石灰-絮凝沉降法处理选矿废水
平江黄金洞矿业有限责任公司是一家采选冶联合企业，公司的主要生产废水为选矿废水，日排放量约1000t。该废水通过尾砂输送泵排入尾砂库沉降，溢流水直接外排。由于原水中悬浮物含量较高，且在选矿工艺中使用了含有水玻璃等起分散作用的选矿药剂，经监测悬浮物超标20倍以上，砷超标5倍以上，对环境造成极大破坏，2004年被省环保局列入限期治理项目。受该公司委托，湖南有色金属研究院对该公司选矿废水进行了处理试验研究，确定该选矿废水处理工艺为先胶体脱稳再絮凝沉降，并进行了工业应用设计。工程于2004年8月竣工，经当地环保监测部门监测，出水中的主要污染物pH<9、SS<50、As<0.1mg/L，实现废水达标排放。
1 试验部分
1.1废水水质
治理前废水水质监测结果列于表1。该废水为尾矿库溢流水，由于在选矿过程中加了硅酸钠(一种强分散剂)使矿浆中的微细泥尘形成一个很稳定的胶体分散系，在自然状态下即使静置半个月，该废水也不会澄清。该废水外观呈米汤色、浑浊，其主要污染因子为SS、As、COD，尤以SS、As为甚。要求处理后废水达到污水综合排放标准《GB8978-1996》一级标准。
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1.2试验原理
胶体的微粒处于悬浮均匀分布的状态而不被破坏，具有稳定性。胶体因分散微粒细小，布朗运动产生的扩散作用可以对抗重力而具有沉降稳定性。但因胶体又是多相分散系，拥有广阔的相间界面和巨大的自由能，其微细粒子趋向于相互结合为粗粒聚集体，因而具有聚合不稳定性。
从尾矿库出来的废水含有大量难以沉降的悬浮物，具有胶体的物理化学特性。处理该废水首先考虑通过加酸、碱或强电解质(通常使用石灰乳)，使废水中的悬浮物从稳态中解脱。废水中的As能够与多种金属形成难溶化合物，形成难溶化合物的反应大多是在较高pH值条件下进行的，因此通过加入石灰乳就可以达到既破坏废水的胶体稳定性，又同时可沉淀去除废水中的砷，然后再通过絮凝剂絮凝吸附以及对颗粒态砷的网捕，去除废水中悬浮物及其它杂质。石灰除砷的反应式如下：
Ca(OH)2+2H3AsO3----Ca(AsO2)2+4H2O
1.3试验方法
先往试验水中加入一定量的石灰乳，控制不同的反应pH值，在相同的搅拌条件下(120r/min)反应10min，然后静置沉降30min。再在六联混凝搅拌器上进行混凝试验，水量为1000mL。混凝条件为先以250r/min的转速快搅2min，再以60r/min的转速慢搅10min，然后静止沉降一段时间，以虹吸法在液面2cm处取上清液200mL进行相应指标的分析，确定最佳的反应pH值和絮凝剂用量。聚合氯化铝具有混凝性能好，生成的矾花大，投药量少，效率高，沉降快等优点。因此絮凝剂采用聚铝进行试验。
1.4试验结果
通过试验确定最佳反应pH值应≥11，试验结果分别列于表2、表3。
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从试验结果可以看出，该絮凝渣较易沉降。由于原水SS含量高，加入石灰和絮凝剂反应后5min，废水中的絮体即迅速沉降，前15min的沉降速度较快，As和SS含量随之迅速减少，20wan以后，沉降速度转慢，基本属于减速沉降；60min以后，进入压缩沉降阶段，渣水比为1：3，2h后渣水比为1：6。
2 工程部分
2.1设计方案
根据试验结果，结合企业实际隋况，设计案如下：
1.废水处理工程位于现尾砂输送二级泵房左侧。考虑到企业规模扩张，设计废水处理能力1500m3/d。
2.尾砂库溢流水通过管道输送至折流隔板反应池入口，同时加石灰乳并控制pH值≥11.0。然后加入絮凝剂PAC，加入量20mg/L。在隔板反应池中进行絮凝反应后通过配水孔自流人斜板沉淀池进行固液分离。
3.斜板沉淀池设计表面负荷q=1.54m3/m2•h，废水停留时间为2h。上清液经溢流水堰自流至清水池外排(调pH值<9)或回用至烟气脱硫系统作补充水。
4.斜板底流通过排泥沟收集后自流入泥浆池，然后通过现有尾砂输送泵输送到现有尾砂库沉淀。
2.2经济技术指标
废水处理生产运行材料消耗明细列于表4。整个工程投资约30万元，年运行费用不超过6万元。2004年l0月，当地环境监测部门对该废水治理设施进行了验收监测，结果显示其主要污染因子SS<50mg/L、As<0.01mg/L、色度5.8，远远低于污水综合排放标准((GB8978-l996》一级标准。监测结果列于表5。
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3 结论
用石灰-絮凝沉降法处理该类低含砷量、悬浮物不易沉降的选矿废水具有工程投资省、处理效果稳定可靠、运行费用低、可操作性强等特点。既可达标排放，又可以处理后净化水回用。目前，在该地区还有一些类似的选矿企业，其废水都未得到有效的治理，该方法具有较好的推广应用价值和社会环境效益。
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