申请日2011.08.12
公开(公告)日2012.01.11
IPC分类号C02F9/04; C02F101/20; C22B7/00; C01D5/00
摘要
本发明属于废水治理领域，特别是涉及一种酸性矿山废水处理及废水中铁、铝、铜、锌的资源化回收系统，其特征为系统由除铁系统、除铝系统、除铜系统、除锌系统、1#沉淀池、2#沉淀池顺次连接而成，基于金属离子在不同pH值下沉淀的差异性，结合铜与锌与含硫有机螯合剂反应的溶度积(ksp)不同，采用分段沉淀法，对铁、铝、铜、锌等进行了有效分离，实现了资源的回收利用，消除了废渣带来二次污染的隐患，处理废水达到回用标准，直接进入选矿生产水池回用。本发明工艺简单，废水处理效果好，运行稳定，且处理成本低，基建投资省，能耗和运行费用低，具有较广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种酸性矿山废水处理及废水中铁、铝、铜、锌的资源化回收系统，其特征在于：该 系统由除铁系统、除铝系统、除铜系统、除锌系统、1#沉淀池、2#沉淀池顺次连接而成其中 除铁系统的进水口作为引入所处理矿山酸性废水的进水口，所述2#沉淀池的出水口作为处理 后的清水的排出口，进入选矿生产水池回用;
所述除铁系统由除铁池、固液分离机、铁渣回收池组成，首先向除铁池中加入30%的氢 氧化钠溶液调节pH至3.2～4，混合搅拌，再加入T-301高分子絮凝剂，快速搅拌1～3min，慢 速搅拌1～5min，静置30min，除铁池中沉淀采用高效分离机实现固液分离，除铁池出水以及 分离池出水均溢流至除铝系统;
所述除铝系统由除铝池、浓缩机、铝渣回收池组成，向除铝池中加入30%氢氧化钠溶液， pH调至5～5.5，充分混合搅拌，加入T-302高分子絮凝剂，快速搅拌1～3min，慢速搅拌1～5min， 静置30min，除铝池出水以及浓缩池出水均排入除铜系统，其中沉淀采用抽滤装置进行抽滤;
所述除铜系统由除铜池、浓缩机、铜渣回收池组成，向除铜池中加入30%氢氧化钠溶液 调节pH至6.0～7.0，混合搅拌，加入TMS-110金属分离剂和T-801高分子絮凝剂，快速搅拌 1～3min，慢速搅拌1～5min，静置30min。除铜池出水以及浓缩池出水均排入除锌系统，其中 沉淀采用采用抽滤装置进行抽滤;
所述除锌系统由除锌池、浓缩机、锌渣回收池组成，向除锌池中加入30%氢氧化钠溶液 调节pH至8.0～9.0，混合搅拌，加入TMS-110金属分离剂和T-801高分子絮凝剂，快速搅拌 1～3min，慢速搅拌1～5min，静置30min。除锌池出水以及浓缩池出水均排入1#沉淀池，其中 沉淀采用采用抽滤装置进行抽滤;
除锌系统出水在1#沉淀池沉淀1～2小时后，上清液进入2#沉淀池，沉淀时间：2～3小时， 上清液进入硫酸钠回收池，出水进入选矿生产水池回用。
2.一种按照权利要求1所述的酸性矿山废水处理及废水中铁、铝、铜、锌资源化回收 系统，其特征在于：
所述T-301高分子絮凝剂为分子量1400万阴离子聚丙烯胺溶液(0.1%);
所述T-302高分子絮凝剂为分子量1600万阴离子聚丙烯胺溶液(0.1%);
所述T-801高分子絮凝剂为分子量600-1800万非离子聚丙烯胺溶液(0.1%);
所述TMS-110金属分离剂为含硫有机螯合剂(2.1%)。
说明书
酸性矿山废水处理及废水中铁、铝、铜、锌的资源化回收系统
技术领域
本发明属于废水治理领域，特别是涉及一种酸性矿山废水处理及废水中铁、铝、铜、锌 的资源化回收系统。
背景技术
金属矿山酸性废水(acid mine drainage，AMD)是硫化矿和磁黄铁矿在空气、水和微生物作 用下，发生溶浸、氧化、水解等一系列物理化学反应，形成含大量重金属离子和硫酸根阴离 子的黄棕色酸性废水。在许多国家酸性矿山废水普遍对环境造成了严重影响。酸性矿山废水 排出后会腐蚀管道、水泵、钢轨等矿井设备和混凝土结构;使水体酸化，消耗水中的溶解氧， 造成河流、湖泊等水体的污染;还会造成农田土壤的污染而导致植被枯萎、死亡，农作物减 产，生物绝迹，特别是对鱼类、藻类构成极大威胁，更严重的是重金属还会通过食物链的富 集直接危害人类的健康。
为此，世界各国为治理酸性矿山废水，对酸性矿山废水的成因及治理方法进行了大量的 研究。提出了各种处理酸性矿山废水的方法，如湿地法，但此法占地面积大，受环境的影响 也大，处理不彻底，逸出的硫化氢对环境有污染;另外如电化学、铁氧体法、离子浮选法、 离子树脂交换法、膜法等，这些方法技术上都是可行的，但是成本很高，目前的研究主要还 是在实验室或者是小规模废水处理。
