[关键词]选矿废水；废水处理；废水回用；COD 去除；硫化物；重金属
1 前言
选矿过程中消耗大量生产用水，因此会产生大量选矿废水，废水中残留有大量选矿药剂及重金属离子，选矿废水中的硫醇类、黄药类、氰化物和胺类等毒性较大的选矿药剂，对人类和水生动物有很强的毒性，铜、锌、铅、镉、砷、汞等重金属离子会污染水体和土壤，并在生物体内富集，通过食物链危害人体健康，如果不经处理直接排放，对自然环境污染很大，且极大地浪费了水资源，选矿废水循环使用是实现选矿废水资源化利用的重要前提，开发和应用选矿废水处理回用技术，对实现我国实现矿山可持续发展具有重要意义。目前，国内外选矿废水回用处理的主要方法有自然降解法、化学沉淀法、化学氧化法、混凝沉降法、气浮法、吸附法、离子交换法、生物法、膜分离法等。
某采选矿企业拟建一座选矿厂，综合回收储存的铅锌氧化矿，选矿主要采用浮选工艺，原矿经破碎、磨矿分级后进入浮选系统，浮选过程中添加了黄药、黑药、乙硫氮及硫化钠等选矿药剂，选矿废水需经深度处理后回用于浮选流程，该废水由于含有大量残余的选矿药剂，成分较为复杂，COD 浓度高、降解难度大。
为处理该选矿废水，进行了实验室实验研究，考察各种处理工艺对废水的处理效果，并在实验室研究的基础上，采用协同氧化+反渗透+电渗析工艺在现场进行扩大化试验，验证组合工艺的可行性与处理效果。
2 原水水质分析
扩大化试验原水为采选矿企业产生的选矿废水，试验过程中对选矿废水进行分析，主要指标包括 pH、TDS、COD、硫化物、总硬度、As、Zn，检测结果如表 1 所示。
检测结果表明废水中污染物主要为 COD，且废水中 TDS浓度较高，COD 主要成分是硫化合物和有机选矿药剂，同时含有少量重金属 As、Zn。
3 试验方法
3.1 工艺流程
扩大化试验的具体工艺流程如图 1 所示。
选矿废水通过潜水泵从废水池抽至原水槽内，然后由离心泵抽至反应系统，废水流量为 1 m3/h；在配合反应池中加入硫酸，调节废水 pH 值，同时加入水处理剂 S003、氧化剂实现配合反应和氧化反应；反应完成后进入水解反应池，在水解反应池中视废水 pH 值加入少量液碱进行水解反应；反应后废水进入沉淀池实现固液分离，分离后的上清液进入清水池然后进入膜处理系统；预处理后液通过多介质过滤器去除悬浮物，多介质过滤器出水进入超滤装置，超滤浓水返回预处理沉淀池；超滤产水经反渗透进行浓缩，反渗透淡液用于选矿回用，反渗透浓水进入电渗析装置进行再一次浓缩，电渗析淡液返回进行反渗透，电渗析浓液进行下一步的蒸发工艺，实现蒸发盐回收和零排放要求。
3.2 试验装备简介
扩大化试验采用采选矿废水深度处理装备、膜技术处理装备，该装备内集成了药剂配制与投加系统、废水预处理反应系统、沉淀系统、膜前预处理系统、膜处理系统及自动控制系统。因反渗透浓液水量及处理规模较 小，电渗析实验在实验室开展，规模为 100 L/h。
4 试验结果及讨论
4.1 协同氧化预处理效果分析
为了保证反渗透系统水的回收率、渗透水的回收质量、透过水流量的稳定运行费用的最低化、膜的使用寿命的最佳化等，必须进行完善的预处理，良好的预处理对反渗透装置长期安全运行是十分重要的，其目的通常为：(1)除去悬浮固体、降低浊度；(2)硬水的软化；(3)抑制与控制微溶盐的沉积；(4)进水 pH 的调整；(5)有机物的去除；(6)金属离子和硅酸盐的沉淀控制；(7)无机硫化物的去除。协同氧化预处理可去除选矿废水中绝大部分悬浮物，同时调节进水 pH，将废水中大部分硫化物、有机物及重金属去除，有效减小选矿废水在膜处理阶段的负荷，为反渗透及电渗析段的出水质量、回收率及运行稳定性打下基础。
