申请日2014.02.24
公开(公告)日2014.05.07
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明公开了一种矿山酸性重金属废水处理工艺，包括：将矿山酸性重金属废水收集后引入一个一体化反应沉淀系统，完成加药、搅拌、反应、絮凝和沉淀过程;反应池中的上清液经活性炭处理后可作清洗水回用;反应池下部污泥浆液浓缩后制成泥饼外运处理。矿山酸性重金属废水经本发明工艺处理后能作回用，不但减少了污染的排放，还节约了水资源的使用量。
权利要求书
1.一种矿山酸性重金属废水处理及回用工艺，包括：将矿山酸性废水收集后引入一个一 体化反应沉淀系统，完成加药、搅拌、反应、絮凝和沉淀过程;而后，上清液经活性炭处理 后作生产洗涤用水回用;下部污泥浆液经浓缩后制成泥饼外运处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：该废水中含铁、铜和镍等金属离子和氟离子， pH值在1～3之间。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：废水中铁离子含量为30～110mg/L;铜离子 含量为20～80mg/L;镍离子含量为20～70mg/L;氟离子含量为300～900mg/L;COD为 50～150mg/L;SS为100～350mg/L。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在搅拌状态下往废水加入NaOH溶液，pH 值调至8左右，废水中出现含Fe(OH)3、Cu(OH)2和Ni(OH)2沉淀物。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：废水在pH值为8左右时，加入一定量的 Na2S溶液和CaCl2溶液;废水中残留少量Cu2+和Ni2+与S2-生产CuS和NiS沉淀;废水中F-与Ca2+反应生成CaF2沉淀。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：搅拌状态下，加入一定量FeCl3溶液，与废 水中多余的S2-反应生成Fe2S3沉淀，多余的Fe3+与OH-反应生成Fe(OH)3沉淀;继续往废水 中分别投加一定量的PAC和PAM溶液，废水中的沉淀物及细小颗粒物通过吸附、桥架、交 联和网捕等作用生成絮状沉淀。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：斜管沉淀池内，废水进行固液分离，斜管沉 淀池上部清液用作生产工艺中清洗水使用;斜管沉淀池下部污泥浆液经污泥浓缩罐进一步浓 缩后经板框压滤机制成泥饼外运处理，滤液回流处理。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：污泥浆液经板框压滤机制成泥饼为危废，需 按危废管理规定处置;污泥浓缩罐的上清液和板框压滤机的滤液回流至废水储存池。
说明书
一种矿山酸性重金属废水处理及回用工艺
技术领域
本发明涉及一种矿山酸性重金属废水处理及回用工艺，具体为废水中铁、铜、镍离子及 氟离子的去除方法，属于污水治理和中水回用领域。
背景技术
随着社会经济的迅速发展，人类对矿产资源的需求量日益增加，在矿产资源的开采和加 工过程中所产生的工业废水的排放量也随之增加。据统计，我国各类矿山废水的排放量约占 全国工业废水总排放量的10%左右，矿山废水已成为我国亟需解决的工业污染之一。
矿山废水中危害程度最大的是矿山酸性废水(AMD)，主要是由矿物在开采、运输、选矿、 废石排放和尾矿贮存等过程中经空气、降水和菌的氧化作用形成的。该类矿山废水含有高浓 度的重金属离子和较低的pH值，不经处理直接排放将严重威胁周边环境安全和生态系统，给 人们的生产和生活造成巨大损失。
关于矿山酸性废水的国内已有不少专利，公开了一些有效的处理工艺。
中国发明专利201210150124.9公开了一种矿山酸性废水的处理方法，采用木炭、碳酸钙、 纤维对矿山酸性废水进行过滤;木炭、碳酸钙、纤维各过滤层厚度均不低于10mm。该方法 可将矿山酸性废水pH调节至6～8之间，达到矿山废水pH排放的国家标准，并且可将锑矿 井废水中锑含量降到0.5mg/L以下。
