李 平

（山西大同市煤礦設計研究所 山西大同 037044）

有色金屬的采集和冶煉生產(chǎn)過程需要消耗很多的水，黃金選礦廢水排放總量大，選礦廢水成分復雜，含有大量重金屬，如Pb，Cd，Hg，Cu和非金屬離子?，F(xiàn)階段很多選礦公司污水處理技術落后，清潔生產(chǎn)技術不成熟造成嚴重環(huán)境污染。針對當前環(huán)境狀態(tài)，礦產(chǎn)開采，選礦，冶煉企業(yè)提出了更嚴格的排放目標污水，總銅排水要求必須得到滿足[1]。

1 廢水排放狀況及現(xiàn)有處理措施分析

1.1 廢水排放狀況

金礦富集過程往往消耗大量的水資源，會排出大量的生產(chǎn)廢水。這些污水主要來自破碎除塵，浮游選礦，濃縮干燥等操作。金礦選礦除塵用水主要用于礦石粉碎和研磨部分，在除塵的過程中，水份與空氣中的灰塵附著在金礦的表面上，跟著他們到礦石磨碎工序，浮游選礦利用金礦的物理化學性質(zhì)浮選精礦脫水后得到黃金精礦，精礦脫水工序會產(chǎn)生污水，如果將此段排水回流到碾磨工序不僅會節(jié)約水資源還能減少污水排放，同時也能防止貴重金屬的損失。廠回用磨段的礦工，后在節(jié)水的同時，還可以防止的黃金，白銀和其他貴重金屬的損失。礦石經(jīng)過一系列工序后變成尾礦，污水隨之流出，污水主要指標見表1.

表1 現(xiàn)有選礦廢水水質(zhì) 濃度單位：mg/L

1.2 選礦廠現(xiàn)有選礦廢水處理措施

現(xiàn)有的選礦廢水處理過程是利用選自然沉降使廢水初步處理，污水傾倒在沉淀池中，充分利用池體自然條件，從而使水中懸浮物自然沉淀。當廢物料與污水混合廢液在沉淀池沉淀過程，沉淀池可以用來作為氧化池，通過物理，化學，生物等作用將污水中的有機物除去，污染物被降解。自然沉淀法處理選礦廢水操作簡便，易行，廣泛應用于國內(nèi)外尾礦廢水的處理中。水質(zhì)的殘留監(jiān)控指標表2所示，排放標準執(zhí)行“污水綜合排放標準”（GB8978-1996）標準。

表2 尾礦庫排水水質(zhì)監(jiān)測結果 單位：mg/L

1.3 現(xiàn)有選礦廢水處理工藝缺點

選礦工藝過程中一般耗水多、廢水量大、所含重金屬種類多，例如Pb，Cd，As，Hg和Cu等，若不處理直接排放，其對環(huán)境的污染和影響是非常嚴重的。目前使用尾礦庫的話出水水質(zhì)可以達到國家和行業(yè)的標準。但是在總體地區(qū)區(qū)域的環(huán)境容量方面考慮的話，可能存在礦區(qū)密度大、環(huán)境承載力弱等問題。如何更嚴格地解決區(qū)域內(nèi)企業(yè)排污問題呢，建議冶金行業(yè)的尾礦庫排放污水執(zhí)行地區(qū)制定的新標準。但假使所在地區(qū)制定了更嚴格的排放標準時，尾礦庫處理此類污水就達不到標準的要求[2]。

2 選礦廢水處理工程

2.1 工藝比較

實際工程中選用處理方法時，要依據(jù)待處理廢水的水質(zhì)和排放要求，必要時將幾種方法組合使用。常見的去除污水中重金屬的方法包括：物理吸附、化學沉淀、電化學以及膜法[3]。而化學沉淀又分為中和、鋇鹽、硫化物沉淀以及鐵氧共沉淀4種。我們國家通常選用的是氧化還原、沉淀法和過濾三種結合在一起的方法處理選礦廢水。最近幾年電化學技術迅速崛起，對電化學處理法處理選礦廢水的研究也逐漸趨于完善。