4.1.1 协同氧化对废水中 COD 的脱除效果
选矿废水中 COD 浓度是影响废水处理回用的一个重要指标，也是协同氧化预处理工艺的主要目标，在试验过程中，对选矿废水做协同氧化处理前后的 COD 浓度进行跟踪分析，协同氧化药剂加入量与 COD 浓度如表 2 所示，处理前后效果如图 3 所示。
由表 2 和图 2 可以看出，选矿废水 COD 含量为 450~900 mg/L，经协同氧化预处理后，COD 含量明显下降，COD 去除率达到50 %左右，同时经预处理后，选矿废水中高分子有机化合物被部分分解，有效防止后期进行反渗透处理工段污染膜的现象。
4.1.2 协同氧化对废水中硫化物的脱除效果
选矿废水中影响选矿废水处理回用的另一个指标为水中的硫化物，在试验过程中，对选矿废水协同氧化处理前后的硫化物浓度进行跟踪分析，药剂加入量与硫化物浓度如表 3 所示，处理前后效果如图 4 所示。
由表 3 和图 3 可以看出，选矿废水中硫化物浓度为140~300 mg/L，经协同氧化预处理后，硫化物基本脱除，去除率达到 85 %左右，经预处理后，选矿废水中硫化物被氧化成小分子化合物，有效改善后期反渗透工段进水硫离子氧化导致膜拥堵的现象。
4.1.3 协同氧化对废水中重金属的脱除效果
由图 4、图 5 可以看出，选矿废水经协同氧化预处理后，废水中的重金属基本已全部去除，对后续选矿废水回用基本已无影响。
4.2 反渗透处理效果分析
选矿废水经协同氧化预处理后，剩余部分较为稳定的有机物，同时预处理后液中 TDS 较高，为进一步降低出水 COD 及TDS 浓度，需进行反渗透处理。
4.2.1 反渗透工艺对预处理后液中 COD 的分离效果
在试验过程中，对经协同氧化预处理后的选矿废水进行反渗透处理，跟踪废水中 COD 分离效果，其试验结果如图 6 所示。
由图6可以看出，协同氧化后液 COD浓度为200~500 mg/L， 经反渗透工艺处理后，淡液出水 COD 浓度为 10~25 mg/L，浓液出水 COD 浓度为 700~1450 mg/L，反渗透淡水产水率在 74 %左右，淡水 COD 浓度完全满足选矿回用要求。
4.2.2 反渗透工艺对预处理后液中 TDS 的分离效果
在试验过程中，对协同氧化预处理后的选矿废水进行反渗透处理，跟踪废水中 TDS 分离效果，其试验结果如图 7 所示。
由图 7 可以看出，协同氧化后液 TDS 浓度为 1300~3750 mg/L，经反渗透工艺处理后，淡液出水 TDS 浓度为 30~65 mg/L，浓液出水 TDS 浓度为 4810~13100 mg/L，淡水出水 TDS 浓度完全满足选矿回用要求，浓水进入下一道电渗析工序进一步浓缩，电渗析淡液返回反渗透工段，以提高系统整体淡水产水率。电渗析浓液后期进行 MVR 蒸发。
4.2.3 反渗透工艺对预处理后液中重金属的分离效果
在试验过程中，对反渗透工艺段产生淡水及浓水的重金属含量进行跟踪，经检测所得结果如图 8、图 9 所示。
由图 8、图 9 可以看出，协同氧化后液经反渗透工艺处理之后，产生的淡水中的重金属基本已未检出，其含量满足地标环境质量标准Ⅲ类水排放标准，可完全用于选矿回用。反渗透浓水经浓缩后，重金属只有微量残余，基本不影响后续工段的正常运行。
