1 概述

在有色冶炼中, 往往伴有含重金属离子和砷、氟等有害物质成分的酸性废水产生。对于这类废水的处理, 目前国内有多种方法。如:中和沉淀法、硫化沉淀法、氧化还原法、铁氧化法、浮选法、吸附法、生物絮凝法、离子交换法等。但一般常用的仍为中和法。石灰中和法处理含重金属离子的酸性废水是一种较为古老的方法。它之所以至今仍被广泛采用, 是由于它对重金属离子有很高的去除率(大于99%), 几乎可处理除汞以外的所有重金属离子。石灰中和法有很强的适应性, 还具有废水处理工艺流程短、设备简单, 石灰就地可取, 价格低廉, 废水处理费用很低等优点。但是, 石灰中和处理废水后, 生成的重金属氢氧化物——矾花, 比重小, 在强搅拌或输送时又易碎成小颗粒, 所以它的沉降速度慢。往往会在沉降分离过程中随水流外溢, 又使处理后的废水浊度升高, 含重金属离子仍然超标。已沉降的矾花或中和渣泥的含水率极高(达99%以上), 其过滤脱水性能又很差, 加上组成复杂、含重金属品位又低, 这给综合回收利用与处置带来了困难, 甚至造成二次污染。上述问题正是我们努力探索的方向。

2 石灰中和法的应用与研究方向 2.1 絮凝、混凝沉降效果的改善

为了消除石灰处理废水后的过饱和状态, 破坏可能形成的胶体, 加速矾花的生长并增大其粒径, 可加入适量的助凝剂、混凝剂(如铁盐、铝盐或高分子絮凝剂等), 以达到提高矾花沉降速度, 减少沉渣体积和降低含水率的目的。

2.2 改进固液分离

石灰中和处理废水后的矾花固液分离, 完全依赖于它们的重力作用, 其最终沉降速度, 取决于它们的形状、粒径、密度, 以及废水的浓度和粘度。

2.2.1 增效作用

石灰以石灰粉形式加入所产生的增效作用, 是因为石灰粉中含有非氧化钙(石灰石、二氧化硅等)颗粒作为晶核, 使沉渣粒径加大。而且, 由于本身密度大, 使沉渣密度也相应地增大, 从而使矾花的沉降速度增大, 沉渣体积减小。

2.2.2 部分中和渣泥返回中和处理流程

将已沉降分离出来的部分中和渣泥回至废水处理的中和处理工序, 以达到给矾花生长制造晶核的目的, 使矾花粒径增大, 加速沉降, 改善固液分离的状况。

2.2.3 改进固液分离设备

为使石灰中和法处理废水后已生成的矾花不因其输送破碎, 要避免使用机械泵输送中和处理后的废水, 尽可能采用自流。改平流池、浓缩池为斜管、斜板澄清池, 加速澄清池等以提高固液分离效率。为进一步去除上述设备处理后的溢流液中的悬浮物(细小矾花)可再加砂滤池等。

2.3 分步沉淀

重金属离子去除效果与pH值有密切关系, 石灰中和处理应分步进行, 这样不仅可以提高分离效果, 而且为综合利用中和渣创造了条件。

2.4 资源再利用

将处理后的废水最大限度地再利用, 使之成为第二水源。研究多金属低品位中和渣的直接冶炼、提取新工艺、新技术, 使综合回收利用废弃资源有经济效益。

3 废水处理工艺流程

以我院承接了湖北康鑫黄金冶炼厂工程废水处理为例, 略述石灰中和法处理含重金属离子酸性废水工艺流程:将全厂废水收集到废水均化调节池, 通过耐腐蚀自吸泵将混合后的废水送至一次中和槽, 并且在管路上投加硫酸亚铁溶液作为砷的共沉剂(添加量为Fe/As=10), 同时投加石灰乳进行充分搅拌反应, 搅拌反应时间为30 min, 石灰乳投加量由pH计自动控制, 使一次中和槽出口溶液pH值为7.0;为了使二价铁氧化成三价铁, 产生絮凝作用, 在一次中和槽后设置氧化槽, 进行曝气氧化, 经氧化后的废水自流至二次中和槽, 再投加石灰乳, 石灰乳投加量由pH计自动控制, 使二次中和槽出口溶液pH值为9~11;在二次中和槽废水出口处投加3号凝聚剂(投加浓度为10 mg/L), 处理废水自流至浓密机, 进行絮凝、沉淀; 上清液自流至澄清池, 澄清池的上清液达到了国家“污水综合排放标准”中的一级排放标准, 可排入厂区排水管网或返回厂内对水质要求不是很高的工段进行回用。澄清池的中和渣泥底流通过泵扬送至浓密机以改善絮凝沉降效果, 浓密机的中和渣泥底流由泵扬至厢式压滤机脱水。滤饼用汽车运至渣场堆存。废水处理工艺流程见图 1。

4 结束语

(1) 石灰中和法处理含重金属离子的酸性废水, 工艺流程简单、技术可靠、经济合理、适应性强、处理效果较好。

(2) 如何将处理后的废水和中和渣最大限度的再利用是节约资源、变废为宝的一项重要的途径, 也是我们今后研究与探索的方向。