混凝沉淀-過濾工藝處理選礦廢水
江西某礦業(yè)有限公司是一家合資企業(yè)，如今已形成提升,、運(yùn)輸,、供電、供風(fēng),、供排水,、通風(fēng)、采礦、出礦,、選礦處理1000噸的生產(chǎn)能力,，主選銀鉛鋅礦。該企業(yè)利用地形設(shè)置在峽谷以堤壩圍筑成礦庫,，由于單一金屬礦的簡(jiǎn)單浮選對(duì)水質(zhì)要求不高,，水循環(huán)利用率可達(dá)80% 以上或完全不排水。目前,，企業(yè)已配套設(shè)有溢流水循環(huán)回用設(shè)施,，選礦水在礦庫內(nèi)澄清凈化后大部分回用，小部分外排,。但隨著企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大,，廢水排放量將明顯增加。必須對(duì)其進(jìn)行治理,，使排放水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),。
廢水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)
企業(yè)提供的相關(guān)資料表明，目前廢水排放量為1200m3/d ,；為選礦溢流廢水,，廢水中不僅含有大量懸浮物，而且往往還含有砷,、鉛,、鋅、鎘等的離子及其化合物,。
對(duì)水質(zhì)分析可知,，該溢流廢水SS 含量高，且懸浮物顆粒細(xì)小,，自然狀態(tài)下極難靜沉,，呈現(xiàn)出穩(wěn)定膠體狀態(tài)；含有少量金屬離子及其化合物,；廢水中的CODcr濃度較低,，略高于排放標(biāo)準(zhǔn)，通過有效去除廢水中的SS 可較大幅度降低廢水中的CODcr,。
因此,，本工程關(guān)鍵之處是對(duì)廢水中的SS 和重金屬離子的去除，首先必須使用混凝劑破壞水中膠體的穩(wěn)定性,，使其脫穩(wěn),隨后利用助凝劑的吸附架橋作用,，形成較大的絮凝體，再通過重力作用使其沉淀下來,；同時(shí),，廢水中的許多重金屬離子可以生成氫氧化物沉淀去除,，所以可以調(diào)整廢水的pH 值，使重金屬離子在堿性條件下,，生成氫氧化物沉淀,，并與懸浮物一起參加混凝反應(yīng)，形成絮凝體后,，在沉淀池內(nèi)沉淀去除,。
工藝流程選擇
1. 小試試驗(yàn)。取一定量的廢水,，向其中投加濃度為1mol/l 的NaOH 溶液調(diào)節(jié)廢水pH 至一定值,，然后分別在廢水中投加一定質(zhì)量濃度的硫酸鋁、三氯化鐵,、硫酸亞鐵和PAC 溶液,，以120r/min 的轉(zhuǎn)速攪拌1min，再加入一定質(zhì)量濃度的PAM溶液作為助凝劑,，以60r/min 的速度攪拌1min 中,，靜置沉淀30min，取其上清液測(cè)定SS,。
通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：當(dāng)調(diào)節(jié)廢水pH為10.5,，采用PAC 作為混凝劑，PAM 作為助凝劑,，兩者配合使用,，PAC 的投藥量為100mg/l,PAM 的投藥量為2mg/l 時(shí)，混合液迅速形成大量絮狀物,，且絮狀物互相聚集結(jié)團(tuán)快速沉降,，上清液澄清透明，無絮凝體殘留,。有效去除廢水中的SS 和重金屬離子,，SS 的去除率可高達(dá)96%,，降至80mg/l 左右,。
2. 工藝流程（流程圖略）。通過對(duì)廢水水質(zhì)的分析和試驗(yàn)結(jié)果,，決定采用“混凝沉淀+ 過濾”的工藝對(duì)廢水進(jìn)行治理,。
主要構(gòu)筑物參數(shù)及設(shè)備選型
1.pH 調(diào)整池1。數(shù)量1 座,，設(shè)計(jì)水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上式鋼砼結(jié)構(gòu)+ 防腐形式,，工藝尺寸為2.0m×2.0m，總深3m,，有效水深2.5m,，有效容積10m3,，停留時(shí)間為12min。
