重金屬污染廢水處理技術(shù)

　　某錳礦地區(qū)近百年的礦山開采歷史導(dǎo)致礦區(qū)出現(xiàn)眾多環(huán)境問題，伴隨錳礦的開采、洗礦、冶煉、加工過程，產(chǎn)生大量的工業(yè)廢渣及污水，對周圍地表水體造成嚴重污染，甚至影響到周邊土壤及地下水環(huán)境安全。

　　1、廢水治理整體思路

　　錳礦地區(qū)的重金屬污染廢水包括礦坑廢水、工業(yè)廢水、現(xiàn)有無序堆放廢渣的滲濾液以及尾砂庫的排水。

　　對于錳礦礦坑廢水，擬采用集中長效治理方式進行治理，該工程在錳礦地區(qū)建設(shè)一座廢水處理廠，對錳礦地區(qū)產(chǎn)生的礦坑廢水收集后進行集中處理。

　　對于現(xiàn)有無序堆放的廢石、廢渣堆產(chǎn)生的滲濾液和尾砂庫產(chǎn)生的排水，應(yīng)首先切斷其污染來源，以達到滲濾液有效治理的目的。治理期間對于這部分廢水可敷設(shè)臨時管道輸送至廢水處理站進行治理。

　　對于涉錳企業(yè)廢水，經(jīng)預(yù)處理達到廢水處理廠進水要求后，進入廢水處理廠進行處理。

　　本項目處理規(guī)模為1萬m3/d。

　　2、設(shè)計進出水水質(zhì)

　　2.1 設(shè)計進水水質(zhì)

　　根據(jù)原水監(jiān)測數(shù)據(jù)及周邊地表水檢測結(jié)果，同時參考同類型廢水水質(zhì)，確定設(shè)計進水水質(zhì)如下：Mn為550mg/L，Cd為1.0mg/L，Pb為2.0mg/L，SS為160mg/L。

　　2.2 出水水質(zhì)

　　錳礦廢水處理出水要求達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準，即Mn≤2.0mg/L，Cd≤0.1mg/L，Pb≤1.0mg/L，SS≤70.0mg/L。

　　3、廢水處理工藝方案比選

　　該工程處理的對象主要有SS、Mn等，選用自然氧化法和化學絮凝沉淀法兩種處理方案進行比較。

　　3.1 方案一：以石灰曝氣反應(yīng)池+絮凝沉淀處理流程

　　污水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量后，進入石灰曝氣反應(yīng)池，由泵提升進入板框壓濾機，濾液再進入絮凝沉淀池加藥沉淀，經(jīng)出水調(diào)節(jié)池加硫酸調(diào)節(jié)pH后出水排放。

　　3.2 方案二：以石灰中和+氫氧化鈉反應(yīng)處理流程

　　污水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量后，進入石灰中和池，由泵提升進入板框壓濾機，濾液進入氫氧化鈉反應(yīng)池，再進入絮凝沉淀池，沉淀及回調(diào)pH后出水排放。

　　3.3 方案比選與確定

　　由于兩種方法需要的pH值環(huán)境不同，自然曝氣氧化法為9，石灰中和+氫氧化鈉反應(yīng)法為11，圖中可以得出如pH達到9，則需要投加的石灰量為4500mg/L左右，如果要達到11，則石灰投加量要達到11000mg/L。

　　方案一產(chǎn)生的沉淀物為二氧化錳，可以直接回用在電解錳生產(chǎn)線上。方案二產(chǎn)生的沉淀物為氫氧化錳，需經(jīng)過處理后才能應(yīng)用。

　　方案一和方案二均為成熟工藝，其處理出水均能滿足出水水質(zhì)要求，方案二藥劑投加量大，設(shè)備多，因此選擇能滿足設(shè)計出水要求、管理方便、運行成本相對較低的方案一作為該工程錳礦礦井廢水處理推薦方案。

　　4、工程技術(shù)路線

　　該工程采用“石灰曝氣反應(yīng)+絮凝沉淀”處理工藝，由于本項目廢水排放較穩(wěn)定，且曝氣反應(yīng)池體積較大可以起到調(diào)節(jié)進水的作用，所以不設(shè)置調(diào)節(jié)池。另外，由于出水直接排放，可在絮凝沉淀池中進行pH回調(diào)，沉淀池出水直接排放。

