高密度泥浆法处理铅锌冶炼综合废水.pdf

第6 l 卷第4 期 2009 年11 月 有色 金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 1 ，N o ．4 N o v e m b e r ．2009 高密度泥浆法处理铅锌冶炼综合废水 杨晓松1 ”，刘峰彪2 1 ．中国矿业大学化学与环境工程学院，北京10 0 0 8 3 ；2 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要研究高密度泥浆法 H D S 处理工艺和最佳运行参数。结果表明，在控制p H 值为1 0 ．0 、P A M 投加量为3 m g ／L 左右、 反应时间为3 0 m i n 、沉淀时间为2 5 m i n 、底泥网流比1 0 2 0 1 ，除氟剂A 1 2 S O ． 3 的投加量为0 ．6 6 9 ／L 时，出水水质满足广东省地 方标准 D B 4 4 ／2 6 2 0 0 1 中的一级标准的要求。运行费用约为0 ．4 5 ／t ，较石灰中和法降低1 0 ％一1 5 ％，处理能力提高5 0 ％以 上，是传统石灰中和法的先进适用替代工艺。 关键词环境工程；高密度泥浆法 H D S ；铅锌冶炼；综合废水 中图分类号X 7 5 8文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 9 0 4 0 1 6 6 0 4 铅锌冶炼，工艺复杂，排放重金属种类多，特别 是含有P b ，A s ，H g ，C d 等一类有毒重金属，废水直接 排放将对生态环境构成严重危胁，国家修订了有色 金属排放标准，对铅锌冶炼废水排放制定了更加严 格的标准，国家也将铅锌冶炼废水治理技术研究列 入“十一五”科技攻关计划进行重点研究。铅锌冶 炼废水的处理一般采用石灰中和法。该方法工艺简 单，成本低，但存在结垢严重，易堵塞管道及沉淀污 泥量大，处理效果不稳定等弊端“1 。针对石灰中 和法存在的缺点，应用高密度泥浆法 H D S 处理铅 锌冶炼综合废水，在试验研究的基础上，确定处理铅 锌冶炼综合废水的优化工艺和最佳工艺运行参数， 为工程实践提供设计依据。 1实验方法 I ．1 原水水质及排放水质指标 试验原水为由韶关冶炼厂生产系统工艺污水 包括烧结厂浓密池出水、熔炼厂烟气洗涤水澄清 池出水、动力分厂煤气发生炉循环排水、烧结厂制 酸、压滤等生产工艺产生的废水 、初期收集雨水和 循环冷却水组成的综合废水经初沉调节池的均化和 沉淀后的出水。 排放水质指标要求满足广东省地方标准 D B 4 4 ／2 6 2 0 0 1 中的一级标准，原水水质及排放 水质指标如表1 所示。 表1原水水质及排放水质指标 T a b l e lR a ww a t e rq u a l i t ya n dd i s c h a r g ew a t e ri n d e x e s 1 ．2 试验装置． 现场H D S 工业试验工艺流程见图1 ，试验装置 主要包括1 个石灰，底泥混合槽 5 L 、2 个反应器 每个反应器2 0 L 、1 个絮混槽 4 L 、1 个沉淀器 收稿日期2 0 0 9 0 8 0 5 基金项目国家科技支撵项目 2 0 0 6 B A B 0 4 8 0 6 作者简介杨晓松 1 9 6 5 一 。男．黑龙江齐齐哈尔市人，教授级高 工，博士生，主要从事环境工程等方面的研究和工程设 计工作。 3 5 L 及l 台空压机、多台计量泵和l 套自动化电气 控制设备等。 1 ．3 试验过程 试验的水质监测分析按国家水和废水监测分 析方法进行，监测分析项目有P b ，z n ，C d ，A s ，H g ， F ，由于S S 不超标，试验中未对该项进行监测。 2试验结果与讨论 2 ．1 石灰中和法和H D S 法处理铅锌冶炼综合废水 效果对比 万方数据 第4 期杨晓松等高密度泥浆法处理铅锌冶炼综合废水 1 6 7 图1H D S 试验工艺流程 F i g ．1 H D Se x p e r i m e n tp r o c e s s H D S 法的准备阶段是传统的石灰中和过程，在 废水流量为1 0 0 0 m L ／m i n ，p H 为1 1 条件，对石灰中 和法与H D S 法运行稳定阶段的处理效果，结果如表 2 所示。 