选矿生产过程中排放的废水中常含有残留选矿药剂、固体悬浮物以及重金属离子等物质,导致选矿产生的尾矿废水处理难度大、回用困难,同时选矿废水中Pb2+、Cu2+、Zn2+等重金属离子含量高,导致选矿废水直接排放会严重污染流域内土壤和水体环境。我国矿山选矿废水排放量约占全国工业废水总排放量的10%,而铅锌选矿废水的处理较困难,存在处理费用高、回用水质不达标等问题,因此选矿废水经济有效地处理及回用是仍需长期深入探索解决的技术难题。
目前国内外关于选矿废水处理的研究主要是有机物的降解和重金属离子的去除,对于难沉降悬浮物的去除主要是采用传统的混凝剂聚合氯化铝(PAC)进行处理;在有机物的去除方法中,电凝法、化学氧化法及混凝沉降法较为成熟,吸附法和生物降解法成本较高。同时采用多种方法处理废水已成为重要趋势。
本文以四川某铅锌选矿废水为研究对象,对该选矿废水进行混凝试验、除钙试验、活性炭吸附试验以及处理水回用试验研究,综合多种处理方法以实现该选矿废水的深度净化及回用。
1、选矿废水水质分析
四川某铅锌选矿废水主要来源为精矿溢流水、尾矿废水、尾矿库溢流水、车间外排水。车间外排水水量少,普遍采用简单沉淀后直接回用。为查明影响废水净化及回用的原因,对该水样进行了水质分析,结果见表1。由表1分析可知,尾矿废水、精矿溢流水中重金属Pb含量超过GB25466—2010《铅锌工业污染物排放标准》(直接排放)要求;尾矿废水固体悬浮物(SS)、CODCr含量超过GB25466—2010(直接排放)要求。选矿废水在尾矿库中停留期间,由于沉淀、氧化、吸附、生化等作用,废水有一定程度的自净,但由于重金属Pb含量高,仍难以达标排放;尾矿库溢流水水质达到GB25466—2010(直接排放)要求。
选矿废水的处理及回用始终是矿产资源清洁开发利用的附加难题,近年来众多学者对选矿废水的处理回用工艺进行了深入研究,研发了物理法、化学法、生物法等工艺,为矿山企业开展环境保护工作、实现可持续发展提供了大量技术支撑。为高效处理并回用某铅锌多金属矿选矿废水,本文采用混凝沉淀工艺结合除碳和活性炭吸附处理,并进行处理水回用试验研究,实现选矿废水全部回用,提高选矿厂经济效益。
3、结果与讨论
3.1 混凝条件试验
3.1.1 尾矿废水处理试验
聚合氯化铝(PAC)与聚丙烯酰胺(PAM)是目前应用广泛的混凝剂。PAC主要是通过其水解产物的压缩双电层、电性中和、网捕卷扫以及吸附桥连等4个方面的作用来去除有机污染物。而PAM是大分子混凝剂,具有在颗粒间形成更大絮体并由此产生巨大表面吸附作用。固定PAM用量5mg/L,选取PAC为混凝剂,研究了PAC用量对尾矿废水处理效果的影响,结果见表2。
活性污泥法是一种效率高、安全性高、且无毒无害的污水处理方法,加强活性污泥法在城市污水治理中的应用,具有十分重要的意义。
1、活性污泥法在城市污水治理中的应用原理
1)浊水初步过滤阶段。
在浊水初步过滤阶段,活性污泥会与废水进行充分的接触,对废水中的污染物质进行清理和过滤。过滤完成之后,残渣会在重力的作用下沉到底部,清水则逐渐上浮。如果污染物的密度较小,那么就可以在酶的作用下进入微生物的细胞体内,进而加强对水中微生物的数量的控制。
2)生物氧化阶段。
在生物氧化阶段,被吸附或者被吸收的有机物会经过一个相对漫长的氧化时间。在这一阶段,活性污泥被吸附的有机物越多,其活性就越低。当吸附能力达到之后,活性污泥的活性就会彻底消失。活性物质可以将活性小分子释放出来,对水中的污染物进行溶解。
2、活性污泥法在城市污水治理中的应用方法
1)传统活性污泥法。
这是一种非常传统的污水祛除方法。首先,净水池呈大长方形,中间有隔板,活性分子释放器安装到了水池底部。当污水进入水池内之后,就会对水池底部的活性分子释放器产生一个作用力,迫使其释放活性分子,达到净化水源的目的。其次,在净化水质的时候,被释放出来的活性分子就会对水中的杂质进行溶解和过滤,剩余下来的就是可被循环利用的优质水。这种方法的应用优势为污泥去除效果好。污水净化程度高、污水治理要求调整具有较高的灵活性。