采用中央豎井和兩翼風(fēng)井的開拓方式，采礦方法主要采用充填采礦法，選礦采用三段一閉路破碎和磨礦分級浮選工藝。由于膠東地區(qū)地下水資源較為豐富，該金礦在礦石開采過程中會產(chǎn)生大量井下水。為保證采礦作業(yè)正常推進(jìn)，該部分井下水需進(jìn)一步外排處理。根據(jù)統(tǒng)計，該金礦采礦作業(yè)中，井下水產(chǎn)量約為12 000m3/d。

該金礦選礦生產(chǎn)用水主要來自于尾礦濃密機(jī)溢流水和尾礦庫回水，選礦用水80%以上實(shí)現(xiàn)閉路回用，井下水補(bǔ)充量較少，所以該礦需外排的井下水量長期保持在10 000m3/d以上。由于該金礦距離萊州灣海域僅5km，生產(chǎn)過程中，該礦井排水通過井下水泵輸送至地表水池，經(jīng)水池緩沖通過管路自流輸送至萊州灣某村海域外排。

2 存在問題

萊州灣某村海域?qū)儆诘乇硭h(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838—2002)中的Ⅲ類水域(水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域)和海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 3097—1997)中的Ⅱ類水域(海水浴場及風(fēng)景游覽區(qū))。根據(jù)該金礦建設(shè)項目環(huán)境影響評價報告等相關(guān)文件規(guī)定，排至該海域廢水執(zhí)行《山東半島

流域水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 37/676—2007)中的一級標(biāo)準(zhǔn)，廢水中懸浮物含量需控制在50mg/L以下[1]。該金礦生產(chǎn)過程中，由于井下地質(zhì)條件、礦石開采等原因，井下水中懸浮物含量一直保持在20～40mg/L，滿足當(dāng)時環(huán)保要求。

為加強(qiáng)環(huán)保治理，山東省環(huán)保廳于2011年8月發(fā)布了《山東半島流域水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》修改意見，要求2013年1月1日起進(jìn)入上述海域外排水懸浮物含量需控制在20mg/L以下[2]。針對上述情況，該金礦必須對井下外排水進(jìn)行綜合治理，有效降低水體中的懸浮物含量，以滿足環(huán)保政策要求。

3 實(shí)驗研究

為探索經(jīng)濟(jì)高效的外排水懸浮物處理方式，該金礦開展了一系列實(shí)驗研究，具體如下。

3.1 吸附試驗

1) 試驗水樣

本次試驗水樣為試驗人員在該金礦井下水地表緩沖水池處連續(xù)一周采取的綜合水樣。

2) 試驗?zāi)康?/p>

本次試驗?zāi)康闹饕疾觳捎梦锢砦椒绞綄ν馀潘械膽腋∥镞M(jìn)行處理的效果程度。吸附介質(zhì)采用細(xì)砂(平均粒徑0.2mm)、活性炭。

3) 試驗步驟

本次試驗步驟：①檢測原水樣中懸浮物含量；②取塑料瓶4個，分別標(biāo)注為1#～4#，其中1#、2#分別放入瓶體1/4高度的細(xì)砂和活性炭，3#、4#分別放入瓶體3/4高度的細(xì)砂和活性炭；③將塑料瓶注入所取水樣并倒立，待吸附介質(zhì)全部沉至瓶底部后，在瓶蓋處開孔；④將塑料瓶放入支架臺，下部分別用燒杯接取凈化后水樣；⑤分別檢測四組試驗凈化后水樣中懸浮物含量。

4) 試驗結(jié)果

吸附試驗結(jié)果見表1。

表1 吸附試驗數(shù)據(jù)

5) 結(jié)果分析

(1) 活性炭與細(xì)砂均能降低水體中懸浮物含量，從凈化效果看活性炭要好于細(xì)砂，但是從經(jīng)濟(jì)效益以及反應(yīng)時間來看細(xì)砂要好于活性炭。