从表2 可以看出，石灰中和法和H D S 法对铅锌 冶炼综合废水中的P b ，Z n ，H g ，A s 均有良好的处理 效果，对F 的处理效果一般，即使在p H 1 1 的情况 下，利用石灰中和法，出水的C d 的浓度仍超标，而 利用H D S 法，出水的C d 的浓度非常低，完全满足达 标排放的要求。由此可见，H D S 法可以获得比石灰 中和法更好的处理效果j 2 ．2p H 对铅锌冶炼综合废水处理效果的影响 保持处理废水量为1 0 0 0 m L ／m i n ，控制反应槽 p H 值分别为1 2 ，1 1 ．5 ，l l ，1 0 ．5 ，1 0 ．0 ，9 ．5 ，9 ．0 和 8 ．5 ，进行了H D S 工艺在不同p H 值条件下的处理试 验，结果如表3 所示。 表2石灰中和法和H D S 法处理铅锌冶炼综合废水效果对比 T a b l e2R e m o v a le f f e c tc o m p a r i s o nb e t w e e nH D Sa n dl i m en e u t r a l i z a t i o nm e t h o d 从表3 可以看出，当控制p H 值在9 ．0 时，出水 重金属C d 能够达标，而在p H 值为8 ．5 时，C d 已经 超标。当控制p H 值为较高值 1 1 ．5 或1 2 时，C d 含量降到了很低的值，而P b 却接近或超过了排放标 准值 高p H 值时P b 可能反溶超标 。因此，控制 p H 值在1 0 ．0 的条件下可使原水中的重金属 除F 外 含量达到排放的标准。 表3p H 对铅锌冶炼综合废水处理效果的影响 T a b l e3E f f e c to fp Ho nl e a da n dz i n cs m e l t i n gc o m p r e h e n s i v ew a s t ew a t e rt r e a t m e n t 2 ．3 絮凝剂投加量对铅锌冶炼综合废水处理效果 的影响 根据以往的实践，试验中选用了1 5 0 0 万分子量 的P A M 作为絮凝剂。在控制p H 值为1 0 ．0 、处理水 量为1 0 0 0 m L ／m i n 的条件下，进行了H D S 工艺在不 同絮凝剂投加量的处理试验，P A M 0 ．1 ％ 投加量 从2 m g ／L 到4 m g ／L ，不同絮凝剂投加量的废水处理 结果见表4 。 从表4 可以看出，当P A M 投加量控制在3 m s ／L 时，出水水质非常清澈，出水中的重金属 除F 外 含量达到排放的标准。 万方数据 1 6 8有色金属第6 l 卷 2 ．4 反应时间和沉淀时间对铅锌冶炼综合废水处 理效果的影响 控制p H 值为1 0 ．0 ，P A M 投加量为3 m g ／L 左 右，底泥回流为8 0 m L ／m i n 的条件下进行了不同处 理反应时间和沉淀时间试验。试验反应时间分别为 3 7 ，3 0 ，2 7 ，2 4 到2 0 r a i n ，相对应的沉淀时间分别为 3 0 ，2 5 ，2 l ，1 9 到1 7 m i n 。不同反应时间和沉淀时间 的试验结果见表5 。 从表5 可以看出，所有试验条件下的出水水质， 重金属 除F 外 含量都达到排放标准，但在沉淀时 间缩短为1 9 m i n 时，由于在沉淀器中停留时间太短、 出水已显浑浊。因此该实验确定的最佳反应时间为 3 0 m i n ，最佳沉淀时间为2 5 m i n 。 表5反应时间和沉淀时间对铅锌冶炼综合废水处理效果的影响 T a b l e5E f f e c to fr e a c t i o nt i m ea n ds e d i m e n t a t i o nt i m eo nl e a da n dz i n cs m e l t i n gc o m p r e h e n s i v ew a s t ew a t e rt r e a t m e n t 2 ．5 底泥回流率对铅锌冶炼综合废水处理效果的 影响 通常高的底泥回流率有助于提高底泥浓度，但 底泥浓度的提高也要受底泥在沉淀器中的停留时间 和沉淀器中刮渣器刮渣速度的影响，同样也要受排 渣的影响。试验过程中，底泥回流主要是使底泥维 持较高的浓度，这有助于提高处理效果和处理能力， 通过实验确定，底泥浓度2 0 ％一3 0 ％，底泥回流比 应保持在1 0 2 0 1 。 2 ．6 除氟剂投加量对铅锌冶炼综合废水中氟处理 效果的影响 上述的处理方法不能使F 降到1 0 m g ／L 以下， 达到排放标准，为此，将除氟剂A 1 S O 。 