某多金属矿尾矿废水处理的试验研究

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第 4期 2008年 8 月
矿产综合利用
M u ltipu rpose U tilizat ion of M inera lR esources
No . 4 Aug . 2008
矿业环境
某多金属矿尾矿废水处理的试验研究
冯秀娟 , 朱易春 , 阮 强
(1 . 江西理工大学建筑与测绘工程学院, 江西 赣州 341000 ;
[ 1]
浊度和透光率。由于废水浊度比较大 , 所以采用将 废水稀释 10 倍的方法 进行测定 , 其结果如图 2 所 示。
图 1
pH = 5 时的脱稳沉降效果
, 先快
速搅拌 2m in( 150r/m in ) , 再慢速 搅拌 20m in ( 20 ~ 40 r/m in ), 然后 静置 , 在 10 、20 、30 、40 、 50 、 60 、 70 、 80m in 时取上清液测定剩余浊度。 根据实验结果可以得出 , 直接加入絮凝剂进行 絮凝反应的效果不明显。 3 . 3 脱稳沉降试验 因为废水含有分散剂硅酸钠, 使废水里悬浮颗 粒稳定分散存在于废水中 , 絮凝剂很 难使其脱稳。 必须首先添加去除分散剂硅酸钠的化学物质 , 才能 使悬浮颗粒脱稳沉降。因此本试验考虑如下三种脱 稳方法 : 3 . 3 . 1 弱酸性脱稳沉降试验 ( p H = 5) 取一组 500mL 的矿山废水, 加入一定量硫酸调 节酸 度, 使 其 pH 值 为 5 , 快 速 搅 拌 2m in ( 300r/ m in), 然后静置沉降 , 在 5 、 10 、 20、 40 、 60 、 90 、 120m in 时取上清液测定剩余浊度和透光率。由于废水悬浮 物浓度高、 浊度比较大 , 所以试验中采用将废水稀释 10 倍的方法进行测定, 其结果如图 1 所示。 从试验现象和结果可以得知, 在弱酸条件下脱 稳效果不是很好 , 脱稳后沉降 10m in 可以除去 40 % 的悬浮物 ( 浊度表征 ) , 上清液仍然较为浑浊, 沉降 60m in 后才能除去 60 % 以上的悬浮物。 3 . 3 . 2 强酸性脱稳沉降试验 ( p H = 2) 取一组 500mL 的矿山废水, 加入一定量硫酸使 其 p H 值为 2 , 快速 搅拌 2m in ( 300 r/m in ) , 然 后静 置, 在 5 、 10 、 20 、 40 、 60、 90m in 时取上清液测定剩余 图 2 pH = 2 时的脱稳沉降效果
表 6 尾矿库废水处理后检测结果
项目 悬浮物 化学耗氧量 总 总 总 总 砷 铜 铅 锌 镉 出水浓度 /mg 128 < 50 0. 008 0. 03 0. 058 0. 005 0. 064 L
2 实验部分
2 . 1 试验仪器和试剂 主要设备: PH 211A 型酸度计; HM 202 型电子分 析天平 ; Z - 5000 原子吸收光谱仪 ; SC656 型六联搅 拌器; WG2- 200型数字浊度仪; 微波炉以及微波消 解罐。 主要试剂: 硫酸, 工业用; 石灰, 工业用 ; 硫酸亚
收稿日期 : 2008 01 08
从试验现象和结果得知, 废水强酸条件下脱稳 效果较弱酸条件要好得多, 脱稳后沉降 10m in 左右 可以去除 60 % 以上的悬浮物。 3 . 3 . 3 强碱性脱稳沉降试验 ( p H = 12) 取一组 500mL 的矿山废水 , 加入一定量石灰使 其 pH 值为 12 , 快速搅拌 2m in ( 300r /m in), 然后静 置, 在 5 、 10 、 20 、 40 、 60m in 时取上清液测定剩余浊度 和透光率。由于废水浊度比较大 , 所以采用将废水 稀释 10 倍的方法进行测定, 其结果如图 3 所示。至 20m in 后, 余 液浊度较 小, 所 以采用直 接测量 的方 法, 其结果如图 4所示。 从实验现象和结果得知 , 废水采用石灰脱稳 , 其 效果较之弱酸和强酸条件好, 可以取得最好的沉降 效果 , 废水经石灰脱稳后沉降 10m in 左右可以去除 65 % 以上的悬浮物。所以, 以下试验均以石灰脱稳 沉降为基础进行研究。 3 . 3 . 4 最佳脱稳剂用量的选择