(2) 吸附介質(zhì)的增加并不能有效降低水質(zhì)中懸浮物的含量，并且吸附介質(zhì)的增加能大幅延長處理時間，降低系統(tǒng)處理能力。

(3) 雖然吸附劑的使用能減少水質(zhì)中懸浮物的含量，但是仍達(dá)不到外排水環(huán)保要求，還需進(jìn)一步開展試驗研究，探索其他有效治理方法。

3.2 沉降試驗

1) 試驗水樣

本次試驗水樣與吸附試驗所用為同一水樣。

2) 試驗?zāi)康?/p>

本次試驗?zāi)康闹饕疾觳捎没瘜W(xué)沉降方式對外排水中的懸浮物進(jìn)行處理的效果程度。采用藥劑為石灰、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺，其中聚合氯化鋁屬于一種新型凈水材料，具有水解速度快、吸附能力強(qiáng)、懸浮物沉淀快、出水濁度低等優(yōu)點(diǎn)。

3) 試驗步驟

本次試驗步驟：①取1 000mL量筒3個，標(biāo)注為1#～3#，內(nèi)部注滿試驗用水樣；②向量筒內(nèi)加入藥劑，其中1#量筒添加石灰，添加量15g/t；2#量筒添加聚合氯化鋁，添加量40g/t；3#量筒添加聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺，添加量40+0.2g/t；③攪拌均勻，靜置90min；④取量筒中上清液，分別化驗懸浮物含量。

4) 試驗結(jié)果

沉降試驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 沉降試驗數(shù)據(jù)

5) 結(jié)果分析

(1) 采用化學(xué)沉降的方式對外排水中懸浮物進(jìn)行處理，效果明顯好于采用物理吸附方式。

(2) 根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，聚合氯化鋁對水體中懸浮物處理效果明顯好于石灰，但由于該金礦井下水中懸浮物粒度細(xì)、質(zhì)量輕，不易形成大粒聚團(tuán)并沉降，所以添加少量聚丙烯酰胺對懸浮顆粒進(jìn)行二次處理效果更佳。

(3) 采用聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺組合藥劑可以將外排水中懸浮物含量降至20mg/L以下，滿足試驗預(yù)期要求。

3.3 藥劑用量試驗

1) 試驗水樣

本次試驗水樣與前2個試驗所用為同一水樣。

2) 試驗?zāi)康?/p>

本次試驗?zāi)康闹饕疾灬槍υ摻鸬V井下水中懸浮物治理，采用聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺組合藥劑的最佳用量。

3) 試驗步驟

第一組試驗。聚合氯化鋁用量試驗：①取1 000mL量筒4個，標(biāo)注為1#～4#，內(nèi)部注滿試驗用水樣；②向量筒內(nèi)加入聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺組合藥劑，其中聚丙烯酰胺添加量恒定為0.2g/t，聚合氯化鋁添加量依次為25g/t、30g/t、35g/t、40g/t；③攪拌均勻，靜置90min；④取量筒中上清液，分別化驗懸浮物含量。

第二組試驗。聚丙烯酰胺用量試驗：①取1 000mL量筒4個，標(biāo)注為1#～4#，內(nèi)部注滿試驗用水樣；②向量筒內(nèi)加入聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺組合藥劑，其中聚合氯化鋁添加量恒定為第一組試驗最佳用量，聚丙烯酰胺添加量依次為0.1g/t、0.2g/t、0.3g/t、0.4g/t；③攪拌均勻，靜置90min；④取量筒中上清液，分別化驗懸浮物含量。

4) 試驗結(jié)果

藥劑用量試驗結(jié)果見表3。

表3 藥劑用量試驗數(shù)據(jù)

5)結(jié)果分析

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，從治理效果和運(yùn)行成本等方面考慮，針對該金礦井下水聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺組合藥劑最佳用量為30+0.3g/t。