　　綜上所述，該工程處理工藝流程為：污水經(jīng)收集進入曝氣反應(yīng)池，向池中投加石灰，出水由泵提升進入板框壓濾機，濾液進入絮凝沉淀池，并調(diào)節(jié)pH值，使出水中的pH和重金屬指標達標后排放。工藝流程見圖2。

　　5、主要構(gòu)筑物、設(shè)備

　　5.1 曝氣反應(yīng)池

　　使投加的石灰與廢水錳離子能充分混合反應(yīng)，并保證水中一定的含氧率;控制反應(yīng)池的pH值為9-10。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，停留時間8h，尺寸為78.1×11.0×5.3m，分為8格。

　　單格主要設(shè)備：pH計1套;自動投藥系統(tǒng)1套;三螺桿泵2臺(流量104m3/h，功率45kW);穿孔管曝氣系統(tǒng)1套。

　　5.2 脫水機房

　　去除石灰反應(yīng)池中產(chǎn)生的氫氧化錳以及其他沉淀物，降低后續(xù)處理構(gòu)筑物的負荷，濃縮后續(xù)處理構(gòu)筑物中產(chǎn)生污泥的體積。采用框架結(jié)構(gòu)，2層，尺寸為33.5×16.2×13.0m。干泥量14850kg/d，含水率99.2%的污泥經(jīng)板框脫水機脫水后，為65%～70%含水率的濾餅。

　　主要設(shè)備：板框脫水機8臺，單臺過濾面積為450?O。

　　5.3 絮凝沉淀池

　　去除殘余的游離態(tài)錳及懸浮物，保證最終出水水質(zhì)。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，機械絮凝池停留時間15min，分為3格，單格尺寸為3.2×3.2m，斜板沉淀池停留時間2h，表面負荷q=5.0m3/(m2?h)，尺寸為15.0×13.0×4.57m。

　　主要設(shè)備：攪拌器3臺。

　　5.4 鼓風機房

　　鼓風機將空氣通過管道輸送到安裝在曝氣池底部的空氣擴散裝置，向混合液中轉(zhuǎn)移氧。采用框架結(jié)構(gòu)，1層，尺寸為11.8×6.0×6.5m。

　　主要設(shè)備：鼓風機五臺(Q=35m3/min，P=49kPa)

　　5.5 加藥間

　　加藥間為絮凝沉淀池投加藥劑PAC、PAM和H2SO4，用于存放藥劑及布置加藥設(shè)備等。采用框架結(jié)構(gòu)，1層，尺寸為14.4×7.5×4.5m。PAC加藥量50mg/L;PAM加藥量1.5mg/L;濃硫酸加藥量300mg/L。

　　主要設(shè)備：隔膜計量泵4臺(流量500L/h，工作壓力0.5MPa);三槽式干粉泡藥機1臺(藥液泡制量為1000L/h);螺桿泵2臺(Q=1.0m3/h，工作壓力0.2MPa)。

　　5.6 石灰池

　　制備和儲存石灰乳，并向曝氣反應(yīng)池進行投加。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，2座，尺寸分別為5.5×5.0×1.2m及5.5×5.0×2.0m，石灰加藥量為4500mg/L。

　　主要設(shè)備：渣漿泵2臺(流量50m3/h，工作壓力0.2MPa);攪拌器2臺。

　　6、運行效果

　　該工程自試運行至今，處理效果穩(wěn)定，出水24h達標排放。

　　7、結(jié)束語

　　采用“石灰曝氣反應(yīng)+絮凝沉淀”處理工藝，對錳礦地區(qū)重金屬污染廢水處理效果明顯。由于該工程的實施，每年將減少向地表水中排放懸浮物345.2t，Mn1740.6t，Pb5.5t，Cd5.8t。錳礦地區(qū)重金屬污染廢水得到治理之后，可改善錳礦地區(qū)水環(huán)境，保證當?shù)丶跋掠问忻耧嬎踩嵘I(yè)區(qū)的土地生產(chǎn)能力和商業(yè)價值，社會經(jīng)濟效益顯著。(來源：中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司湖南分院，中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司海南分公司)