1 1 2
2 . 咸宁市环保局 , 湖北
咸宁
437100)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘要 : 通过实验室小试得到处理某多金属矿尾 矿废水的 最佳方 案。首先 选用石灰 作为脱 稳剂进 行脱稳 , 当调 节废水 p H 值为 11. 5 时 , 脱稳沉淀效果最好。然后选用阳离 子型聚丙 烯酰胺 作为絮凝 剂进行 絮凝沉 降 , 当 阳离子 型聚丙烯酰胺用量为 2mg /L, pH 值在 8~ 9 时 , 处理后废水能够达标 排放。 关键词 : 尾矿废水 ; 脱稳 ; 絮凝 中图分类号 : X 703 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 6532( 2008) 04 0045 04
-1
某多金属矿矿区位于诸广山脉西麓, 主要从事 地下开采多金属 ( 铅、 锌、 钨、 银等 ) 矿, 产品方案为 铅精矿、 锌精矿和白钨精矿。尾矿库废水主要来源 于选矿废水 , 日排放量约 5000m 。由于废水中悬浮 物含量较高 , p H 值达 10. 7 , 铅、 锌等污染物浓度均 超过相关排放标准, 因此对环境造成较大影响。 本文以该矿产生的废水为试验对象, 首先根据 废水特征采用酸与碱进行脱稳比较, 选择最佳脱稳 剂及其用量 , 然后分别采用硫酸亚铁 , 聚合铝 , 阳离 子型聚丙烯酰胺、 两性聚丙烯酰胺以及自制有机絮 凝剂为混凝剂, 研究在不同 pH 值下, 不同种类絮凝 剂和絮凝剂投加量的变化对余浊变化、 矾花大小及 絮凝效果产生的影响, 并通过实验确定尾矿废水的 最佳处理工艺。
第 4期
冯秀娟等 : 某多金属矿尾矿废水处理的试验研究
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取一组 500mL 的矿山废水 , 加入一定量石灰分 别调节其 pH 值为 11 、 11 . 5、 12、 12. 5 、 13 , 快速搅拌 2m in ( 300r /m in) , 然后静置 5m in , 取上清液 测定剩 余浊度, 其结果如表 2所示。 由试验结果可知 , 加入石灰调节废水 p H 值为 11 . 5 时 , 脱稳沉淀效果最好。此时, 石灰用量为 0 . 3m g /L。同时 , 根据沉降结束时测得污泥体积比为 1 10 , 则可以由此算出沉降污泥量。 3 . 4 絮凝沉降试验 3 . 4 . 1 絮凝剂的选择 图 3 p H = 12时的脱稳沉降效果 ( a) 取一组 p H 值为 11 . 5 的上清液, 调节 pH 值为 8 , 分别加入硫酸亚铁、 聚合铝、 阳离子型聚 丙烯酰 胺、 两性聚丙烯酰胺以及自制有机絮凝剂进行絮凝 沉降试验 , 其结果如表 3 所示。 从表 3 可以看出 , 废水经石灰脱稳沉降后其上 清液采用聚丙烯酰胺作为絮凝剂可以取得较好的絮 凝效果, 其中尤以阳离子型聚丙烯酰胺效果最好。 3 . 4 . 2 p H 值的确定 取经过脱稳、 静沉后的上清液 ( p H 值为 11 . 5), 调节其 pH 值分别为 5 、 7 、 8 、 9 、 10 、 11 . 5 , 加入 10m g / L 阳离子型聚丙烯酰胺进行混凝试验 , 沉淀 5m in 后 图 4 pH = 12 时的脱稳沉降效果 ( b) 取其上清液测定浊度, 其结果如表 4 所示。
3
总镉 0. 067
砷 0. 262
由表 1 可知, 该尾矿废水主要污染因子为 SS 、 CODC r、 p H、 铅、 锌 , 其中尤以 SS 为甚。废水直接排 入水体将会造成极大污染。同时 , 由于在选矿工艺 中大量使用了含有水玻璃 等起分散作用的 选矿药 剂, 使矿浆中的微细泥尘形成一个很稳定的胶体分 散体系, 在自然状态下即使静置半个月 , 该废水也不 会澄清。 2 . 3 试验方案 根据矿山废水水质情况, 拟采取废水物理化学 处理法中的脱稳与混凝沉降相结合的方法来去除废 水中的污染物 SS , 通过该方法同时降低重金属离子 的含量, 从而使废水经处理后能够达标排放。 本试验项目主要包括废水的脱稳试验以及废水 的混凝沉降试验。