2.1.1 氧化沉淀法

氧化沉淀法可以有效地處理選礦廢水中重金屬砷，在污水排放綜合標準中總砷的一級標準為0.5mg/L，現(xiàn)有污水中砷的濃度為1.2mg/L。據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，廢水處理現(xiàn)有措施處理后，砷仍然有殘留，特別是在尾礦處理廢水中殘留濃度最高。在廢水處理中，投入大量的石灰石漿液，污水中三價砷和五價砷與鈣離子結合成砷酸鈣和亞砷酸鈣，這兩種物質(zhì)均以沉淀的形式存在。在實踐中，有必要預先將三價砷氧化為五價砷，因為五價砷形成的沉淀性質(zhì)穩(wěn)定，毒性較亞砷酸鹽小，而且亞砷酸鹽三價砷的沉淀物性質(zhì)不穩(wěn)，易分解。

2.1.2 電化學法

上文中提到幾種處理選礦廢水中重金屬的方法。相比之下，電化學法有著選擇性好、去除效果好、占地少、無二次污染的優(yōu)點。此外處理后的重金屬還可以加以回收利用，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。例如XX有色金屬集團下屬的某冶煉廠采用該方法，污水處理系統(tǒng)正式投產(chǎn)后，運行良好。操作過程中對出水的檢測結果表明，鎘、鋅、鉛的處理率高達99%，而砷的處理率也在95%以上。

圖1 選礦工藝流程圖

2.1.3 過濾法

目前有一種連續(xù)處理的過濾器叫連續(xù)自動過濾器。它在過濾的過程中可以同時進行反洗過程，期間不需要停止過濾，達到連續(xù)工作不停產(chǎn)的要求。這種處理器是采用了逆流的原理：從進水管進來的廢水通過分布在系統(tǒng)底端的布水器，自下向上經(jīng)過濾床，濾液在過濾后收集在過濾器頂部通過溢流孔排出。這個過濾過程中，已經(jīng)污染的濾料在洗沙器中得以清洗，產(chǎn)生的雜質(zhì)經(jīng)清洗水出口排出，洗后的濾料返回砂床。該系統(tǒng)實現(xiàn)了連續(xù)過濾，它屬于三級處理，常用在處理飲用水、地表水、工業(yè)水和污水處理廠中的二級處理后的深度處理。

2.2 擬建廢水處理設施進水水質(zhì)分析

金礦開采和選礦的廢水經(jīng)處理后一般匯入地表水，這就要根據(jù)進水水質(zhì)情況選擇處理工藝，尾礦庫有滲濾液廢水，滲濾液廢水中重金屬超標，主要重金屬為銅、砷、汞和鋅。廢水未經(jīng)處理排放將污染河流兩岸居民生產(chǎn)、生活用水安全。對處理設施進水水質(zhì)進行分析選擇合理的工藝，處理后澄清水要達到國家《銅鎳鈷工業(yè)污染物排放標準》和《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中的相關規(guī)定，對符合生產(chǎn)要求的處理水部分回用，將處理后污水多余部分外排。

3 處理效益分析

金礦生產(chǎn)企業(yè)通過技術創(chuàng)新和工藝改造處理選礦廢水，充分利用了被浪費的水資源，既改善環(huán)境，又保障人體健康實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，為社會的發(fā)展和子孫后代利益需要保護環(huán)境和發(fā)展中水回用項目。實施標準水處理項目后，水凈化效果比現(xiàn)有水處理工藝好，該項目的主要優(yōu)點體現(xiàn)在環(huán)境效益，社會和經(jīng)濟三個方面。

3.1 經(jīng)濟效益

金礦生產(chǎn)企業(yè)通過技術創(chuàng)新和工藝改造處理選礦廢水，污染物實施減排項目，由公司支付的排污費將減少。同時，企業(yè)生產(chǎn)可以利用處理過的廢水，它可以產(chǎn)生直接的經(jīng)濟效益，節(jié)約水資源，項目每年帶給公司直接資金收益。企業(yè)廢水處理設施建設是企業(yè)生產(chǎn)過程中環(huán)境治理的基礎設施，是可持續(xù)發(fā)展的必然要求。環(huán)境治理工程一般投資較大，多數(shù)情況下很難有直接經(jīng)濟效益。經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在廢水處理設施能夠彌補污水對社會造成經(jīng)濟損失的程度。