4.2.4 反渗透工艺产水率计算
本次扩大化试验共运行 7 天，对每天产生的水样进行收集，跟踪反渗透工艺浓、淡水的产水量，其具体结果如表 4所示。
由表 4 可以看出，在反渗透工艺处理阶段，淡水的产水率在 75 %左右，若浓水 TDS 达到一定浓度再进反渗透处理，会影响出水水质及反渗透工段正常运行，因此，需要进行电渗析处理。
4.3 电渗析处理效果
分析废水经反渗透工艺处理后，淡液直接作为选矿回用水，淡水产水率在 75 %左右，为进一步提高选矿废水回收率，减少后期浓水处理成本，需将反渗透浓液进行电渗析工艺处理，因反渗透浓液水量及处理规模较小，实验在实验室开展，具体实验结果如下表 5 所示。
由表 5 可以看出，反渗透浓液经电渗析处理后，电渗析淡水 TDS 为 2540 mg/L，COD 为 306 mg/L，可返回至反渗透进水工段；浓水 TDS 达到 42130 mg/L，COD 达到 3876 mg/L；选矿废水预处理后 TDS 为 3600~3700 mg/L，电渗析浓液较之选矿废水预处理后液，已浓缩 11 倍，按选矿废水做完全流程计算，其淡水回收率可达 91 %，极大的减少了选矿废液浓液的产出，减少后续浓水处理的投资成本与运行负荷。
5 结论
经过连续扩大化试验，选矿废水回用处理工艺实现了全部拉通，取得了较好的结果，达到了预期的试验目标。
(1)经过扩大化试验探索，协同氧化+反渗透+电渗析处理工艺可应用于选矿废水回用处理，同时减少投资运行成本，为企业创造最大效益；
(2)选矿废水经协同氧化预处理后，废水中硫化物可基本去除，同时 COD 可去除 50 %左右，废水中的有机物被部分分解，同时废水经预处理后可将重金属基本去除，有效改善废水进反渗透和电渗析系统后可能会出现的膜堵塞与膜污染现象；
(3)协同氧化后液经反渗透工艺处理后，反渗透淡水出水TDS＜60 mg/L，COD＜50 mg/L，重金属基本未检出，淡水产水率在 75 %左右，完全可用于选矿回用，反渗透浓水进入电渗析工序提浓；(4)反渗透浓液经电渗析处理后，电渗析淡液TDS在2500 mg/L左右，COD 在 300 mg/L 左右，可返回至反渗透工段，电渗析浓液 TDS 在 42000 mg/L 左右，COD 在 4000 mg/L 左右，按全流程计算，选矿废水淡水回收率可达 90 %以上。
原标题：某采选矿企业废水深度处理试验研究
原作者：王凯 ，赵淑宏，孟云，雷吟春 ，陈龙，齐伟 ，戴镇璇 ，赵次娴
相关文章
- A/O-MBBR 工艺处理煤制乙二醇废水工程实例 2021-07-31
- 钢铁综合废水物化处理工艺的优化试验研究 2021-02-14
- EBA生物组合技术在煤化工废水处理工程中的应用 2019-11-22
- 煤化工废水中多环芳烃的测定分析及吸附处理水样测定结果 2019-11-24
- 采油废水的处理现状及存在问题 2019-12-18
最新文章
- 城镇污水处理厂全流程水质管理方法分析 2023-01-29
- 高排放标准下某高新园区污水处理厂工程实例 2023-01-16
- 一种树状多支化破乳剂的合成与应用 2023-01-14
- 地层注入水悬浮物含量偏高原因分析与治理 2023-01-13
- 浅谈胶印润版液的净化循环使用 2023-01-13
