多效一體化澄清設(shè)備在含銅廢水資源回收及深度處理中的應(yīng)用

吳財松 吳建輝 李健昌 蔣國民 閆虎祥 劉永豐 洪洲舟 高偉榮

（1、賽恩斯環(huán)保股份有限公司，湖南 長沙 410013 2、西藏巨龍銅業(yè)有限公司，西藏 拉薩 850008 3、中國有色行業(yè)污染治理與裝備工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410083 4、湖南有色行業(yè)重金屬污染治理技術(shù)與裝備工程技術(shù)中心，湖南 長沙 410013）

露天礦場每天產(chǎn)生大量的淋溶水，銅離子濃度較高，季節(jié)性變化大。為解決淋溶水的污染及銅資源回收問題，保護(hù)選礦附近受納水體的生態(tài)環(huán)境，維護(hù)企業(yè)的正常生產(chǎn)，根據(jù)淋溶水水質(zhì)情況，在實驗室研究的基礎(chǔ)上，現(xiàn)場采用一段硫化沉銅，二段結(jié)合多效澄清一體化設(shè)備，在現(xiàn)場進(jìn)行了試運行驗證，考察了工藝對水體銅離子的脫除效果以及回收硫化銅渣的品味，同時考察其運行成本。

1 概述

1.1 整體工藝流程簡介

根據(jù)該淋溶水的實際情況，采用一段“硫化+pH 調(diào)節(jié)+絮凝沉淀”結(jié)合二段“多效一體化澄清”的工藝，主要目的是對水體銅離子進(jìn)行深度處理，使外排水銅離子含量低于0.5mg/L，pH 值保持在6-9 范圍內(nèi)，其他指標(biāo)達(dá)到《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25467-2010)的要求，同時對銅離子進(jìn)行資源化回收，流程如圖1 所示。

圖1 礦山淋溶水處理工藝流程

工藝說明：

工藝設(shè)計規(guī)模為5000m3/d，原水首先進(jìn)入一段硫化反應(yīng)槽，在硫化反應(yīng)槽中投加一定量硫化鈉進(jìn)行硫化反應(yīng)，通過orp 控制硫化鈉加入量；之后廢水進(jìn)入pH 調(diào)節(jié)槽，添加氫氧化鈉將pH 調(diào)，然后在絮凝反應(yīng)槽加入少量絮凝劑進(jìn)行絮凝反應(yīng)，之后廢水進(jìn)入一段濃密池進(jìn)行固液分離，底泥進(jìn)入壓濾系統(tǒng)回收硫化銅渣，上清液則進(jìn)入多效一體化澄清設(shè)備，通過自控系統(tǒng)在一體化設(shè)備內(nèi)的pH 調(diào)節(jié)槽保障外排水的pH 值控制在8-9，然后投加一定量的絮凝劑進(jìn)行絮凝反應(yīng)，最后在多效澄清池進(jìn)行固液分離，一部分底泥回流助凝并提高污泥濃度，一部分底泥則壓濾成硫化銅渣，作為產(chǎn)品銷售，多效一體化澄清設(shè)備的上清液則直接達(dá)標(biāo)排放。本套工藝及設(shè)備可實現(xiàn)藥劑的自動控制、銅離子的深度脫除和高效富集，以及深度處理和達(dá)標(biāo)排放。

1.2 一體化設(shè)備簡介

本項目采用的多效澄清一體化設(shè)備，由賽恩斯環(huán)保股份有限公司開發(fā)制造，該裝備內(nèi)集成了藥劑投加系統(tǒng)、廢水反應(yīng)系統(tǒng)、沉淀系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)。核心是通過底泥回流助凝，以回流底泥顆粒的凝核作用為引導(dǎo)，促進(jìn)絮凝體快速造粒和成長，具有反應(yīng)及沉淀時間短、藥劑利用率高及用量省、占地面積小、出水水質(zhì)好、底泥濃度大、利于銅資源回收、自動化程度高等特點。相關(guān)情況如圖2 所示。

