重金屬污染廢水處理技術重金屬污染廢水處理技術

某錳礦地區近百年的礦山開采歷史導致礦區出現眾多環境問題，伴隨錳礦的開采、洗礦、冶煉、加工過程，產生大量的工業廢渣及污水，對周圍地表水體造成嚴重污染，甚至影響到周邊土壤及地下水環境安全。

　　1、廢水治理整體思路

　　錳礦地區的重金屬污染廢水包括礦坑廢水、工業廢水、現有無序堆放廢渣的滲濾液以及尾砂庫的排水。

　　對于錳礦礦坑廢水，擬采用集中長效治理方式進行治理，該工程在錳礦地區建設一座廢水處理廠，對錳礦地區產生的礦坑廢水收集后進行集中處理。

　　對于現有無序堆放的廢石、廢渣堆產生的滲濾液和尾砂庫產生的排水，應首先切斷其污染來源，以達到滲濾液有效治理的目的。治理期間對于這部分廢水可敷設臨時管道輸送至廢水處理站進行治理。

　　對于涉錳企業廢水，經預處理達到廢水處理廠進水要求后，進入廢水處理廠進行處理。

　　本項目處理規模為1萬m3/d。

　　2、設計進出水水質

　　2.1 設計進水水質

　　根據原水監測數據及周邊地表水檢測結果，同時參考同類型廢水水質，確定設計進水水質如下：Mn為550mg/L，Cd為1.0mg/L，Pb為2.0mg/L，SS為160mg/L。

　　2.2 出水水質

　　錳礦廢水處理出水要求達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準，即Mn≤2.0mg/L，Cd≤0.1mg/L，Pb≤1.0mg/L，SS≤70.0mg/L。

　　3、廢水處理工藝方案比選

　　該工程處理的對象主要有SS、Mn等，選用自然氧化法和化學絮凝沉淀法兩種處理方案進行比較。

　　3.1 方案一：以石灰曝氣反應池+絮凝沉淀處理流程

　　污水經調節池調節水量后，進入石灰曝氣反應池，由泵提升進入板框壓濾機，濾液再進入絮凝沉淀池加藥沉淀，經出水調節池加硫酸調節pH后出水排放。

　　3.2 方案二：以石灰中和+氫氧化鈉反應處理流程

　　污水經調節池調節水質水量后，進入石灰中和池，由泵提升進入板框壓濾機，濾液進入氫氧化鈉反應池，再進入絮凝沉淀池，沉淀及回調pH后出水排放。

　　3.3 方案比選與確定

　　由于兩種方法需要的pH值環境不同，自然曝氣氧化法為9，石灰中和+氫氧化鈉反應法為11，圖中可以得出如pH達到9，則需要投加的石灰量為4500mg/L左右，如果要達到11，則石灰投加量要達到11000mg/L。

　　方案一產生的沉淀物為二氧化錳，可以直接回用在電解錳生產線上。方案二產生的沉淀物為氫氧化錳，需經過處理后才能應用。

　　方案一和方案二均為成熟工藝，其處理出水均能滿足出水水質要求，方案二藥劑投加量大，設備多，因此選擇能滿足設計出水要求、管理方便、運行成本相對較低的方案一作為該工程錳礦礦井廢水處理推薦方案。

　　4、工程技術路線

　　該工程采用“石灰曝氣反應+絮凝沉淀"處理工藝，由于本項目廢水排放較穩定，且曝氣反應池體積較大可以起到調節進水的作用，所以不設置調節池。另外，由于出水直接排放，可在絮凝沉淀池中進行pH回調，沉淀池出水直接排放。

　　綜上所述，該工程處理工藝流程為：污水經收集進入曝氣反應池，向池中投加石灰，出水由泵提升進入板框壓濾機，濾液進入絮凝沉淀池，并調節pH值，使出水中的pH和重金屬指標達標后排放。工藝流程見圖2。

　　5、主要構筑物、設備

　　5.1 曝氣反應池

　　使投加的石灰與廢水錳離子能充分混合反應，并保證水中一定的含氧率;控制反應池的pH值為9-10。采用鋼砼結構，停留時間8h，尺寸為78.1×11.0×5.3m，分為8格。

　　單格主要設備：pH計1套;自動投藥系統1套;三螺桿泵2臺(流量104m3/h，功率45kW);穿孔管曝氣系統1套。

　　5.2 脫水機房

　　去除石灰反應池中產生的氫氧化錳以及其他沉淀物，降低后續處理構筑物的負荷，濃縮后續處理構筑物中產生污泥的體積。采用框架結構，2層，尺寸為33.5×16.2×13.0m。干泥量14850kg/d，含水率99.2%的污泥經板框脫水機脫水后，為65%～70%含水率的濾餅。

　　主要設備：板框脫水機8臺，單臺過濾面積為450㎡。

　　5.3 絮凝沉淀池

　　去除殘余的游離態錳及懸浮物，保證最終出水水質。采用鋼砼結構，機械絮凝池停留時間15min，分為3格，單格尺寸為3.2×3.2m，斜板沉淀池停留時間2h，表面負荷q=5.0m3/(m2·h)，尺寸為15.0×13.0×4.57m。

　　主要設備：攪拌器3臺。

　　5.4 鼓風機房

　　鼓風機將空氣通過管道輸送到安裝在曝氣池底部的空氣擴散裝置，向混合液中轉移氧。采用框架結構，1層，尺寸為11.8×6.0×6.5m。

　　主要設備：鼓風機五臺(Q=35m3/min，P=49kPa)

　　5.5 加藥間

　　加藥間為絮凝沉淀池投加藥劑PAC、PAM和H2SO4，用于存放藥劑及布置加藥設備等。采用框架結構，1層，尺寸為14.4×7.5×4.5m。PAC加藥量50mg/L;PAM加藥量1.5mg/L;濃硫酸加藥量300mg/L。

　　主要設備：隔膜計量泵4臺(流量500L/h，工作壓力0.5MPa);三槽式干粉泡藥機1臺(藥液泡制量為1000L/h);螺桿泵2臺(Q=1.0m3/h，工作壓力0.2MPa)。

　　5.6 石灰池

　　制備和儲存石灰乳，并向曝氣反應池進行投加。采用鋼砼結構，2座，尺寸分別為5.5×5.0×1.2m及5.5×5.0×2.0m，石灰加藥量為4500mg/L。

　　主要設備：渣漿泵2臺(流量50m3/h，工作壓力0.2MPa);攪拌器2臺。

　　6、運行效果

　　該工程自試運行至今，處理效果穩定，出水24h達標排放。

　　7、結束語

　　采用“石灰曝氣反應+絮凝沉淀"處理工藝，對錳礦地區重金屬污染廢水處理效果明顯。由于該工程的實施，每年將減少向地表水中排放懸浮物345.2t，Mn1740.6t，Pb5.5t，Cd5.8t。錳礦地區重金屬污染廢水得到治理之后，可改善錳礦地區水環境，保證當地及下游市民飲水安全，提升工業區的土地生產能力和商業價值，社會經濟效益顯著。