揚中煤化工廢水處理技術銅礦采用浮選技術與生物冶金技術處理含銅礦石。隨著生產規模的擴大，銅礦石品位的下降，廢石產出量逐年上升，在細菌、大氣和雨水的作用下，含銅、鐵酸性硐坑水量也呈上升趨勢，且濕法冶金萃取過程也會排放大量酸性萃余液。目前，環保車間采用傳統一段石灰中和工藝處理上述2種酸性廢水。從長期的生產實踐看，該工藝存在石灰耗量大、中和污泥因粒度微細而沉降困難、處理系統易結垢等問題。

    高濃度泥漿法(HighDensitySludgeProcess，簡稱HDS)作為傳統石灰中和法的替代工藝，在國外已廣泛應用。與傳統石灰中和工藝相比，該工藝優勢明顯，主要表現在：①污泥回流使得中和渣中殘留的未反應的中和藥劑再次參與反應，從而可降低中和藥劑用量;②污泥的多次循環使中和渣出現粗顆粒化、晶體化現象，有利于加速絮體沉降，提高濃密系統的處理能力;③回流底泥中的顆粒物可成為新生成物附著、沉積的載體，從而大大降低設備和管路的結垢速度。

    本研究將采用HDS工藝處理目前環保車間的酸性廢水，以期解決現場所存在的一系列問題。

    1、廢水樣

    試驗用廢水樣取自某銅礦環保車間，pH=1.20，明顯超出排放標準(pH=6～9)，主要成分見表1。

    從表1可看出，廢水樣中Fe含量較高，達10.14g/L;Cu、Zn含量均超過《GB8978-1996污水綜合排放標準》一級標準要求(其中Cu0.5mg/L，Zn2.0mg/L)。

    2、試驗藥劑、儀器及方法

    2.1試驗藥劑及儀器

    (1)試驗藥劑。

    氧化鈣為分析純試劑;陰離子型絮凝劑愛森05E為工業品，分子量約為1500萬，離子度為5%。

    (2)試驗儀器。

    JJ3000型電子天平，pHS-3D型pH計，HACH2100Q便攜式濁度計，BT-9300S激光粒度分布儀，電熱恒溫鼓風干燥箱，JJ-1精密増力電動攪拌器，SHZ-D(Ⅲ)循環水式真空泵。

    2.2試驗方法

    (1)氧化鈣中和法造沉淀污泥過程：稱取一定質量的氧化鈣，按質量濃度10%的比例稱取一定質量的水，兩者混合后消化一段時間，得到質量濃度10%的石灰乳。將配制好的石灰乳一次性加入廢水樣中，用pH計監測料漿pH值隨時間的變化過程;反應75min后，從中抽取500mL料漿置于量筒中，加入10mg/L絮凝劑并攪拌均勻后進行沉降試驗，記錄絮凝物高度隨時間的變化過程。沉降2h后，虹吸去除上清液，得到沉淀污泥。

    (2)沉淀污泥的回流過程：從沉淀污泥中按一定比例稱取污泥，在攪拌條件下加入酸性廢水中，反應一定時間后加入一定質量的石灰(已先配制成質量濃度10%石灰乳)，反應75min后，從中抽取500mL料漿置于500mL量筒中，加入10mg/L絮凝劑并攪拌均勻后進行沉降試驗。

    (3)重復多次污泥回流，考察回流次數對污泥沉降效果及上清液成分的影響。

    (4)測定沉降后上清液的pH及SO2-4、Cu、Zn、Fe、Al含量。

    3、試驗結果及討論

    現場要求中和后的料漿pH≥6后送尾礦庫儲存，所對應的現場一級中和攪拌處理時間為16.7min，二級中和攪拌處理時間為56.5min，中和處理總時間為73.2min。基于此，本研究模擬工業生產過程，設計廢水中和處理75min時的料漿pH>6，以此確定工藝參數。

    3.1氧化鈣用量試驗

    氧化鈣用量試驗固定氧化鈣消化時間為30min，攪拌速度為350r/min，試驗結果見圖1。

    由圖1可以看出：①石灰乳剛加入時，料漿pH急劇升高;繼續延長反應時間，礦漿pH升高趨緩。②氧化鈣用量增大，相同反應時間內料漿pH值越高。綜合考慮效率與用量因素，確定氧化鈣用量為24g/L。

    3.2氧化鈣消化時間試驗

    氧化鈣消化時間試驗固定氧化鈣用量為24g/L，攪拌速度為350r/min，試驗結果見圖2。

    由圖2可以看出：隨著氧化鈣消化時間的延長，相同中和時間下的料漿pH值上升越快。這主要是由于消化時間越長，氧化鈣與水反應越充分，生成的氫氧化鈣越多，中和酸性廢水的反應越充分。若氧化鈣消化時間不足，未反應的氧化鈣顆粒與酸性水反應時形成的硫酸鈣包裹于顆粒表面，阻礙了顆粒內部的氧化鈣與酸性水的接觸反應。綜合考慮，確定氧化鈣的消化時間為20min。