圖2

1.3 藥劑

a.硫化鈉溶液配制的質(zhì)量濃度約為15%。

b.氫氧化鈉溶液配制的質(zhì)量濃度約為20%。

c.PAM絮凝劑配制濃度約1～3‰。

2 運行參數(shù)及結(jié)果討論

2.1 各項運行參數(shù)的確定

一段反應(yīng)池的orp 值、pH 值調(diào)節(jié)直接影響著銅離子的去除效果和硫化銅渣的品味；二段一體化設(shè)備的絮凝劑用量和底泥回流比的控制、反應(yīng)和沉淀時間等直接影響系統(tǒng)的沉淀效果，主要運行參數(shù)控制見表1。

表1 主要運行參數(shù)控制表

2.2 銅離子去除效果

針對該淋溶水的特性，根據(jù)原水銅離子的變化，通過orp 和pH 值的控制調(diào)節(jié)硫化鈉和氫氧化鈉的投加量，保障出水銅離子得到全面去除，其中9-10 月份的進(jìn)出水檢測結(jié)果如圖3 所示。

圖3 進(jìn)出水銅離子濃度變化（9-10 月份）

由圖3 可知，銅離子濃度波動較大，最高為5853mg/L，最低為1048mg/L，平均值超過2000mg/L，經(jīng)處理后出水銅離子濃度平均值為0.16mg/L，所有出水指標(biāo)均穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2.3 其他指標(biāo)運行效果

連續(xù)試運行期間的結(jié)果如表2 所示。

表2 連續(xù)運行相關(guān)指標(biāo)去除效果

據(jù)表2 可知，抽樣檢測結(jié)果顯示，原水經(jīng)處理后出水中的銅、鋅、錳、pH 值等指標(biāo)全部達(dá)到《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25467-2010）水污染物特別排放限值要求。

2.4 銅資源回收結(jié)果

試運行期間連續(xù)對回收硫化銅渣的銅品味進(jìn)行檢測，結(jié)果如圖4 所示。

圖4 回收銅渣的品味

從圖4 數(shù)據(jù)可知，壓濾渣銅品相非常高，含銅平均值達(dá)到了30.55%，可直接作為銅精礦銷售。

3 藥劑成本及收益估算

根據(jù)試運行階段的各項運行參數(shù)，處理該礦山淋溶水的藥劑成本及收益估算如表3 和表4 所示。各藥劑用量和原水中的銅、鋅等金屬離子濃度以及pH 值直接相關(guān)，金屬離子濃度越高、pH 值越低，藥劑用量越大。

表3 廢水處理藥劑成本及收益估算表（平均值）

結(jié)合表3 可以得出該礦山淋溶水的噸水處理單位藥劑成本約為12.63 元/t 水。

9-10 月份硫化銅渣產(chǎn)出量及收益情況如表4 所示。

表4 硫化銅渣產(chǎn)出量及收益情況（平均值）

由上表可知，采用“一段硫化沉銅+二段多效一體化澄清”設(shè)備工藝，對改企業(yè)淋溶水進(jìn)行處理，具有十分可觀的銅資源回收經(jīng)濟效益。

4 結(jié)論

本次試運行順利完成了對“一段硫化沉銅+二段多效一體化澄清”設(shè)備及工藝的運行考察，主要得出以下結(jié)論：

4.1 采用“一段硫化沉銅+二段多效一體化澄清”設(shè)備及工藝對該企業(yè)淋溶水進(jìn)行處理效果良好，出水銅、鋅、錳、pH 值等各項指標(biāo)均可達(dá)到《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25467-2010）水污染物特別排放限值要求。

4.2 銅資源回收效益可觀，硫化銅渣的回收率大于99%，品味可達(dá)30%，可直接作為銅精礦銷售，平均產(chǎn)出收益值約29 元/m3廢水。

4.3 多效一體化澄清設(shè)備具有反應(yīng)及沉淀時間短、藥劑利用率高且用量省、占地面積小、出水水質(zhì)好、底泥濃度大、利于資源回收、自動化程度高等特點，具有十分良好的推廣應(yīng)用前景。