吉恩镍业选矿厂工业废水循环利用生产实践

第２７卷第２期　２０１１年４月　有色矿冶　ＶＯ１．２７．№２　Ｎ０Ｎ—ＦＥＲＲＯＵＳ　ＭＩＮＩＮＧ　ＡＮＤ　Ｍ　ＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ａｐｒｌｌ　２０１１　文章编号：ｌＯＯ７—９６７ｘ（２Ｏｌ１）０２—００５１—０３　吉恩镍业选矿厂工业废水循环利用生产实践　冯立伟，刘绪光　（吉恩镍业股份有限公司选矿厂，吉林磐石１３２３１１）　摘要：通过对选矿废水循环利用及现场生产问题的研究，通过混凝沉淀的方法去除了工业废水　中的悬浮物、重金属离子和部分ＣＯＤ，实现了工业废水的零排放，阐述了选矿废水循环利　用是降低选矿成本，提高矿山经济效益和社会效益的有效途径。　关键词：循环利用；工业废水；环境保护　中图分类号：ＴＤ９２６．５　文献标识码：Ｂ　吉林吉恩镍业股份有限公司选矿厂日处理矿石　１　５００　ｔ，日用水量８　７００余吨，全厂日随尾矿排放到　尾矿库的选矿废水达到６　０００余吨，日排放碱性废　水２　０００余吨。排放至尾矿库的选矿废水经回水泵　站全部回用，碱性废水则同硫酸厂、精炼厂等工厂排　硫酸厂、精矿碱性水、新硫酸厂共８家生产单位。排　出的含有污染物的污水水质各不相同。　由于工业废水共由八家单位排放，污水中污染　因子呈多元化，含多种重金属及有毒有害物质，使工　业污水处理带来较大困难。各生产单位工业废水量　见表１所示，相应水质检测情况见表２所示。　表１各单位工业废水量（单位：ｍ　／ｄ）　放的酸性废水通过废弃浓密池简单酸碱中和后用于　碎矿车间洗矿作业（由于富含大量污染物，不能用　于浮选生产）。随着环境保护要求的提高，这部分　废水中富含的氟、砷、镍、镉等重金属污染因子容易　污染环境，必须给予治理。为合理利用水资源，控制　污染物对该选矿废水循环利用进行了一系列的探索　研究，通过对污水处理站的技术改造，使重金属等污　染因子纳入处理范围，取得了良好的经济效益和社　会效益。治理后工业污水出水水质达到ＧＢ８９７８—　污水中的主要污染物为镍、镉、砷、细泥等，镍主　要以硫酸镍，氯化镍，一氧化镍，氧化镍，氢氧化镍等　商品镍形式残留在污水中。镉主要以氢氧化镉，碳　酸镉，硫酸镉，硫化镉，氯化镉，氟化镉，氧化镉等形　式存在，均为生产过程中残留在污水中的。砷主要　以三氧化二砷，五氧化二砷，五硫化二砷，硫化亚砷，　２ｏｏ２（（污水综合排放标准》中的一级标准。　１　工业废水水量、水质分析　１．１工业废水水质分析　砷化锌，（亚）砷酸，砷酸锌，砷酸钙，砷酸铁，砷酸　吉恩镍业公司现有主要排污单位为第一精炼　厂、第二精炼厂、储能材料厂、卓创公司、长城公司、　钠，三氯化砷，二硫化砷，砷酸钾，砷化氢等形式存　在，均为生产过程中所残留。　表２各单位工业废水水质监测情况　收稿日期：２０１１—０２—２２　作者简介：冯立伟（１９７２一），男，专科，选矿工程师，从事选矿技术研究及管理工作。　５２　有色矿冶　第２７卷　七类废水混合后，其化学需氧量ＣＯＤ浓度可通　过加权平均算得，即　ｃｏＤ＝　婴丛　Ｎｉｎ＋Ｓ卜一Ｎｉｓ’｝　：１４０　ｍｇ／Ｌ　由此可见，对此种综合废水工业废水，因其　ＣＯＤ浓度较低，且含多种重金属及有毒有害物质，　宜采用物理化学的方法使ＣＯＤ达标排放。　１．２出水水质要求　无论是氢氧化物还是硫化镍，形成的沉淀颗粒　都非常小，仍然很难靠自然沉淀去除，必须投加絮凝　剂提高沉淀效果，增加镍的去除率。　按《污水综合排放标准》（ＧＢ８９７８—２００２）中一　２．２．２含镉污水的处理　级排放标准，对出水水质要求如下：　表３工业废水排放标准（单位：ｍｇ／Ｌ）　璺　旦　竺　！　！　≤８Ｏ　≤５０　≤０．０５　≤０．５　≤０．０５　≤５　６～９　２处理方案分析　２．１　Ｃｄ、Ｎｉ、Ａｓ超标原因分析　Ａｓ本身不能形成氢氧化物沉淀去除，ｃｄ、Ｎ；可　以形成氢氧化物沉淀，但其溶度积常数较大，分别为　２．５×１０　和２×１０　，在弱碱性条件下，Ｃｄ、Ｎｉ不　能有效沉淀，以达到排放标准。举Ｃｄ为例，当ｐＨ＝　ｌ０时，则［ＯＨ一］＝１０一，则溶解性ｃｄ　浓度为２．５　×１０‘。。ｍｏｌ，即０．２８０　ｍｇ／Ｌ，该浓度大于排放标准　０．１　ｍｇ／Ｌ。这就是说，除非控制ｏＨ大于１０，而且不　能有任何波动，否则以氢氧化物的沉淀形式来去除　ｃｄ，使其达标，在理论上都是不可能的，更不用说工　程实践。Ａｓ则根本不能形成沉淀去除。Ｎｉ可在ｐＨ　值等于１０时勉强达标，得到沉淀。　通过上述理论分析可以断定，此类工业生产污　水通过调整ｐＨ值使ｃｄ、Ｎｉ、Ａｓ等沉淀去除以达标　排放是难于做到的。　２．２改造方案说明　污水处理过程是将污水中含有的各种有害污染　物与水分离或加以分解，使其净化的过程。针对此　污水类型由于富含多种污染物，常用的物理处理法　不能改变污染物的性质，只是对易于固液分离的污　水起到净化作用，所以主要考虑化学法，通过中和、　化学沉淀、氧化还原等方法，改变金属离子的价态，　形成易于沉淀的化合物，将污水中的污染物去除。　２．２．