传统上处理酸性矿山废水最常用的方法是中和法：通过化学方法中和酸性物质，使金属 离子形成硫化物、氢氧化物和碳酸盐沉淀而去除。但这种方法处理后的渣量大，含水率高， 易造成二次污染，废水中的重金属离子只是转移到废渣中而并没有被除去，它们在自然界也 无法被生物降解，进入环境后就在环境中积累从而造成长期污染。例如中国专利：矿山含硫 矿物、As、Pb、Cd废水的处理工艺(申请号：201010136085.8)，公开了一种通过中和、混 凝，控制pH在8.6-9.5之间，沉淀去除重金属，使出水达到《农田灌溉水质标准》的方法，但 是该工艺对废水中重金属离子没有进行有效的分离回收，易产生二次污染;又如中国专利： 酸性矿山废水中锌铁锰分离及回收的方法(申请号：200910044501.9)，公开了一种采用机 械活化硫铁矿吸附，氧化沉淀以及中和沉淀处理酸性矿山废水，使废水中锌、铁、锰得到分 离与回收的方法，但该方法使用硫铁矿吸附除锌，硫化物沉淀物颗粒小，易产生胶体，给分 离带来困难，硫化剂在水中残留，过量的硫与某些重金属离子会生成溶于水的络合离子而降 低处理效果，与HCl、H2SO4等酸接触，会产生有害硫化氢气体，造成空气污染，对人体产生 危害。
发明内容：
针对目前我国金属矿山酸性废水处理存在的弊端，基于金属离子在不同pH值下沉淀的差 异性，结合铜与锌与含硫有机螯合剂反应的溶度积(ksp)不同，采用分段沉淀法，开发了一种 既能消除酸性矿山废水污染，又可回收废水中的主要金属的工艺系统，消除了废渣二次污染 的隐患，并且对处理后水中存在的硫酸盐进行了回收利用，处理后的水可以进入选矿生产水 池回用。
为实现本发明目的，本发明矿山酸性废水的处理及废水中铁、铝、铜、锌的资源化回收 系统采用下述技术方案：
本发明系统由除铁系统、除铝系统、除铜系统、除锌系统、1#沉淀池、2#沉淀池顺次连 接而成，其中除铁系统的进水口作为引入所处理矿山酸性废水的进水口，所述2#沉淀池的出 水口作为处理后的清水的排出口，进入选矿生产水池回用;
所述除铁系统由除铁池、固液分离机、铁渣回收池组成，首先向除铁池中加入质量分数 为30%的氢氧化钠溶液调节pH至3.2～4，混合搅拌，再加入T-301高分子絮凝剂，快速搅拌 1～3min，(速度为60～80r/min)，慢速搅拌1～5min，(速度为40～50r/min)，静置30min。除铁 池中沉淀采用离心机实现固液分离，得到铁渣，废水中铁实现分离与回收;除铁池出水以及 分离池出水均溢流至除铝系统;
所述除铝系统由除铝池、浓缩机、铝渣回收池组成，向除铝池中加入质量分数为30%氢 氧化钠溶液，pH调至5～5.5，充分混合搅拌，加入T-302高分子絮凝剂，快速搅拌1～3min，(速 度为60～80r/min)，慢速搅拌1～5min，(速度为40～50r/min)，静置30min。除铝池出水以及浓缩 池出水均排入除铜系统，其中沉淀利用抽滤装置进行抽滤，实现铝渣的回收;
所述除铜系统由除铜池、浓缩机、铜渣回收池组成，向除铜池中加入质量分数为30%氢 氧化钠溶液调节pH至6.0～7.0，混合搅拌，加入TMS-110金属分离剂和T-801高分子絮凝剂，快 速搅拌1～3min，(速度为60～80r/min)，慢速搅拌1～5min，(速度为40～50r/min)，静置30min。 除铜池出水以及浓缩池出水均排入除锌系统，其中沉淀利用抽滤装置进行抽滤，实现铜渣的 回收;
所述除锌系统由除锌池、浓缩机、锌渣回收池组成，向除锌池中加入质量分数为30%氢 氧化钠溶液调节pH至8.0～9.0，混合搅拌，加入T-801高分子絮凝剂，快速搅拌1～3min，(速度 为60～80r/min)，慢速搅拌1～5min，(速度为40～50r/min)，静置30min。除锌池出水以及浓缩池 出水均排入1#天然沉淀池，其中沉淀利用抽滤装置进行抽滤，实现锌渣的回收;
除锌系统出水在1#沉淀池沉淀1～2小时后，上清液进入2#沉淀池，沉淀时间：2～3小时， 上清液进入硫酸钠回收池，对硫酸钠进行回收，处理后的水进入选矿生产水池回用。
上述技术方案中，所述T-301高分子絮凝剂为分子量1400万阴离子聚丙烯胺溶液(0.1%);
上述技术方案中，所述T-302高分子絮凝剂为分子量1600万阴离子聚丙烯胺溶液(0.1%);
上述技术方案中，所述T-801高分子絮凝剂为分子量600-1800万非离子聚丙烯胺溶液 (0.1%);
上述技术方案中，所述TMS-110金属分离剂为含硫有机螯合剂(2.10%)。
根据实际需要，本发明可以相应的在各单元工艺中选择加入絮凝剂，加入絮凝剂之前可 以投加一定量的混凝剂，包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，加快沉降速度，降低渣 的含水量。
本发明加入TMS-110金属分离剂目的是实现该单元内需要回收金属与其它金属的有效分 离，提高回收效率，减少后续操作。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过对铁、铝、铜、锌的有效分离，对四种金属分别进行了回收，一方面资 源得到了有效利用，另一方消除了废渣带来二次污染的隐患。
(2)本发明工艺简单，废水处理效果好，运行稳定。
(3)本发明处理成本低，基建投资省，能耗和运行费用低。