3.2 環(huán)境效益

金礦生產(chǎn)企業(yè)通過技術創(chuàng)新和工藝改造處理選礦廢水，金礦選礦廢水深度處理工程建成后，選礦廢水可以實現(xiàn)回收利用，減少了廢水的排放，每年節(jié)約大量新鮮水。金礦選礦廢水深度治理工程減少了重金屬對環(huán)境的污染，使流域水體質(zhì)量得到改善，節(jié)能減排污染物控制得到保障，加快了生態(tài)文明建設。

3.3 社會效益

金礦生產(chǎn)企業(yè)通過技術創(chuàng)新和工藝改造處理選礦廢水，該企業(yè)的選礦廢水處理改造工程項目投產(chǎn)運行后，使企業(yè)生產(chǎn)對企業(yè)周圍的地表水體不會產(chǎn)生影響，可以減少重金屬污染對人體健康的危害，對改善廠區(qū)周邊居民人體健康水平起到很大作用。企業(yè)節(jié)能治污設施的運行，同時可節(jié)省水資源，減少企業(yè)對新鮮水的消耗，有利保護當?shù)厮h(huán)境的安全。改善了人居環(huán)境，促進當?shù)氐慕?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

4 擬建處理工程問題分析及建議

4.1 控制硫化物加入量

利用硫化物與水體重金屬發(fā)生化學反應，可有效地將重金屬沉淀分離出來，但是硫化物沉淀劑容易在水中殘留，水中殘留的硫化物遇酸后生成H2S氣體，易發(fā)生空氣污染。為了防止二次污染，需要對污染水體添加重金屬，改進硫化物沉淀法。添加的重金屬硫化物比污水中的重金屬硫化物更易溶解，因此這樣的廢水中原有重金屬離子就會比添加進去的重金屬離子優(yōu)先分離出來。同時還能防止有害氣體硫化氫生成以及硫化物離子殘留的問題。

4.2 防止膜污染

礦選工程中產(chǎn)生的廢水硬度高，其中碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂容易沉積在膜上，產(chǎn)生結垢，導致顆粒物堵塞。實際操作運行時，當依照實際情況，將水中投入混凝劑，使得其中的SS及膠體更好地絮凝沉降。并且投加一定數(shù)量的阻垢劑，減少結垢，進而降低膜污染。減少膜污染還需要注意改善膜性質(zhì)；控制操作溫度、壓力；定期對膜進行清洗；經(jīng)常檢測更替破損的濾元。通過提高陶瓷膜的親水性減少膜的吸附力，增加了膜通量，加強膜的抗結垢能力；操作溫度可以控制在25～30℃；壓力在允許范圍內(nèi)盡量加大[4]。

5 結語

目前處理重金屬廢水的工藝是將污水泵入尾礦庫后，重金屬自然沉淀達到處理廢水的要求。此方法通過檢測數(shù)據(jù)得出出水水質(zhì)能夠滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準的要求。但尾礦庫處理重金屬廢水不可以根據(jù)實際進水狀況調(diào)整處理，所以此方法還不夠靈活，出水水質(zhì)不穩(wěn)定。參照新的標準，出水中 Pb、Cd、As分別超標 187、239、0.48倍。

[1]馬杰,王建國.河東金礦選礦廢水循環(huán)利用實踐.黃金.2002.08.

[2]劉珊妮.黃金選礦廠及冶煉廠含砷重金屬廢水提標處理技術分析與評價.西安建筑科技大學.2012.05.

[3]SrivastavaNK,MajumderCB.Novel biofiltration methods for the treatment of heavy metals from industrial wastewater [J]. Journal of Hazardous Materials, 2008, 151(1): 1-8.

[4]鄧新平,任伯幟,韋興浩.金礦選礦廢水中高濃度硫酸根離子去除試驗研究.礦產(chǎn)保護與利用.2010.12.