申请日2015.06.07
公开(公告)日2015.09.30
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明公开了一种有色金属矿山酸性废水治理方法，该方法主要分为氧化处理、膜处理、置换反应和中和处理四步，酸性废水在处理时首先采用氧化剂或曝气方式将二价铁离子氧化成三价铁离子，然后进行沉铁反应，反应后的清液进入膜处理系统进行分离浓缩，浓缩液进行置换反应处理，将有价金属进行回收，置换反应后的清液进行到中和处理单元进行中和沉淀。本发明根据有色金属矿山酸性废水pH低、含多种重金属等特征，将氧化处理、沉铁处理、膜处理、置换反应、混凝沉淀及中和处理技术结合在一起，有序分步协同对有色金属矿山酸性废水进行处理，具有处理效果好、处理效率高、系统运行稳定、能回收水中有价资源、易于工业应用等优点，处理后的废水可返回生产工艺流程作为再生水使用或达标排放。
摘要附图
权利要求书
1.一种有色金属矿山酸性废水治理方法，该方法包括以下步骤：
(1)、氧化反应：酸性废水采用投加氧化剂或通入空气曝气氧化的方式， 将具有还原性金属离子的二价铁离子氧化成氧化性金属离子的三价铁离子， 若废水中还原性金属离子含量较少，可直接进行下一步反应;
(2)、沉铁反应：氧化反应后的废水通过投加碱性试剂，将pH值调节至 3.5～4.0之间，反应时间至少为20min，将三价铁离子转变成氢氧化铁完全沉 淀下去，或加入磷酸盐控制废水pH值在1.5～2.5之间，反应时间至少为30min， 将三价铁离子转变成磷酸铁沉淀下去，反应时可投加混凝药剂促进沉淀，若 废水中无三价铁离子，可直接进入膜处理步骤;
(3)固液分离：沉铁反应的沉淀物通过浓密机、沉淀池、过滤机、离心 机的固液分离方式进行固液分离，分离后的清液进入膜处理步骤，分离后的 固体进行进一步提纯，制备铁盐产品;
(4)膜处理：固液分离后的清液首先进行超滤处理，然后进入到反渗透 或纳滤膜处理系统进行膜处理，处理后产出的纯水中和达标排放或返回工艺 流程，产出的浓缩液进行下一步处理;
(5)置换反应：膜处理产出的浓缩液通过投加还原铁粉、铁屑或纳米铁 粉，置换废液中的铜离子或其他重金属离子，置换反应时间至少为20min;
(6)固液分离：置换反应后的渣水混合物通过沉淀池、过滤机、离心机 的固液分离方式进行固液分离，分离出来的固体通过进一步提纯，制备金属 产品，分离后的清液进入中和处理步骤;
(7)中和处理：固液分离后的清液通过投加碱性试剂调节pH值至7～9 之间进行中和处理，中和处理反应时间至少为30min;然后投加混凝药剂进行 混凝沉淀;
(8)固液分离：中和处理后的渣水混合物通过浓密机、沉淀池、过滤机、 离心机的固液分离方式进行固液分离，中和渣输送至渣场进行堆存或返回到 沉铁反应步骤和中和处理步骤，清液达标排放或返回工艺流程中。
2.根据权利要求1所述的一种有色金属矿山酸性废水治理方法，其特征 在于：所述步骤(1)中，氧化剂为双氧水、漂白粉、次氯酸钠或臭氧等氧化 剂。
3.根据权利要求1所述的一种有色金属矿山酸性废水治理方法，其特征 在于：所述步骤(2)中，碱性试剂为生石灰、熟石灰、碳酸钙、碳酸钠或氢 氧化钠，磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠或磷酸铵，混凝剂为无 机盐混凝剂或高分子混凝剂。
4.根据权利要求1所述的一种有色金属矿山酸性废水治理方法，其特征 在于：所述步骤(4)中，超滤、反渗透或纳滤处理系统为一级或多级处理装 置，超滤膜、反渗透膜或纳滤膜采用耐酸、抗污染的膜。
5.根据权利要求1所述的一种有色金属矿山酸性废水治理方法，其特征 在于：所述步骤(7)中，碱性试剂为生石灰、熟石灰、碳酸钙、碳酸钠或氢 氧化钠，混凝剂为无机盐混凝剂或高分子混凝剂。
说明书
一种有色金属矿山酸性废水治理方法
技术领域
本发明涉及资源与环境领域，特别涉及一种有色金属矿山酸性废水治理 方法。
背景技术
大多数有色金属矿山属于多金属矿，矿石含有铜、铅、锌、金、银、钼 等有价元素，这些金属元素主要以次生的硫化矿为主，这些矿物在开采过程 中，由于空气、水和细菌的共同作用，形成硫酸、金属硫酸盐，并溶出矿石 中的多种金属离子，从而形成含有铜、铁、锌、锰、砷等的酸性废水。特别 是有些金属矿山只有浮选作业，无电解和堆浸作业，加入矿山所处位置位于 青藏高原、云贵高原等高海拔地区，生态系统脆弱，更易形成含有大量硫酸 根离子的酸性废水，进而引发泥石流、山体滑坡等地质灾害。