3 5 ％ 加 入到H D S 试验设备中第二个反应器中。在处理水 量为1 2 0 0 m L ／m i n ，控制p H 值为1 0 ．0 的条件下，用 投加不同量的A l S O 。 ，进行了试验，试验结果见 表6 。 从表6 可以看出，控制p H 值为1 0 ．0 ，合适的 A l S O 。 ，投加量 0 ．6 6 9 ／L 可使F 基本达标，同时 重金属C d 也能达标，而过多或过少的A l S O 。 ，用 量，都不能使c d 和F 同时达标，这是因为A l S O 。 ，用量增加，p H 值降低，不利于C d 的去除，而 减少A l S O 。 ，用量，又不能使氟达标，所以确定的 最佳除氟剂A I S O 。 ，的投加量为0 ．6 6 9 ／L 。 按照上述确定的工艺参数，利用H D S 法处理铅 锌冶炼综合废水，运行费用0 ．4 5 ／t 药剂费约为 0 ．3 5 ／t ，电费为0 ．1 0 ／t ，经济上可行。 表6除氟剂投加量对铅锌冶炼综合废水中氟的处理效果影响 T a b l e6E f f e c to fd e f l u o r i n a t i n ga g e n ta d d i n go nl e a da n dz i n cs m e l t i n gc o m p r e h e n s i v ew a s t ew a t e rt r e a t m e n t 万方数据 第4 期杨晓松等高密度泥浆法处理铅锌冶炼综合废水 1 6 9 3结论 1 通过石灰中和法和H D S 法处理铅锌冶炼综 合废水的对比试验可知，H D S 法可以获得比石灰中 和法更好的处理效果，出水完全满足广东省地方标 准 D B 4 4 ／2 6 2 0 0 1 中的一级标准要求。 2 通过不同p H 、絮凝剂投加量、反应时间和 沉淀时间、底泥回流率和除氟剂投加量对铅锌冶炼 综合废水处理效果的影响试验，得出最佳工艺参数 参考文献 为p H 值为1 0 ．0 、P A M 投加量为3 m g ／L 左右、反应 时间为3 0 m i n 、最佳沉淀时间为2 5 m i n 、底泥浓度 2 0 ％～3 0 ％，底泥回流比保持在1 0 2 0 1 和除氟剂 A 1 2 S 0 4 3 的投加量为0 ．6 6 9 ／L 。 3 利用H D S 法处理铅锌冶炼综合废水，运行 费用0 ．4 5 ／t 药剂费约为0 ．3 5 ／t ，电费为0 ．1 0 ／t ，经济上可行。 4 处理冶炼废水的H D S 方法技术经济指标 好，是传统石灰中和法的先进适用替代工艺。 [ 1 ] 杨晓松，刘峰彪，宋文涛，等．高密度泥浆法处理矿山酸性废水[ J ] ．有色金属，2 0 0 5 ，5 7 4 9 7 1 0 0 ． [ 2 ] 杨晓松，吴义千，宋文涛，等．有色金属矿山酸性废水处理技术及其比较优化[ J ] ．湖南有色金属，2 0 0 5 ，2 1 5 2 4 2 7 ． [ 3 ] 刘峰彪．高密度泥浆法处理硫铁矿废水试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 8 ， 6 2 8 3 2 ． [ 4 ] 陈谦，杨晓松，吴义千，等．有色金属矿山酸性废水成因及系统控制技术[ J ] ．矿冶，2 0 0 5 ，1 4 4 7 1 7 4 ． [ 5 ] P e p eH e r r e r aS ，H i r o y u k iU c h i y a m a ，T o s h i f u m il g a r a s h i ，e ta 1 ．A c i dm i n ed r a i n a g et r e a t m e n tt h r o u g hat w o s t e pn e u t r a l i z a t i o n f e r r i t e f o r m a t i o np r o c e s si nn o r t h e r nJ a p a n P h y s i c a la n dc h e m i c a lc h a r a c t e r i z a t i o no ft h es l u d g e [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ， 2 0 0 7 ，2 0 1 0 1 3 0 9 1 3 1 4 ． [ 6 ] M a t l o cMMk ，H o w e r t o nBS ，A t w o o dDA ．