多效一體化澄清設備在含銅廢水資源回收及深度處理中的應用

吳財松 吳建輝 李健昌 蔣國民 閆虎祥 劉永豐 洪洲舟 高偉榮

（1、賽恩斯環保股份有限公司，湖南 長沙 410013 2、西藏巨龍銅業有限公司，西藏 拉薩 850008 3、中國有色行業污染治理與裝備工程技術研究中心，湖南 長沙 410083 4、湖南有色行業重金屬污染治理技術與裝備工程技術中心，湖南 長沙 410013）

露天礦場每天產生大量的淋溶水，銅離子濃度較高，季節性變化大。為解決淋溶水的污染及銅資源回收問題，保護選礦附近受納水體的生態環境，維護企業的正常生產，根據淋溶水水質情況，在實驗室研究的基礎上，現場采用一段硫化沉銅，二段結合多效澄清一體化設備，在現場進行了試運行驗證，考察了工藝對水體銅離子的脫除效果以及回收硫化銅渣的品味，同時考察其運行成本。

1 概述

1.1 整體工藝流程簡介

根據該淋溶水的實際情況，采用一段“硫化+pH 調節+絮凝沉淀”結合二段“多效一體化澄清”的工藝，主要目的是對水體銅離子進行深度處理，使外排水銅離子含量低于0.5mg/L，pH 值保持在6-9 范圍內，其他指標達到《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》(GB25467-2010)的要求，同時對銅離子進行資源化回收，流程如圖1 所示。

圖1 礦山淋溶水處理工藝流程

工藝說明：

工藝設計規模為5000m3/d，原水首先進入一段硫化反應槽，在硫化反應槽中投加一定量硫化鈉進行硫化反應，通過orp 控制硫化鈉加入量；之后廢水進入pH 調節槽，添加氫氧化鈉將pH 調，然后在絮凝反應槽加入少量絮凝劑進行絮凝反應，之后廢水進入一段濃密池進行固液分離，底泥進入壓濾系統回收硫化銅渣，上清液則進入多效一體化澄清設備，通過自控系統在一體化設備內的pH 調節槽保障外排水的pH 值控制在8-9，然后投加一定量的絮凝劑進行絮凝反應，最后在多效澄清池進行固液分離，一部分底泥回流助凝并提高污泥濃度，一部分底泥則壓濾成硫化銅渣，作為產品銷售，多效一體化澄清設備的上清液則直接達標排放。本套工藝及設備可實現藥劑的自動控制、銅離子的深度脫除和高效富集，以及深度處理和達標排放。

1.2 一體化設備簡介

本項目采用的多效澄清一體化設備，由賽恩斯環保股份有限公司開發制造，該裝備內集成了藥劑投加系統、廢水反應系統、沉淀系統及自動控制系統。核心是通過底泥回流助凝，以回流底泥顆粒的凝核作用為引導，促進絮凝體快速造粒和成長，具有反應及沉淀時間短、藥劑利用率高及用量省、占地面積小、出水水質好、底泥濃度大、利于銅資源回收、自動化程度高等特點。相關情況如圖2 所示。

圖2

1.3 藥劑

a.硫化鈉溶液配制的質量濃度約為15%。

b.氫氧化鈉溶液配制的質量濃度約為20%。

c.PAM絮凝劑配制濃度約1～3‰。

2 運行參數及結果討論

2.1 各項運行參數的確定

一段反應池的orp 值、pH 值調節直接影響著銅離子的去除效果和硫化銅渣的品味；二段一體化設備的絮凝劑用量和底泥回流比的控制、反應和沉淀時間等直接影響系統的沉淀效果，主要運行參數控制見表1。

表1 主要運行參數控制表

2.2 銅離子去除效果

針對該淋溶水的特性，根據原水銅離子的變化，通過orp 和pH 值的控制調節硫化鈉和氫氧化鈉的投加量，保障出水銅離子得到全面去除，其中9-10 月份的進出水檢測結果如圖3 所示。

圖3 進出水銅離子濃度變化（9-10 月份）

由圖3 可知，銅離子濃度波動較大，最高為5853mg/L，最低為1048mg/L，平均值超過2000mg/L，經處理后出水銅離子濃度平均值為0.16mg/L，所有出水指標均穩定達標。

2.3 其他指標運行效果

連續試運行期間的結果如表2 所示。

表2 連續運行相關指標去除效果

據表2 可知，抽樣檢測結果顯示，原水經處理后出水中的銅、鋅、錳、pH 值等指標全部達到《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》（GB25467-2010）水污染物特別排放限值要求。

2.4 銅資源回收結果

試運行期間連續對回收硫化銅渣的銅品味進行檢測，結果如圖4 所示。

圖4 回收銅渣的品味

從圖4 數據可知，壓濾渣銅品相非常高，含銅平均值達到了30.55%，可直接作為銅精礦銷售。

3 藥劑成本及收益估算

根據試運行階段的各項運行參數，處理該礦山淋溶水的藥劑成本及收益估算如表3 和表4 所示。各藥劑用量和原水中的銅、鋅等金屬離子濃度以及pH 值直接相關，金屬離子濃度越高、pH 值越低，藥劑用量越大。

表3 廢水處理藥劑成本及收益估算表（平均值）

結合表3 可以得出該礦山淋溶水的噸水處理單位藥劑成本約為12.63 元/t 水。

9-10 月份硫化銅渣產出量及收益情況如表4 所示。

表4 硫化銅渣產出量及收益情況（平均值）

由上表可知，采用“一段硫化沉銅+二段多效一體化澄清”設備工藝，對改企業淋溶水進行處理，具有十分可觀的銅資源回收經濟效益。

4 結論

本次試運行順利完成了對“一段硫化沉銅+二段多效一體化澄清”設備及工藝的運行考察，主要得出以下結論：

4.1 采用“一段硫化沉銅+二段多效一體化澄清”設備及工藝對該企業淋溶水進行處理效果良好，出水銅、鋅、錳、pH 值等各項指標均可達到《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》（GB25467-2010）水污染物特別排放限值要求。

4.2 銅資源回收效益可觀，硫化銅渣的回收率大于99%，品味可達30%，可直接作為銅精礦銷售，平均產出收益值約29 元/m3廢水。

4.3 多效一體化澄清設備具有反應及沉淀時間短、藥劑利用率高且用量省、占地面積小、出水水質好、底泥濃度大、利于資源回收、自動化程度高等特點，具有十分良好的推廣應用前景。