生物制劑深度處理含砷、銻礦山廢水

1、項(xiàng)目概況

湖南省某礦區(qū)存在多家銻礦采選企業(yè)及銻品冶煉企業(yè)，這些企業(yè)很長一段時(shí)間對銻礦進(jìn)行大規(guī)模的開采和銻品冶煉，以多種不同的形式向環(huán)境中排放了大量的砷、銻污染物，導(dǎo)致礦區(qū)及附近區(qū)域的部分地下水和地表水遭受了嚴(yán)重的砷、銻污染，受污染水體通過吸附、沉淀、生物吸收等多途徑進(jìn)入土壤或河道底泥，再通過生物鏈轉(zhuǎn)移到人體，給當(dāng)?shù)鼐用竦纳】岛娃r(nóng)產(chǎn)品安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2、廢水主要來源及設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

2.1 廢水主要來源

經(jīng)過現(xiàn)場勘察，廢水主要來源于礦井涌水及廢渣場地表徑流水及滲濾水，各處廢水水質(zhì)濃度不一、豐水期與枯水期水量大小不一，現(xiàn)場取水樣送檢發(fā)現(xiàn)廢水pH值為6~9范圍內(nèi)，主要的污染因子為砷、銻等重金屬離子。廢水水量經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)測量及核算，廢水站處理規(guī)模確定為5000m3/d。

2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

根據(jù)多次現(xiàn)場實(shí)際取樣檢測結(jié)果，并結(jié)合每個(gè)采樣點(diǎn)位的實(shí)際水量情況，廢水處理站進(jìn)水水質(zhì)情況如下表，經(jīng)廢水處理站處理后出水中的砷、銻濃度低于廢水排放標(biāo)準(zhǔn)《錫、銻、汞工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB30770-2014)中污染物特別排放限值，具體數(shù)值見表1。

3、廢水處理工藝流程

3.1 工藝選擇

目前重金屬廢水處理最常用的方法有石灰或硫化中和沉淀法、混凝沉淀與吸附法。中和沉淀法是通過調(diào)節(jié)廢水pH值，使得廢水中重金屬離子與OH-或S2-形成難溶于水的沉淀，再通過固液分離，最終將廢水中的重金屬離子去除。該方法能快速去除廢水中的重金屬離子，工藝簡單，操作方便。但由于重金屬廢水“成分復(fù)雜、濃度高、重金屬離子種類多、水量大”，傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法單一配位體無法實(shí)現(xiàn)廢水中多金屬的同時(shí)深度凈化，通常情況下處理后的出水中重金屬離子難以穩(wěn)定，難達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求、易對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。混凝沉淀與吸附法對鎘、砷、鉛、鋅等重金屬離子有較好處理效果，但對危害嚴(yán)重的銻等離子較難脫除。該工藝對絮凝劑、活性炭等藥劑消耗量大，若不調(diào)節(jié)pH值將難以去除水中的污染物，且活性炭回收困難。

生物制劑是以硫桿菌為主的復(fù)合功能菌群代謝產(chǎn)物與其它化合物進(jìn)行組分設(shè)計(jì)，通過基團(tuán)嫁接技術(shù)制備了含有大量羥基、巰基、羧基、氨基等功能基團(tuán)組成的水處理劑。重金屬廢水通過生物制劑多基團(tuán)的協(xié)同配合，形成穩(wěn)定的重金屬配合物，用堿調(diào)節(jié)pH值發(fā)生水解反應(yīng)，由于生物制劑同時(shí)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形成膠團(tuán)，實(shí)現(xiàn)多種重金屬離子(砷、鎘、鉻、鉛、汞、銅、鋅等)同時(shí)高效凈化。生物制劑法具有重金屬廢水處理效果顯著，抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，凈化高效，操作簡單，運(yùn)行穩(wěn)定且成本低等優(yōu)點(diǎn)。史宇馳等采用生物制劑協(xié)同氧化技術(shù)處理湖南省某多金屬選礦廢水，處理后廢水可回用于浮選過程，節(jié)約生產(chǎn)過程中新鮮水的用量，經(jīng)測算廢水處理過程中所用藥劑的費(fèi)用約為0.82元/m3，算比較低。

