鉛冶煉含鉈廢水處理生產(chǎn)實(shí)踐

段雄偉，周姣連，陳玉婷，譚代娣

（1.郴州市金貴銀業(yè)股份有限公司，湖南 郴州 423038；2.郴州市產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，湖南 郴州 423000）

鉈（Tl）是一種劇毒的重金屬元素，能通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)哺乳動(dòng)物的毒性遠(yuǎn)大于Hg、Pb和As等重金屬。在自然界中，鉈一般以一價(jià)及其化合物的形式穩(wěn)定存在，很難自然沉降［1～3］。環(huán)境介質(zhì)中，鉈主要來(lái)源于含鉈礦石、冶煉廢渣的風(fēng)化淋濾及冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵、廢水等。近年來(lái)，隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源的高速消耗，產(chǎn)生的含鉈廢物也越來(lái)越多，水體污染也越來(lái)越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響人民群眾身體健康。因此，含鉈廢水的防控與治理勢(shì)在必行［4］。

目前含鉈廢水的處理技術(shù)主要有化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、膜法、生物法等［5～8］。沉淀法是通過(guò)加入硫化物或者堿使水中的鉈轉(zhuǎn)化成硫化物或者氫氧化物沉淀，降低水中鉈離子濃度的方法。根據(jù)行業(yè)廢水處理工業(yè)化運(yùn)用結(jié)果，由于行成的硫化鉈沉淀粒度較小會(huì)產(chǎn)生透濾現(xiàn)象，露天存放數(shù)天后鉈含量會(huì)大幅上升，甚至高達(dá)15μg／L以上［9］，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。吸附法是采用吸附材料對(duì)水中鉈污染物進(jìn)行吸附，要求吸附材料具有較強(qiáng)的選擇性、吸附容量等。當(dāng)前應(yīng)用較多的吸附材料主要有活性炭、金屬氧化物及微生物等，但吸附法存在處理深度不高、易吸附沉淀等缺點(diǎn)。離子交換法是利用離子交換劑中的可交換離子置換廢水中的鉈離子，從而達(dá)到去除廢水中的鉈離子目的。常見(jiàn)的離子交換劑有分子篩、離子交換樹(shù)脂和沸石，能夠去除大部分重金屬，但容易受其它金屬離子的影響，選擇性不高。

綜上所述，采用上述方法不能滿(mǎn)足含鉈廢水處理后達(dá)標(biāo)排放的要求，郴州某鉛冶煉廠在現(xiàn)有工藝技術(shù)設(shè)施基礎(chǔ)上，采用中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院環(huán)境所和賽恩斯環(huán)保股份有限公司開(kāi)發(fā)的“穩(wěn)定劑調(diào)整—生物制劑配合—絮凝分離”一體化新工藝和相應(yīng)設(shè)備，進(jìn)行廢水處理。該技術(shù)凈化重金屬高效、投資及運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)便、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、效果穩(wěn)定、無(wú)二次污染。

1 郴州某鉛冶煉廠廢水概況

目前郴州某冶煉廠區(qū)待處理的廢水包括渣場(chǎng)滲濾液、還原爐冷卻水、沖渣水、廠區(qū)初期雨水、廠區(qū)地面沖洗水等，該部分廢水因與物料接觸，含有重金屬，采用“生石灰+生物制劑”法進(jìn)行處理?，F(xiàn)有廢水處理設(shè)施沒(méi)有考慮重金屬鉈的去除，為使鉈達(dá)到《湖南省工業(yè)廢水鉈污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 43／968-2014）排放限值，進(jìn)一步改善廠區(qū)附近的環(huán)境質(zhì)量，消除重金屬污染隱患，決定采用“穩(wěn)定劑調(diào)整—生物制劑配合—絮凝分離”工藝，在現(xiàn)有廢水處理設(shè)施上進(jìn)行改造。

本次改造主要針對(duì)企業(yè)冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水和初期雨水進(jìn)行深度處理，水量約為7 000 m3／d，出水水質(zhì)pH、Cd、As、Pb、Zn應(yīng)達(dá)到《鉛、鋅工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25466-2010）中的排放限值，Tl應(yīng)達(dá)到《湖南省工業(yè)廢水鉈污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 43／968-2014）中的排放限值，數(shù)值見(jiàn)表1。