C h e m i c a lp r e c i p i t a t i o no fh e a v ym e t a l sf r o ma c i dm i n ed r a i n a g e [ J ] ．W a t e r R e s e a r c h 。2 0 0 2 ，3 6 1 2 4 7 5 7 4 7 6 4 ． T r e a t m e n to fC o m p r e h e n s i v eW a s t eW a t e rf r o mL e a da n dZ i n c S m e l t i n gw i t hH i g hD e n s i t yS l u d g e Y A N GX i a o ．s o n g ’一。L I UF e n g ．b i a 0 2 1 ．S c h o o lo fC h e m i c a la n dE n v i r o n m e n tE n g i n e e r i n g ，C U M T ，B e O i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ； 2 ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 。C h i n a A b s t r a c t T h et e c h n o l o g ya n do p t i c a lt e c h n i c a lp a r a m e t e r so f l e a da n dz i n cs m e l t i n gc o m p r e h e n s i v ew a s t ew a t e rt r e a t m e n t w i t hh i g hd e n s i t ys l u d g e H D S m e t h o da r ei n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tu n d e ro p t i m a lc o n d i t i o no fp H 1 0 ，P A Md o s a g e3 m g ／L ，r e a c t i o nt i m e3 0 m i n ，s e d i m e n t a t i o nt i m e2 5 m i n ，s l u d g er e f l u xr a t i 0 1 0 2 0 1a n dA 1 2 S 0 4 3d o s a g e0 ．6 6 9 ／L ，t h ee f f l u e n tq u a l i t ym e e t st h ef i r s tc l a s sr e q u i r e m e n t so fD B 4 4 ／2 6 - 2 0 0 1 ．O p e r a t i n gc o s t i s0 ．4 5 ／m 3t h a ta r e1 0 ％一1 5 ％l o w e rt h a nt h a tt h el i m en e u t r a l i z a t i o nm e t h o d ．T h et r e a t m e n tc a p a c i t i e so f H D Sp r o c e s sa r eh i g h e rt h a nt h a tl i m en e u t r a l i z a t i o nm e t h o db y5 0 ％，a n dH D Sp r o c e s si sav e r yg o o da l t e r n a t i v e t e c h n o l o g yf o rl i m en e u t r a l i z a t i o nm e t h o d ． K e y w o r d s e n v i r o n m e n te n g i n e e r i n g ；h i g hd e n s i t ys l u d g e H D S m e t h o d ；l e a da n d z i n c s m e l t i n g ； c o m p r e h e n s i v ew a s t ew a t e r 万方数据