生物制劑深度處理含砷、銻礦山廢水

1、項目概況

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)很長一段時間對銻礦進行大規(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，導致礦區(qū)及附近區(qū)域的部分地下水和地表水遭受了嚴重的砷、銻污染，受污染水體通過吸附、沉淀、生物吸收等多途徑進入土壤或河道底泥，再通過生物鏈轉移到人體，給當?shù)鼐用竦纳】岛娃r(nóng)產(chǎn)品安全構成了嚴重威脅。

2、廢水主要來源及設計進出水水質

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，主要的污染因子為砷、銻等重金屬離子。廢水水量經(jīng)現(xiàn)場反復測量及核算，廢水站處理規(guī)模確定為5000m3/d。

2.2 設計進出水水質

根據(jù)多次現(xiàn)場實際取樣檢測結果，并結合每個采樣點位的實際水量情況，廢水處理站進水水質情況如下表，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準《錫、銻、汞工業(yè)污染物排放標準》(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“成分復雜、濃度高、重金屬離子種類多、水量大”，傳統(tǒng)化學沉淀法單一配位體無法實現(xiàn)廢水中多金屬的同時深度凈化，通常情況下處理后的出水中重金屬離子難以穩(wěn)定，難達到國家排放標準要求、易對環(huán)境產(chǎn)生二次污染?；炷恋砼c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合功能菌群代謝產(chǎn)物與其它化合物進行組分設計，通過基團嫁接技術制備了含有大量羥基、巰基、羧基、氨基等功能基團組成的水處理劑。重金屬廢水通過生物制劑多基團的協(xié)同配合，形成穩(wěn)定的重金屬配合物，用堿調節(jié)pH值發(fā)生水解反應，由于生物制劑同時兼有高效絮凝作用，當重金屬配合物水解形成顆粒后很快絮凝形成膠團，實現(xiàn)多種重金屬離子(砷、鎘、鉻、鉛、汞、銅、鋅等)同時高效凈化。生物制劑法具有重金屬廢水處理效果顯著，抗沖擊負荷強，凈化高效，操作簡單，運行穩(wěn)定且成本低等優(yōu)點。史宇馳等采用生物制劑協(xié)同氧化技術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用約為0.82元/m3，算比較低。

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

3.2 工藝流程說明

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

沉淀池的底泥經(jīng)儲泥池進行混合及臨時儲存，然后泵送至污泥濃縮池進一步濃縮，濃縮池上清液溢流至出水槽，利用濃縮池與調節(jié)池的高程差自流至調節(jié)池重新進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進行壓濾，壓濾后的濾液回流至調節(jié)池內，壓濾后的濾渣外運進行安全處置。詳細處理工藝流程如下圖1所示。

4、主要構筑物及設備

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

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

(3)沉淀池：對絮凝后的廢水進行沉淀，實現(xiàn)固液分離。數(shù)量1座，表面負荷1.0，水力停留時間4h，配刮吸泥機1套，出水堰板6套。

(4)pH調節(jié)池：對出水pH值進行調節(jié)，調節(jié)至6~9。數(shù)量1座，鋼砼結構，有效容積為70m3，停留時間約20min，有效水深為3.2m，配1臺攪拌機，1套pH計。

(5)清水池：對處理后的廢水進行臨時儲存。數(shù)量1座，鋼砼結構，有效容積為160m3，停留時間約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行濃縮，污泥通過壓濾泵輸送至壓濾間壓濾機壓濾，濾液回送至調節(jié)池，泥餅外運并進行安全處置。污泥濃縮池數(shù)量1座，鋼砼結構，有效容積238m3，停留時間約12h，配中心傳動刮泥機1套，壓濾泵3臺，全自動拉板廂式壓濾機2臺。

5、結語

(1)通過工程調試運行后，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)污染物排放標準》(GB30770-2014)中的排放限值，可以達標外排。

(2)生物制劑深度處理工藝可同時深度處理多種重金屬離子，具有抗沖擊負荷強，凈化處理效率高，處理成本較低，工藝運行穩(wěn)定，運營操作簡單等優(yōu)點運營操作簡單等優(yōu)點，該技術已成功應用于多個含該技術已成功應用于多個含銻、鉛、鋅等重金屬廢水的實際工程中，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，出水均能達到排放標準要求。（來源：賽恩斯環(huán)保股份有限公司）