作者简介 : 冯秀娟 ( 1973- ), 女 , 副教授 , 博士研究生 , 主要从事资源再利用、 环境规划与评价等方面的研究和教学。
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矿产综合利用
2008 年
3 实验结果与讨论
3 . 1 静沉试验 取一直径为 300mm、 高度为 2000mm 的沉淀柱 , 在沉淀柱的底部设有取样口。将搅拌均匀的混合水 样送入沉淀柱, 当装满刻度时开始记时, 观察水静置 沉淀现 象。当 时间为 5 、 10 、20 、30 、 40、 50 、60 、 70 、 80m in 时, 分别从取样口取部分水样测量其浊度。 通过实验得出, 由于废水呈现胶体的物理化学 性质, 在不添加任何处理药剂时几乎无任何沉降效 果 , 沉降速度极其缓慢。 3 . 2 直接混凝沉降试验 取一组 500mL 的矿山废水, 在不调整 p H 值条 件下加入五种不同的絮凝剂 ( 聚合铝、 硫酸亚铁、 阳 离子 聚丙 烯 酰胺、 阴离 子 聚丙 烯 酰胺、 自 制 絮凝 剂 ) , 加入能形成矾花的近似最小混凝剂量
1 前

铁, 工业用 ; 聚合铝, 工业用 ; 阳离子型聚丙烯酰胺, 工业用; 两性聚丙烯酰胺 , 工业用 ; 自制有机絮凝剂。 本试验中试剂采用干投法。 2 . 2 试验用水 本试验研究用水取自该多金属矿尾矿库出水。 原水样水质指标见表 1 。 表 1 原水样水质指标 /m g L
悬浮物 化学耗氧量 总铜 总铅 总锌 3728 74 0. 254 2. 75 8. 94
表 3 絮凝剂选择试验结果
序号 1 2 3 4 5 絮凝剂 FeSO4 PAC PAM ( 阳离子型 ) PAM ( 两性型 ) 自制有机絮凝剂 处理效果 无明显反应 无明显反应 缓慢搅拌 , 0. 5m in 内形成很大片状矾花状絮体 , 1m in 后完成沉降过程 , 上清液浊度为 6 . 3NTU。 缓慢搅拌 , 1m in 后形成颗粒状小矾花 , 10m in 后完成沉降过程 , 上清液浊度为 8 . 7NTU。 缓慢搅拌 , 数分钟后形成小颗粒状矾花 , 30m in 后才有明显的分层现 象 , 上清液浊度为 141NTU。
表 2 脱稳剂用量试验结果
p H值 沉降效果 浊度 /NTU 11 效果不 明显 570 11. 5 很快形成分层 , 10m in 左右完成沉降过程 270 12 很快形成分层 , 10m in 左右完成沉降过 程 310 12 . 5 沉降后废水 呈乳白色 680 13 沉降后废水 呈乳白色 890
表 5 絮凝剂用量试验结果
絮凝剂用量 /mg L- 1 沉降效果 浊度 /NTU 0. 5 无反应 140 1. 0 2 . 0 3. 0 4. 0 5. 0
无明显 立刻形成片状矾 花 , 立刻形成片状矾花 , 立刻形成片状矾花 , 立刻形成片状矾花 , 反应 1m in 后完成沉降过程。 1m in 后完成沉降过程。 1m in 后完成沉降过程。 1m in 后完成沉降过程。 125 4 . 6 4. 5 4. 6 4. 7
表 4
p H值 沉降效果 浊度 /NTU 5 无反应 145 7 立刻形成片状矾花 , 1m in 后完成沉降过程。 8. 3
p H 值试验结果
8 9 10 11 . 5 无反应 145
立刻形成片状矾花 , 立刻形成片状矾花 , 无明显变化 1m in 后完成沉降过 程。 1m in 后完成沉降过程。 6. 3 4 . 7 121
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矿产综合利用
2008 年
由试验结果得知 , 当 pH = 8~ 9 时 , 脱稳静沉后 的废水絮凝效果最好。选择调节 p H为 9 , 此时需要 消耗硫酸 0 . 08m L /L ( 98 % 工业浓硫酸 ) 。 3 . 4 . 3 投药量的确定
取经过脱稳静沉的上清液 ( p H 值为 11. 5) , 调 节其 pH 值为 9 。分别加入不同量的阳离子型聚丙 烯酰胺进行混凝试验, 沉淀 5m in后取其上清液测定 浊度 , 其结果如表 5 所示。
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