中国发明专利201210150124.9公开了一种处理矿山酸性废水的工艺方法，其步骤为：一 级沉淀;一级过滤;二级沉淀;二级过滤。该方法可将矿山酸性废水pH调节至6～8之间， 达到了矿山废水pH排放的国家标准，并且可将锑矿井废水中锑含量降到《贵州省环境污染 物排放标准》规定的0.5mg/L以下。
中国发明专利201010589082.X涉及一种矿山废水治理方法，包括：(1)将矿山酸性废水与 选矿浮选废水以体积比1∶1～2∶1混合，搅拌使废水混合均匀后加入H2O2，继续搅拌待反应完 毕后静置分层;(2)取上述静置分层后的上清液加入石灰乳调节废水的pH值至6.0～8.0，产生 沉淀后加入PAM溶液，搅拌后静置分层，上清液即可达标排放。
中国发明专利201310080351.3公开了一种连续式矿山酸性废水处理系统及处理方法，该 系统包括两组相同的且相并联的处理池，经管道连接在处理池出口的缓冲池和设置在缓冲池 出口的排水渠。该发明采用溢流的方式对矿山酸性废水进行逐级处理，在整个处理工艺中， 能保证沉淀的同时上清液也能及时溢流，缩短了处理时间，提升效率;采用溢流的逐级处理 方式，能耗和投资成本低、处理过程易控制;采用碳酸钙中和废水，不会产生二次污染。
发明内容
本发明公开了一种矿山酸性重金属废水处理及回用工艺，该工艺所需设备少，操作简单、 经济可行，处理后的水中重金属离子及SS的含量符合《城市污水再生利用工业用水水质》 (GB/T19923-2005)标准要求，可作为采矿生产中的清洗水使用。
一种矿山酸性重金属废水处理及回用工艺包括以下特征步骤。
(1)将矿山酸性废水收集于一个废水储存池，然后通过泵引入反应池。在搅拌状态下， 往废水中加入一定量的质量分数为10%的NaOH溶液，将废水的pH值调至8左右，出现 Fe(OH)3、Cu(OH)2和Ni(OH)2沉淀物。
(2)搅拌状态下，继续往废水中投加一定量的质量分数为1%Na2S溶液和质量分数为1% CaCl2溶液，废水中存留少量Cu2+和Ni2+与S2-生产CuS和NiS沉淀;废水中F-与Ca2+反应生 成CaF2沉淀。单位时间内投加的Na2S摩尔量与单位时间内处理的废水量中残留的Cu2+和Ni2+摩尔量的比值在1.5～4之间。单位时间内投加CaCl2的摩尔量与单位时间处理的废水量含有 的F-的摩尔量基本相当。
(3)除去废水中的金属离子和氟离子后，废水自流进入另一个反应池，搅拌状态下，往 废水中分别投加一定量的FeCl3溶液、PAC和PAM溶液。Fe3+与废水中多余的S2-反应生成 Fe2S3沉淀，多余的Fe3+在弱碱性水环境中形成Fe(OH)3沉淀;废水中的沉淀物及悬浮颗粒物 通过吸附、桥架、交联和网捕等作用生成絮状沉淀。单位时间内投加的FeCl3摩尔量为单位 时间中投加Na2S过量摩尔量的2/3～1。PAC的投加量为20～80g/吨废水，PAM投加量为1～10 g/吨废水。
(4)充分搅拌，反应完全后，废水通过自流进入斜管沉淀池内，进行固液分离过程。斜 管沉淀池上部清液可做生产工艺中清洗水使用;斜管沉淀池下部污泥浆液经污泥浓缩罐进一 步浓缩后经板框压滤机制成泥饼外运处理。
(5)污泥浓缩罐的上清液和板框压滤机的滤液收集回流至废水储存池。
本发明的原理：利用Fe(OH)3、Cu(OH)2、Ni(OH)2、CaF2和Fe2S3化合物溶度积常数非常 小的特性，通过改变pH值或投加特定药剂与废水中金属离子反应形成沉淀;然后投加PAC 和PAM将废水中沉淀物和悬浮颗粒物絮凝沉淀，最后进行固液分离。
本发明创新点：1)提供了一种将废水中铁、铜、镍等金属离子和氟离子等污染因子同时 高效去除的处理方法;2)在弱碱性条件下，加入FeCl3溶液，去除废水中多余的S2-，多余的 Fe3+与OH-反应生成Fe(OH)3沉淀，确保废水中S2-符合排放要求。3)处理后的水主要污染物 指标达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)标准，进行中水回用，节 约水资源用量。