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含铜酸性废水处理工艺
福建某矿山采纳堆浸-萃取-电积工艺提铜，其含铜酸性废水主要为堆场淋滤液、萃余液及矿坑水，具有pH值低、水量大、有价金属离子浓度低、水质简单等特点，国内外常用处理工艺有：中和沉淀法、萃取法、微生物法、膜处理技术等。该矿水处理车间采纳石灰中和法处理含铜酸性废水，石灰用量为22kg/m3~32kg/m3，处理成本较高。矿铜浮选厂生产过程中会产出铜尾矿浆，呈碱性且粒度大，利用这一特点，考虑往含铜酸性废水处理系统中引入铜矿尾浆，通过小型试验确定工艺优化方案及参数，工业调试后连续运行，取得较好的效果。1、试验部分1.1试验材料1.1.1试验试剂生石灰(工业级CaO≥70%)、PAM(工业级)。1.1.2试验仪器设备恒温电动搅拌器、pH计、电子天平、烧杯、1L量筒。1.1.3试验水样含铜酸性废水：pH为1.22~2.50、Cu浓度50mg/L~80mg/L、Fe浓度7g/L~10g/L、Al浓度500mg/L~1100mg/L、Zn浓度200mg/L~300mg/L、硫酸浓度为9.5g/L~12.0g/L。1.2试验原理石灰中和法是利用石灰中和含铜酸性废水中酸性物质、沉淀重金属的一种常规方法，涉及的反应式有：反应中生成的氢氧化铁、氢氧化铝胶体为表面活性剂，可通过胶体双电层及吸附桥架作用加速渣的沉降。1.3试验方法石灰中和试验：取5L含铜酸性废水，加入肯定量的铜尾矿浆，用石灰调整pH值为7.0，搅拌反应30分钟后，加入5mg/L的PAM并搅拌匀称，静置20分钟后过滤，上清液送检。絮凝沉降试验：量取1L石灰中和后混合液，缓慢搅拌并加入PAM并搅拌30秒，然后置于1L量筒中，在肯定时间间隔下测定固液交界面的高度，并绘制其随时间变化的曲线。将石灰中和混合液稀释成不同倍数，重复进行絮凝沉降试验。1.4结果与争论1.4.1铜尾矿浆用量对石灰中和效果的影响在原水pH为1.56、Cu浓度67.04mg/L，Fe浓度7.48g/L，Zn浓度205.08mg/L，Al浓度628mg/L的条件下进行不同铜矿尾浆用量试验，结果见表1。由表1可知，随着铜尾矿浆用量增大石灰用量渐渐降低，出水重金属浓度总体降低，出水Cu、Zn均能达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级标准;当铜尾矿浆用量为9.2g/L时，石灰用量可降至24.4g/L，连续增大铜尾矿浆用量，石灰用量变化很小。混合液质量浓度随着铜尾矿浆用量增大而增大，其浓度变大会给系统带来不利影响，一方面会增大产渣量，另一方面会降低絮凝沉降速度，增加絮凝剂用量。综合考虑石灰用量与处理系统稳定性，选择铜尾矿浆用量为9.2g/L。干渣质量：9.2×30%=2.76g。削减石灰用量：25.6-24.4=1.2g/L，1m3水中加入9.2g的30%铜尾矿浆可以节约1.2kg石灰，1吨的干铜尾矿渣相当于0.435吨石灰。1.4.2混合液质量浓度对絮凝沉降效果的影响取1.4.1试验中石灰中和后混合液，其中混合液1(未添加铜尾矿浆)，混合液2(铜尾矿浆用量为9.2g/L)，进行絮凝沉降试验，按肯定的比例(混合液:水=3:1，2:1，1:1，1:2)稀释，再添加10mg/L的絮凝剂，进行絮凝沉降试验，结果如下：由图1可知，在未稀释的状况下，混合液1沉降速度快于混合液2，添加铜尾矿浆会增大混合液浓度，不利于絮凝沉降。随着稀释倍数的增大，稀释后混合液絮凝沉降效果变得更好。混合液1按“混合液:水”=1:2稀释，其絮凝沉降效果最好;混合液2根据“混合液:水”=1:2稀释，其絮凝沉降效果最好，混合液与水根据1:1稀释时也能取得不错效果，此时混合液浓度为3%~5%，同样稀释倍数下，混合液1的絮凝沉降速度要优于混合液2，但水质发黄不清亮，石灰中和过程添加铜尾矿浆水质很清亮。因此，为了取得较好的絮凝沉降效果，后续工业试验需掌握浓密机进料浓度3%~5%。2、工业调试及运行效果2.1工艺流程图及说明废水处理系统共有2个处理系列，本次调试仅使用1个系列，石灰中和含铜酸性废水工艺流程见图2。含铜酸性废水经离心泵提升至高位水槽，再自流安排至一级反应槽，往一级反应槽中加入肯定量的石灰乳、铜尾矿浆，反应后自流至二级反应槽，掌握二级反应槽pH值7.0~7.5，二级反应槽出水经过明渠进入浓密机，往明渠中添加PAM，混合液在浓密机中进行絮凝沉降，上清液各项指标达标后外排，渣浆经压滤机压滤，滤液达标外排，压滤渣委外处置。主要工艺单元及参数见表2。2.2工业调试工业调试过程中，往处理系统中加入铜尾矿浆会增大处理液浓度，增大浓密机负荷，为保证处理系统稳定运行，需要校核18m浓密机负荷及反应停留时间。2.2.1校核浓密机负荷浓密机进料负荷的计算方法采纳极限固体通量计算法，任何浓度层连续浓密