經(jīng)過對處理效果及經(jīng)濟(jì)性等多方面的考慮，選用生物制劑法處理成分復(fù)雜且濃度較高的砷、銻重金屬廢水。

3.2 工藝流程說明

廢水經(jīng)收集系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)節(jié)池均化水質(zhì)水量，通過廢水提升泵進(jìn)入多級反應(yīng)池(在一級反應(yīng)池中加入生物制劑發(fā)生配合反應(yīng)；在三級反應(yīng)池中加入石灰乳調(diào)節(jié)體系pH值，進(jìn)行充分水解，然后在四級反應(yīng)池中加入PAM發(fā)生絮凝反應(yīng))，廢水中的砷、銻與藥劑反應(yīng)后進(jìn)入沉淀池實(shí)現(xiàn)固液分離，分離后的污泥進(jìn)入儲泥池，上清液進(jìn)入pH調(diào)節(jié)池，加入硫酸調(diào)節(jié)廢水pH值6~9后進(jìn)入清水池用作生產(chǎn)用水回用于工業(yè)生產(chǎn)中或達(dá)標(biāo)外排。

沉淀池的底泥經(jīng)儲泥池進(jìn)行混合及臨時(shí)儲存，然后泵送至污泥濃縮池進(jìn)一步濃縮，濃縮池上清液溢流至出水槽，利用濃縮池與調(diào)節(jié)池的高程差自流至調(diào)節(jié)池重新進(jìn)入廢水處理工藝中處理，污泥濃縮池中泥斗的污泥由壓濾泵輸送至壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后的濾液回流至調(diào)節(jié)池內(nèi)，壓濾后的濾渣外運(yùn)進(jìn)行安全處置。詳細(xì)處理工藝流程如下圖1所示。

4、主要構(gòu)筑物及設(shè)備

(1)調(diào)節(jié)池：通過管道將不同點(diǎn)位的礦井涌水及廢渣場地表徑流水及滲濾水輸送至調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)廢水水量及均衡水質(zhì)。調(diào)節(jié)池?cái)?shù)量1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，受現(xiàn)場地形條件限制，池子為多邊形形狀，調(diào)節(jié)池有效容積為1795m3，停留時(shí)間約8.5h，有效水深為6.2m，配3臺廢水提升泵，1套液位計(jì)，2套電磁流量計(jì)。

(2)反應(yīng)池：多級反應(yīng)池分為四格，在第一格反應(yīng)池中加入生物制劑、第二格反應(yīng)池加入石灰乳，第四格反應(yīng)池加入絮凝劑，廢水中的重金屬離子與加入的藥劑發(fā)生配合反應(yīng)，深度脫除廢水中的砷和銻等重金屬離子。反應(yīng)池?cái)?shù)量1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，單格反應(yīng)池有效容積為65m3，停留時(shí)間約18min，有效水深為3.9m，配3臺攪拌機(jī)，1套pH計(jì)。

(3)沉淀池：對絮凝后的廢水進(jìn)行沉淀，實(shí)現(xiàn)固液分離。數(shù)量1座，表面負(fù)荷1.0，水力停留時(shí)間4h，配刮吸泥機(jī)1套，出水堰板6套。

(4)pH調(diào)節(jié)池：對出水pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)至6~9。數(shù)量1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為70m3，停留時(shí)間約20min，有效水深為3.2m，配1臺攪拌機(jī)，1套pH計(jì)。

(5)清水池：對處理后的廢水進(jìn)行臨時(shí)儲存。數(shù)量1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為160m3，停留時(shí)間約46min，有效水深為3.2m，配回用水泵2臺。

(6)污泥處理系統(tǒng)：污泥濃縮池對沉淀池污泥進(jìn)行濃縮，污泥通過壓濾泵輸送至壓濾間壓濾機(jī)壓濾，濾液回送至調(diào)節(jié)池，泥餅外運(yùn)并進(jìn)行安全處置。污泥濃縮池?cái)?shù)量1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積238m3，停留時(shí)間約12h，配中心傳動刮泥機(jī)1套，壓濾泵3臺，全自動拉板廂式壓濾機(jī)2臺。

5、結(jié)語

(1)通過工程調(diào)試運(yùn)行后，湖南某礦區(qū)采用生物制劑深度處理工藝處理含砷、銻的重金屬廢水，處理后出水的砷、銻濃度均低于《錫、銻、汞工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB30770-2014)中的排放限值，可以達(dá)標(biāo)外排。

(2)生物制劑深度處理工藝可同時(shí)深度處理多種重金屬離子，具有抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，凈化處理效率高，處理成本較低，工藝運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)營操作簡單等優(yōu)點(diǎn)運(yùn)營操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)已成功應(yīng)用于多個(gè)含該技術(shù)已成功應(yīng)用于多個(gè)含銻、鉛、鋅等重金屬廢水的實(shí)際工程中，如康家灣鉛鋅金銀礦選礦廢水采用生物制劑協(xié)同氧化深度處理工藝處理，某銅礦的冶煉廢水采用生物制劑深度處理工藝處理，均取得了良好的處理的效果，出水均能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。（來源：賽恩斯環(huán)保股份有限公司）