１含镍污水的处理　（１）镍主要形成氧化物为二价化合物，当向二　价镍的盐溶液中加入强碱时，可以形成氢氧化物沉　淀，化学反应如下：　Ｎｉ　＋２０Ｈ一－－－＊Ｎｉ（ＯＨ）２　（２）当向二价镍的盐溶液中加入Ｎａ：Ｓ时，可以　形成硫化镍沉淀，化学反应如下：　目前，含镉污水常采用的处理方法为化学法，即　对于工业含镉污水，投入消石灰或硫化物，使ｃｄ　形成难溶的Ｃｄ（ＯＨ）：或ＣｄＳ沉淀去除。　２．２．３含砷污水的处理　（１）石灰法：在含砷的污水中加入石灰，使砷转　变成为砷酸钙或偏亚砷酸钙难溶物，沉降分解即可　去除污水中的砷。化学反应如下：　Ａｓ２０３＋Ｃａ（ＯＨ）２一Ｃａ（ＡｓＯ２）２　Ｉ＋Ｈ２０　（２）硫化法：以ＮａＳ为沉淀剂，使污水中的砷变　为难溶的硫化物，沉淀分离，将砷从污水中除去。化　学反应如下：　２Ａｓ　＋３Ｎａ２ｓ－＋Ａｓ２Ｓ３　＋６Ｎａ　综上所述，由于Ｃｄ、Ｎｉ、Ａｓ的硫化物沉淀溶度　积均较小，分别是ＣｄＳ：８×１０～，ＮｉＳ：ｌ　ｘ　１０一，　Ａｓ：Ｓ３：２．１×１０　。三种元素如此小的溶度积常数，　可易于形成沉淀，出水易于达标；若采用硫化物沉淀　的方法，由于ｃｄ、Ｎｊ、Ａｓ可在中性甚至偏酸性条件　下形成硫化物沉淀，可避免石灰法中氢氧化物沉淀　需调节ｐＨ值的需求，节约药剂费；另外，由于Ｃｄ、　Ｎｉ、Ａｓ的硫化物溶度积常数小，故沉淀剂Ｎａ２Ｓ用量　小，药剂费用低。故此类工业废水宜采用硫化物沉　淀系统，可以使ｃｄ、Ｎｉ、Ａｓ等均能达标排放，且经济　合理。　３工业改造　为保证污染物去除效果，将现有闲置浓密池改　造成竖流式沉淀池，用做污水中和池，并增设鼓风曝　气设备。各工厂排放的酸性废水及选矿碱性废水　集后进入污水中和池进行中和调节，目的是使污水　水质、水量、ｐＨ值得以均化调节，使得污水均匀的流　人后道处理构筑物。　中和调节池中采用潜水搅拌机使各种污水混合　均匀，并加入硫化钠，其药剂用量依据测定的废水中　Ｎｊ、ｃｄ、Ａｓ含量添加。为使废水混合液得到足够的　搅拌而呈悬浮状态，有利于水质均化，在中和池增设　鼓风曝气设备。中和调节池污水通过提升泵进入静　第２期　冯立伟等：吉恩镍业选矿厂工业废水循环利用生产实践　５３　态混合器，目的是使污水和药剂混合均匀。　通过静态混合器，工业废水自流到１＃反应槽，　污水和药剂进行有效反应。此时依据ｐＨ在线监测　５　结论　吉恩镍业选矿厂工业废水现状是多层面、多点　源、结构复杂的生产现状，而且各污水点源的污染因　子也是多方面的。经处理后，工业污水完全可以达　废水ｐＨ值，通过自动投药系统适量加入Ｈ　ｓ０　或　ＮａＯＨ，控制ｐＨ值在６～９之间。１＃反应槽污水进　入２＃反应槽，此时根据混凝效果加入助凝剂ＰＡＭ、　ＰＡＣ，污水与各种药剂充分反应后自流到沉淀池当　中沉淀。主要污染物及重金属在此时形成大的矾花　到工业生产用水标准进行回用，达到工业污水零排　放。年创效益１９５万元，不仅避免了污水对环境的　污染，减少了水资源的浪费，同时创造了良好的经济　效益和社会效益。　产出的污泥，由于含有大量的重金属离子，直接　沉淀下来，溢流水则通过自流的方式流人清水池，通　过水泵输送至生产现场，进行选矿生产回用。　改造后运行的污水处理工艺流程见图１所示。　掩埋堆存仍会造成二次污染等问题，同时该污泥中　仍含有大量镍金属资源，因此采用定期清理回收的　方式处理。　为防止Ｎａ　ｓ在低温时在管道中结晶沉淀，堵塞　管道，在实际应用中应逐渐将该管道改造为球墨铸　铁管或ＰＶＣ管，增加防腐功能。　针对生产实际，经过处理后，若清水池中的工业　图ｌ　工业污水处理站工艺流程图　废水含有少量残余Ｓ　和ＣＯＤ，可添加ＮａＣｌＯ处理，　确保废水回用不受影响。　参考文献：　［１］　张艳，戴晶平．凡口铅锌矿选矿废水资源化研究与应用［Ｊ］．　４经济效益分析　经过工业改造，这种含有大量污染物的工业废　水在吉恩镍业选矿厂得到了有效治理，目前成功应　用于工业生产现场已有三年时间。按日处理工业废　有色金属，２００７，（６）．　［２］　袁增伟，孙水裕，赵永斌，等．选矿废水净化处理及回用试验研　究［Ｊ］．水处理技术，２００２，（８）．　『３］　龚明光．浮游选矿『Ｍ］．北京：冶金工、Ｉ　出版社，１９８８．　水２　５００　ｔ、年作业３００　ｄ、清水单价２．６元／ｔ计，年可　处理废水７５万ｔ，年创效益１９５万元。　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｎ　Ｃｙｃｌｉｎｇ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｇ　Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｉｎ　Ｊｉｅｎ　Ｎｉｃｋｅｌ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｐｌａｎｔ　ＦＥＮＧ　Ｌｉ－ｗｅｉ，ＬＩＵ　Ｘｕ—ｇｕａｎｇ　（Ｊｉｅｎ　Ｎｉｃｋｅｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｐａｎｓｈｉ　１３２３１　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｃｙｃｌｉｎｇ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｎ　ｓｉｔｅ，ｔｈｅ　ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　ｍａｔｔｅｒ　ａｎｄ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｉｏｎ　ａｎｄ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ＣＯＤ　ａｒｅ　ｒｅｍｏｖｅｄ　ｆｒｏｍ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｇ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｂｙ　ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ．Ｓｏ　ｃａｌｌｅｄ　ｚｅｒｏ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｂｙ　ｔｈｉｓ　ｗａｙ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈａｔ　ｒｅｕｓｅ　ｏｆ　ｍｉｌｌｉｎｇ　ｗａｓｔｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｓ　ａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｗａｙ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｄｒｅｓｓｉｎｇ　ｃｏｓｔ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ　ａｎｄ　ｓｏｃｉａｌ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｙｃｌｉｎｇ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｇ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｔ　）　ｔ≯ｔ　ｔ　ｔ≯ｔ．　‘　；　÷　ｊ　÷≯　）　ｔ；　ｔ　ｊ　、０　ｔ　：　（上接第５０页）　Ｒｏａｓｔｉｎｇ　Ｍｕｌｔｉ－—ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｄｅｄｕｓｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｂａｇ　ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ—ｆｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｌｅｉ　［ＮＦＣ（Ｓｈｅｎｙａｎｇ）Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１０１４１，Ｃｈｉｎａ］　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｌｔｅｒ　ｂａｇ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｏｆ　ｄｕｓｔ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎｏｄｅ　ｂａｋｉｎｇ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｔｅｎｄｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　（ＢＦＣ）．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａｃｃｏｆｉｎｇ　ｔｏ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｍｉｃｒｏ—ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｆｉｌｔｅｒ　ｂａｇ　ｗｉｔｈ　ｏｒｄｉｎａｒｙ　ｆｉｌｔｅｒ　ｂａｇ，ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｉｓ　ｎｅｗ—ｓｔｙｌｅ　ｆｉｌｔｅｒ　ｂａｇ　ｉｓ　ｓｈｏｗｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｎｏｄｅ　ｂａｋｉｎｇ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｔｅｎｄｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ（ＢＦＣ）；ｄｕｓｔ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｓｙｓｔｅｍ；ｆｉｌｔｅｒ　ｂａｇ