    3.3攪拌速度試驗

    攪拌速度試驗固定氧化鈣用量為24g/L，消化時間為20min，試驗結果見圖3。

    由圖3可以看出：提高攪拌速度有利于料漿的中和，因此，確定攪拌速度為400r/min。

    3.4污泥回流試驗

    3.4.1污泥回流比例試驗

    以氧化鈣用量為24g/L，消化時間為20min，攪拌速度為400r/min，中和處理廢水樣75min后再沉淀2h，吸出上清液，取一定量的污泥回流處理廢水樣，污泥回流比例對料漿pH值影響試驗結果見圖4，污泥回流中和75min情況下的上清液成分分析結果見表2。

    從圖4可以看出，污泥回流比例越大，相同時間內料漿的pH值越高，表明回流污泥中未反應的氧化鈣顆粒繼續與廢水中的酸反應，引起料漿pH值的升高;污泥回流比例超過40%后再增大回流量，料漿pH相差很小;回流污泥與廢水中酸的反應主要發生在前5min，5min后幾乎不再影響料漿的pH值。

    從表2可以看出，隨著污泥回流比例的增大，中和后液中SO42-、Fe、Al濃度降低較明顯;Cu、Zn離子濃度幾乎沒有變化與其形成沉淀所要求的pH值較高有關。

    污泥中未反應的氧化鈣在污泥回流過程中可被再次利用，從而提高氧化鈣的利用率。但是，回流比例過大會增加系統的負荷，降低系統的處理能力。綜合考慮，確定污泥的回流比例為40%，反應時間為5min。

    3.4.2污泥回流對氧化鈣用量的影響

    在污泥回流比例為40%、反應5min后，再加入消化時間為20min的石灰乳，在攪拌速度為400r/min情況下，污泥回流對氧化鈣用量影響試驗結果見圖5。

    從圖5可以看出，氧化鈣用量越大，料漿pH上升速度越快，相同反應時間內料漿的pH值越高;當氧化鈣用量為22.2g/L時，反應75min后料漿的pH滿足>6的試驗設計要求。因此，確定氧化鈣用量為22.8g/L，與污泥不回流相比氧化鈣用量減少了7.5%。

    3.4.3污泥回流次數對氧化鈣用量的影響

    以3.4.2節確定條件下的污泥進行回流(第2次污泥回流)試驗，回流比例為40%，反應5min后，再加入消化時間為20min的石灰乳，在攪拌速度為400r/min情況下，污泥回流對氧化鈣用量影響試驗結果見圖8;以此類推進行第3、4、5次回流試驗，結果見圖6～9。

    從圖6～9可以看出，第2次污泥回流情況下氧化鈣用量為22.0g/L即可滿足反應75min料漿pH>6的要求;第3～5次污泥回流不再能進一步降低氧化鈣的用量。

    3.5絮凝沉降試驗

    從上述各確定試驗條件下得到的中和料漿中各取500mL，分別加入10mg/L的絮凝劑愛森05E，攪拌均勻后沉降75min時的污泥及上清液指標見表3，沉降曲線。

    從圖10可以看出，在初始沉降高度相同的情況下，隨著沉降時間的延長，污泥的沉降速度逐漸變慢;總體上說，污泥的回流有利于加速沉降，污泥回流1次增至5次，初期沉降速度反而略有減緩，但后期沉降速度略有提高;隨著污泥回流次數的增加，沉降終點的污泥體積先明顯減少后趨于穩定。

    從表3可以看出：①隨著污泥回流次數的增加，污泥固含量升高，新生污泥干重穩定但濕重下降，表明污泥的沉降性更好，有利于污泥濃度的提高;回流污泥濕重的減少有利于降低后續處理負荷、提高系統處理能力。②污泥的回流會導致上清液金屬離子濃度的小幅上升，但與原廢水相比金屬離子濃度下降顯著，不影響中和廢水的尾礦庫儲存。

    污泥回流后顯著提高了中和反應的沉降顆粒核心的數量和粒徑，進而提高了絮凝劑與污泥顆粒碰撞幾率，促進絮凝劑對污泥顆粒的網捕、橋連作用，提高單位絮體的質量，從而提高沉降速度和密實程度。

    污泥回流，在減少氧化鈣用量的同時也減少了石灰乳添加引入的水量;另一方面提高了污泥的濃度，在新生成污泥干重基本不變情況下，固含量提高導致新生成污泥濕重顯著減少，而新生成污泥濕重的減少又進一步減少了回流污泥的濕重。

揚中煤化工廢水處理技術

    (1)某銅礦環保車間的廢水在氧化鈣用量為24g/L、氧化鈣消化時間為20min、攪拌速度為400r/min情況下中和反應75min，料漿的pH>6，滿足送尾礦庫儲存的要求。

    (2)料漿pH>6情況下的污泥回流比例在40%情況下，氧化鈣用量降至22.0g/L就可將廢水的pH調至6以上，滿足送尾礦庫儲存的要求。

    (3)污泥的回流不僅可以充分利用其中未反應的氧化鈣，減少新添氧化鈣的用量，還可以改善污泥的沉降性能、提高污泥的固含量，有利于尾礦庫回水的澄清。