表1 原水水質(zhì)及處理要求 mg／L

2 改造方案

2.1 主要改造內(nèi)容

為使冶煉廠廢水處理后滿(mǎn)足達(dá)標(biāo)要求，于2021年3月進(jìn)行總廢水站處理系統(tǒng)改造。主要改造內(nèi)容為在總廢水處理站氧化劑儲(chǔ)罐旁新增穩(wěn)定劑儲(chǔ)罐，增加穩(wěn)定劑加藥系統(tǒng)及除鉈生物制劑加藥系統(tǒng)，便于二段反應(yīng)運(yùn)行生物制劑脫鉈工藝。改造主要建構(gòu)筑物及設(shè)備清單見(jiàn)表2。

表2 總廢水處理站主要設(shè)備清單

2.2 工藝流程

改造后工藝流程如圖1所示。

圖1 總廢水處理站改造工藝流程圖

工藝流程說(shuō)明：生產(chǎn)廢水和雨水分別經(jīng)收集進(jìn)入調(diào)節(jié)池、雨水收集池進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后廢水與雨水收集池各自經(jīng)提升泵進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)緩沖池，緩沖池廢水自流至配合反應(yīng)池，在配合反應(yīng)池中加入生物制劑、氧化劑與廢水中的重金屬離子發(fā)生配合氧化反應(yīng)，生成重金屬配合物，實(shí)現(xiàn)重金屬離子的深度脫除；在水解反應(yīng)池中加入石灰乳調(diào)節(jié)體系pH值，在絮凝反應(yīng)池中加入PAM絮凝后進(jìn)入沉淀池實(shí)現(xiàn)固液分離，上清液進(jìn)入二段批次反應(yīng)池進(jìn)一步處理，在一級(jí)反應(yīng)池中加入石灰乳調(diào)節(jié)體系pH值，在二級(jí)反應(yīng)池內(nèi)投加穩(wěn)定劑調(diào)整廢水中重金屬形態(tài)，接著在三級(jí)反應(yīng)池中加入生物制劑發(fā)生配合反應(yīng)，生成重金屬配合物，然后在四級(jí)反應(yīng)池中加入少量絮凝劑進(jìn)行絮凝反應(yīng)，沉淀池底泥經(jīng)儲(chǔ)泥池臨時(shí)儲(chǔ)存后，泵至污泥濃縮池，再經(jīng)污泥中轉(zhuǎn)槽進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾渣進(jìn)行安全處置。

3 調(diào)試結(jié)果

項(xiàng)目于2021年4月中旬完成改造，在生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行調(diào)試。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)試，確定穩(wěn)定劑投加量為0.3 kg／m3，生物制劑投加量為3 kg／m3時(shí)，鉈的排放濃度能滿(mǎn)足《湖南省工業(yè)廢水鉈污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 43／968-2014）的排放標(biāo)準(zhǔn)。取七天的調(diào)試結(jié)果，見(jiàn)表3。

表3 總廢水處理站化驗(yàn)結(jié)果 μg／L

4 藥劑成本核算

該項(xiàng)目主要采用的藥劑是石灰乳、氧化劑、穩(wěn)定劑、生物制劑、PAM，藥劑用量隨原水中水質(zhì)指標(biāo)變化而變化。項(xiàng)目改造新增穩(wěn)定劑、除鉈生物制劑，其它藥劑成本未增加，這里對(duì)穩(wěn)定劑和除鉈生物制劑進(jìn)行成本核算。項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行期間藥劑成本核算見(jiàn)表4。

表4 穩(wěn)定運(yùn)行期間藥劑成本核算表

由表4可知該煉廠廢水處理站生物制劑協(xié)同脫鉈處理系統(tǒng)藥劑增加成本為5.94元／m3廢水。

5 結(jié) 論

1.廢水采用“生物制劑脫鉈處理技術(shù)”，處理工藝成熟，使得總廢水處理站能夠穩(wěn)定運(yùn)行，出水達(dá)標(biāo)。

2.生物制劑脫鉈處理技術(shù)工藝運(yùn)行穩(wěn)定，凈化高效，能夠全面降低廢水中鉈、砷等冶煉行業(yè)特征污染物的濃度，極大提升了廢水循環(huán)利用途徑。

3.生物制劑脫鉈處理系統(tǒng)藥劑整體廢水處理成本估算為5.94元／m3廢水。

4.該項(xiàng)目能較好地應(yīng)對(duì)冶煉企業(yè)復(fù)雜、多變的廢水水質(zhì)，實(shí)踐應(yīng)用性較強(qiáng)，具有一定的推廣價(jià)值。

5.通過(guò)降低廢水中鉈、砷等冶煉行業(yè)特征污染物的濃度，可有效降低排入外環(huán)境水體的重金屬總量，降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，穩(wěn)定土壤和水體環(huán)境生態(tài)功能。同時(shí)，也確保良好的企業(yè)形象，保障企業(yè)的安全生產(chǎn)。