附屬設(shè)備：氫氧化鈉溶藥和加藥系統(tǒng)一套,，加藥泵2 臺(tái)（1 用1 備）,，型號(hào)為OD50，流量0 ～ 72l/h,，功率40W,，輸出信號(hào)4 ～ 20mA ；在線pH 計(jì)1 臺(tái),，pH 控制范圍為0 ～ 14,，輸出信號(hào)4 ～ 20mA ；攪拌機(jī)1 臺(tái)（軸及槳葉防腐）,，豎立式,，轉(zhuǎn)速65rpm，功率1.5kW,。
2. 混凝反應(yīng)池,。數(shù)量1 座，設(shè)計(jì)水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上式鋼砼結(jié)構(gòu)+ 防腐形式,，工藝尺寸為2.0m×2.0m,，總深3m，有效水深2.5m,，有效容積10m3,，停留時(shí)間為12min。
附屬設(shè)備：DN150 管道混合器1 套,；PAC 和PAM 溶藥和加藥系統(tǒng)各1 套,，PAC 儲(chǔ)藥池1 座，容積2m3,，加藥泵4 臺(tái)（2用2 備）,，型號(hào)為OD50，流量0 ～ 72l/h,，功率40W,，輸出信號(hào)4 ～ 20mA ；攪拌機(jī)1臺(tái)（軸及槳葉防腐）,，豎立式,，轉(zhuǎn)速65rpm，功率1.5kW,。
工程中pH 調(diào)整池1,、混凝反應(yīng)池合并建造，總共2 格,，串聯(lián)使用,。
3. 斜管沉淀池,。數(shù)量1 座，分為2格,，設(shè)計(jì)水量Q=1200m3/d(50m3/h), 半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)+ 防腐形式,，工藝尺寸為10.3m×5.7m（0.5m為配水區(qū)），總深6m,，有效水深2m,，有效容積117m3，停留時(shí)間為2.3h,，表面負(fù)荷為1.0m3/m2·h,。
附屬設(shè)備：均勻布水系統(tǒng)2 套；Φ80斜管填料50m3,，斜管填料支架50m3,；H300三角出水堰40m；靜壓排泥系統(tǒng)1 套,。
4.pH 調(diào)整池2,。數(shù)量1 座，設(shè)計(jì)水量Q=1200m3/d(50m3/h), 半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)+ 防腐形式,，工藝尺寸為3.0m×3.0m,，總深3m，有效水深2.5m,，有效容積22.5m3,，停留時(shí)間為27min。
附屬設(shè)備：攪拌機(jī)1 臺(tái)( 槳葉為不銹鋼或ABS 材質(zhì)),，型式：豎立式,，轉(zhuǎn)速：65rpm，功率：2.2kW ,；加藥泵2 臺(tái)(1用1 備),，型號(hào)：OD50，流量0 ～ 72l/h,，功率40W,，輸出信號(hào)4 ～ 20mA ；pH 計(jì)1 臺(tái),，pH 控制范圍：0 ～ 14,，輸出信號(hào)4 ～ 20mA ；加藥系統(tǒng)1 套,。
5. 砂濾池。數(shù)量1 座,，分成2 格,，設(shè)計(jì)水量Q=1200m3/d(50m3/h), 半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)+ 防腐形式,，工藝尺寸為7.0m×3.0m，總深5m,，有效水深4.5m,，有效容積94.5m3，停留時(shí)間為1.9h,。
附屬設(shè)備：均勻布水系統(tǒng)2 套,；反沖洗系統(tǒng)2 套；反沖洗泵1 臺(tái),，型號(hào)為QW250-600-15-45,，流量600.0m3/h，揚(yáng)程15.0m,，功率45kW ,；石英砂100m3；濾料墊層及支架2 套,。
6. 清水池,。數(shù)量1 座，設(shè)計(jì)水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地下式鋼砼結(jié)構(gòu)形式,，工藝尺寸為6.25m×1.9m,，總深4m，有效水深3.5m,，有效容積42m3,，停留時(shí)間為50min。
7. 污泥濃縮池,。數(shù)量1 座,，分成2 格，設(shè)計(jì)水量Q=1200m3/d(50m3/h), 地上式鋼砼結(jié)構(gòu)形式,，工藝尺寸為6.0m×3.0m,，總深5m，有效水深4.5m,，有效容積81m3,，儲(chǔ)泥時(shí)間為3d。