4 現(xiàn)場改造

該金礦選礦廠有一座閑置的53m普通濃密機(jī)，原用于尾礦濃縮，后由于生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大而棄用。本次外排水懸浮物治理項目，通過將該濃密機(jī)進(jìn)行恢復(fù)改造，在實(shí)現(xiàn)治理目標(biāo)的前提下，可大幅降低改造成本。具體改造內(nèi)容如下：

(1)對閑置53m濃密機(jī)進(jìn)行改造，增設(shè)溢流排水口(DN500mm)，并將排水口連接至井下水外排管路。同時，對底流渣漿泵進(jìn)行恢復(fù)，用于后期淤泥清理。

(2)對該金礦井下水來水管路進(jìn)行改造，使其全部進(jìn)入選礦廠53m濃密機(jī)給礦槽，管路改造距離約1 500m。

(3)在53m濃密機(jī)進(jìn)、出水口處增設(shè)懸浮物自動監(jiān)測儀。

(4)在53m濃密機(jī)西側(cè)新建藥劑制備廠房一座。

(5)在藥劑制備廠房內(nèi)設(shè)置兩套藥劑添加系統(tǒng)，包括干粉倉、螺旋給料器、混合裝置、添加泵等，分別用于添加聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺。

5 生產(chǎn)應(yīng)用

5.1 治理工藝

該金礦外排水懸浮物治理改造于2012年12月底完成并投入應(yīng)用。生產(chǎn)中，該礦井下水首先泵送至選礦廠53m濃密機(jī)給礦槽，同時聚合氯化鋁溶液配制完成后，經(jīng)添加泵給入給礦槽與井下水進(jìn)行混合。藥劑與井下水混合均勻后，經(jīng)溢流管自流至濃密機(jī)中心筒，該處加入聚丙烯酰胺藥劑溶液，懸浮物顆粒在濃密機(jī)內(nèi)緩沖沉降。

井下水凈化達(dá)標(biāo)后，上層清液通過溢流口匯入排海管路外排至萊州灣海域。懸浮物沉降后進(jìn)入濃密機(jī)錐底形成泥層，現(xiàn)場人員三天啟動一次底流泵將淤泥給入選礦廠尾礦攪拌桶，并最終經(jīng)油隔離泥漿泵排入尾礦庫。

根據(jù)實(shí)驗確定數(shù)據(jù)，生產(chǎn)過程中聚合氯化鋁單位用量為30g/t，每天需添加約300kg；聚丙烯酰胺單位用量為0.3g/t，每天需添加約3kg。

5.2 應(yīng)用數(shù)據(jù)

該金礦質(zhì)檢部門每天對53m濃密機(jī)給水和外排水中懸浮物含量進(jìn)行自動檢測。項目改造后，2013年每月外排水懸浮物含量檢測平均數(shù)據(jù)見表4。

表4 外排水懸浮物監(jiān)測數(shù)據(jù)

根據(jù)表4中數(shù)據(jù)可知，該金礦外排水懸浮物綜合治理系統(tǒng)投用后，水體中懸浮物含量可由40mg/L左右下降至20mg/L以下，完全滿足《山東半島流域水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》修改單等環(huán)保政策要求。

6 結(jié)論

(1)某金礦針對外排水中懸浮物含量過高問題，通過一系列試驗研究，確定了采用聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺組合藥劑對懸浮顆粒進(jìn)行治理的方法，最佳用量聚合氯化鋁30g/t，聚丙烯酰胺0.3g/t。

(2)該金礦對閑置的濃密設(shè)備進(jìn)行改造恢復(fù)，利用聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺組合藥劑對外排水中懸浮物進(jìn)行絮凝沉降，實(shí)現(xiàn)了懸浮物含量低于20mg/L的治理目標(biāo)，達(dá)到了國家環(huán)保政策要求，避免了企業(yè)對周圍環(huán)境的影響。

(3)隨著國家對環(huán)保越來越重視，廢水綜合治理達(dá)標(biāo)排放已成為各礦山企業(yè)普遍面臨問題。該金礦在對外排水中懸浮物治理方面所取得的部分研究經(jīng)驗對其他礦山具有較大借鑒意義。