矿山酸性废水排入环境后，会使水体的pH值发生变化，破坏水体的自然 缓冲作用，消灭或抑制微生物的生长，妨碍水体自净，导致水体出现发臭、 变色等现象，并且酸性水会严重腐蚀管道、水泵、水泥等构筑物及其他机械 设备，给人们的健康、生活及生产带来巨大的威胁。目前，对矿山酸性废水 处理的方法主要有化学沉淀法、离子交换法、电解法、膜分离法等。化学沉 淀法设备简单、技术成熟，但反应产渣量大，易造成二次污染，且污泥含水 率高，易造成水资源的浪费。离子交换法适宜处理低浓度的重金属酸性废水， 处理效果较好，但所用的交换树脂再生频繁，操作费用较高。电解法应用于 废水处理具有设备简单、占地小、操作方便、有效地回收有价金属等优点， 但耗电量大，废水处理量小等缺点限制了它得应用范围。膜分离法适合处理 低浓度重金属酸性废水，产水能够循环回用，但浓缩水需要进一步处理。从 上可见，上述各种处理方法有利有弊，在一定程度上限制了此方法的应用， 因此，如何研究一种实际可行、经济合理的酸性废水处理方法是目前有色金 属矿山面临的当务之急。
发明内容
本发明的目的就是针对现有处理方法存在的上述问题，而提供一种工艺 流程简单、处理效果好、处理效率高、运行稳定的有色金属矿山酸性废水治 理方法。
本发明根据有色金属矿山酸性废水pH值低、含重金属、硫酸根浓度高 等特点，首先采用氧化反应和沉淀反应将废水中的铁离子去除，然后选用膜 处理方法将酸性废水进行浓缩，纯水达标排放或返回工艺流程中，浓缩液进 行置换反应，回收废水中铜离子等有价资源，置换反应后的上清液进行中和 处理。
本发明包括以下步骤：
(1)、氧化反应：酸性废水采用投加氧化剂或通入空气曝气氧化的方式， 将具有还原性金属离子的二价铁离子氧化成氧化性金属离子的三价铁离子， 若废水中还原性金属离子含量较少，可直接进行下一步反应;
(2)、沉铁反应：氧化反应后的废水通过投加碱性试剂，将pH值调节至 3.5～4.0之间，反应时间至少为20min，将三价铁离子转变成氢氧化铁完全沉 淀下去，或加入磷酸盐控制废水pH值在1.5～2.5之间，反应时间至少为30min， 将三价铁离子转变成磷酸铁沉淀下去，反应时可投加混凝药剂促进沉淀，若 废水中无三价铁离子，可直接进入膜处理步骤。
(3)固液分离：沉铁反应的沉淀物通过浓密机、沉淀池、过滤机、离心 机的固液分离方式进行固液分离，分离后的清液进入膜处理步骤，分离后的 固体进行进一步提纯，制备铁盐产品。
(4)膜处理：固液分离后的清液首先进行超滤处理，然后进入到反渗透 或纳滤膜处理系统进行膜处理，处理后产出的纯水中和达标排放或返回工艺 流程，产出的浓缩液进行下一步处理;
(5)置换反应：膜处理产出的浓缩液通过投加还原铁粉、铁屑或纳米铁 粉，置换废液中的铜离子或其他重金属离子，置换反应时间至少为20min。
(6)固液分离：置换反应后的渣水混合物通过沉淀池、过滤机、离心机 的固液分离方式进行固液分离，分离出来的固体通过进一步提纯，制备金属 产品，分离后的清液进入中和处理步骤;
(7)中和处理：固液分离后的清液通过投加碱性试剂调节pH值至7～9 之间进行中和处理，中和处理反应时间至少为30min，然后投加混凝药剂进行 混凝沉淀;
(8)固液分离：中和处理后的渣水混合物通过浓密机、沉淀池、过滤机、 离心机的固液分离方式进行固液分离，中和渣输送至渣场进行堆存或返回到 沉铁反应步骤和中和处理步骤，清液达标排放或返回工艺流程中。
所述步骤(1)中，氧化剂为双氧水、漂白粉、次氯酸钠或臭氧等氧化剂。
所述步骤(2)中，碱性试剂为生石灰、熟石灰、碳酸钙、碳酸钠或氢氧 化钠，磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠或磷酸铵，混凝剂为无机 盐混凝剂或高分子混凝剂。
所述步骤(4)中，超滤、反渗透或纳滤处理系统为一级或多级处理装置， 超滤膜、反渗透膜或纳滤膜采用耐酸、抗污染的膜。
所述步骤(7)中，碱性试剂为生石灰、熟石灰、碳酸钙、碳酸钠或氢氧 化钠，混凝剂为无机盐混凝剂或高分子混凝剂。
本发明的有益效果：
本发明根据有色金属矿山酸性废水pH低、含多种重金属等特征，将氧化 处理、沉铁处理、膜处理、置换反应、混凝沉淀及中和处理技术结合在一起， 有序分步协同对有色金属矿山酸性废水进行处理，具有处理效果好、处理效 率高、系统运行稳定、能回收水中有价资源、易于工业应用等优点，处理后 的废水可返回生产工艺流程作为再生水使用或达标排放。