附屬設(shè)備：上清液回流系統(tǒng)2 套,，沉淀區(qū)污泥攪拌系統(tǒng)2 套( 利用壓縮空氣氣源); 空氣壓縮機(jī)1 臺(tái),，排氣量0.25m3/min，壓力0.7MPa,，功率2.2kW ,；氣動(dòng)隔膜泵2 臺(tái)(1 用1 備)，流量為0 ～ 4.0m3/h,，出口壓力6kgf/cm2 ,；板框壓濾機(jī)1 臺(tái),，過濾面積25m2，功率1.5kW,，干污泥收集系統(tǒng)1 套,。
運(yùn)行
1. 調(diào)試。工程pH 調(diào)整池1 中加入氫氧化鈉溶液,，調(diào)節(jié)pH 至10.5,，采用加藥泵與在線pH 計(jì)聯(lián)動(dòng)使用，自動(dòng)加藥至pH為10.5,。NaOH 的配比采用1.5% 的質(zhì)量分?jǐn)?shù),，即向1m3溶藥桶中加入15kgNaOH，加水?dāng)嚢枋蛊淙芙狻?/p>
混凝反應(yīng)池中加入絮凝劑PAC 和PAM,，使廢水與投加藥劑充分混合,，讓廢水中的懸浮顆粒物形成絮凝膠體。PAC 的最佳投藥量為100mg/l,PAM 的最佳投藥量為2mg/l, 采用加藥泵控制PAC 和PAM 的投加量,，24h 連續(xù)加藥,。
斜管沉淀池的主要作用是根據(jù)沉淀的淺層理論，在沉淀池中設(shè)置斜管,，廢水進(jìn)入斜管池時(shí),，使廢水在斜管中流動(dòng)濕周增大，降低雷諾系數(shù),?？刂屏髁亢土魉伲箯U水處于層流狀態(tài),，利于廢水中顆粒的沉降,，去除廢水中的懸浮物。
pH 調(diào)整池2 的主要作用是將沉淀池出水的pH 調(diào)至中性,，使廢水pH 值達(dá)標(biāo),。pH 調(diào)整池2 中加入廢酸，將工業(yè)廢酸放置在溶藥桶中,，采用加藥泵投加,，與在線pH計(jì)聯(lián)合使用，控制出水的pH 值為6～9,。
砂濾池的作用是進(jìn)一步去除廢水中的SS 和CODcr,。濾池連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，濾層截留的SS 不斷增加,，需對(duì)其進(jìn)行反沖洗,，根據(jù)調(diào)試的運(yùn)行情況，確定砂濾池的反沖洗時(shí)間為6min，周期為7d,。
2. 運(yùn)行效果,。工程經(jīng)過15d 左右的調(diào)試后,，系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行階段,。經(jīng)過1 個(gè)月的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠（監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2）,。
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從表2 可以看出,，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期間，SS 的總?cè)コ矢哌_(dá)97.8%,，CODcr的去除率達(dá)46.4%,，出水的各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)濟(jì)分析
1. 工程總投資,。工程總投資100 萬元,，其中土建部分投資為47 萬元，設(shè)備材料及其他費(fèi)用合計(jì)53 萬元,。
2. 運(yùn)行成本,。綜合測(cè)算電費(fèi)、人工費(fèi)及藥劑費(fèi),，每天的運(yùn)行成本為0.6 元/ 噸水,，運(yùn)行成本較低，經(jīng)濟(jì)上可行,。
綜上所述,，該工藝具有工藝先進(jìn)，流程簡(jiǎn)潔,，結(jié)構(gòu)緊湊,，操作簡(jiǎn)單，管理方便,，無二次污染,，工程投資省，運(yùn)行費(fèi)用較低,，處理效果好,。
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