江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦(以下簡稱德興銅礦) 在生產(chǎn)鉬、錸時會產(chǎn)生酸沉母液、酸解廢水、一二次萃取廢水和萃取洗滌水。這四種廢水混合后具有以下特點：1)酸度高，pH=1〜2；2)鹽含量高，硫酸根含量80〜100g/L；3)氨氮含量高達40〜60g/L；4)重金屬種類多，包含Cu、Pb、Zn、As等；5)COD較高，主要成分是煤油、N235和Lix984萃取劑。廢水產(chǎn)生量150〜170t/d，水質(zhì)分析結果：pH=l〜2、氨氮20〜40g/L、COD500〜1000mg/L、SO42-80〜100g/L、Cu1000〜1200mg/L、Pb30〜60mg/L、Zn10〜20mg/L、As1〜10mg/L、Ni5〜10mg/L、Mn5〜10mg/L。
1、工藝路線及依據(jù)對
于高濃度氨氮廢水，采用汽提精餾法不僅可以保證出水氨氮濃度小于10mg/L，而且可以回收氨氮制取質(zhì)量分數(shù)大于16%的氨水。采用氣浮法可有效去除懸浮油和分散油，可作為除油的預處理工藝。芬頓法是一種成熟且常用的高級氧化技術，通過產(chǎn)生輕基自由基將有機物氧化為二氧化碳和水。由于重金屬與負二價硫易生成硫化物沉淀，溶度積比氫氧化物沉淀更小，因此常采用硫化鈉除重金屬電絮凝將鋁板或鐵板作為陽極，氧化生成鋁離子或亞鐵離子，經(jīng)過水解生成氫氧化鋁或氫氧化亞鐵，再通過聚合起到混凝的作用，可以沉降部分重金屬和有機物，此外，在電流的作用下，部分有機物被氧化為二氧化碳和水。因此，針對此混合廢水，本文采用“氣浮一芬頓一沉淀一脫氨一電絮凝”工藝處理，整體工藝分為預處理單元、脫氨單元和深度處理單元，具體工藝如圖1所示。
1.1 預處理單元
廢水進入渦凹氣浮機去除懸浮油和分散油，然后進入PH1A調(diào)節(jié)槽，通過加入石灰乳調(diào)節(jié)PH=3〜4，然后進入芬頓反應槽，通過芬頓反應去除COD，之后進入pHIB調(diào)節(jié)槽，加入石灰乳調(diào)節(jié)pH=7左右，使得芬頓反應產(chǎn)生的三價鐵形成沉淀，同時石灰乳與廢水中的硫酸根反應形成硫酸鈣，廢水進入濃密機后，液體和沉淀分離，底部沉淀通過泵打入壓濾機，濾液和上清液進入PH2B調(diào)節(jié)槽，泥餅進行無害化處理。向PH2B調(diào)節(jié)槽中加入石灰乳和硫化鈉，調(diào)節(jié)pH=8.5〜9.5，攪拌使金屬生成氫氧化物沉淀和硫化物沉淀，然后進入PH2A調(diào)節(jié)槽，向PH2A調(diào)節(jié)槽中加入石灰乳，調(diào)節(jié)pH=9.5〜10.5，之后進入濃密機2，溶液在濃密機2中實現(xiàn)固液分離。
1.2 脫氨單元
濃密機2上清液進入除鈣反應槽，向除鈣反應槽中加入碳酸鈉，生成碳酸鈣沉淀，然后進入沉淀池1，沉淀池1上清液進入中間水池。在中間水池中加入阻垢劑，然后進入脫氨系統(tǒng)，在進入脫氨塔之前通過加入液堿，調(diào)節(jié)廢水pH>12，保證塔釜出水pH>12，通過精餾作用得到氨水，塔釜出水進入高效沉降器，沉淀經(jīng)過濾得到氫氧化物，上清液進入深度處理單元。
1.3 深度處理單元
上清液進入pH調(diào)節(jié)槽，通過加入硫酸調(diào)節(jié)PH=6〜7，然后進入電絮凝系統(tǒng)，陽極將鐵板氧化成亞鐵離子，與過量的負二價硫生成硫化亞鐵沉淀，陰極生成氫氣和氫氧根，過量的亞鐵離子與氫氧根生成氫氧化亞鐵沉淀，吸附廢水中的有機物，同時微小的氫氣氣泡將氫氧化亞鐵沉淀帶到液面上方。電絮凝出水進入曝氣池，使得氫氧化亞鐵氧化成氫氧化鐵，然后進入混凝反應池1，加入聚合氯化鋁，然后進入混凝反應池2，加入PAM，之后進入沉降池，上清液進入精密過濾器，然后進入保安過濾器，實現(xiàn)達標排放，沉淀進入壓濾機，泥餅進行無害化處理，濾液返回曝氣池。
2、運行效果與成本
2.1 運行效果
圖2分別為出水氨氮濃度、COD和重金屬濃度隨運行天數(shù)的變化曲線。如圖器所示，連續(xù)運行15天，出水氨氮濃度均小于10mg/L，去除率大于99.9%，裝置運行穩(wěn)定，達到GB8978—1996«污水綜合排放標準》一級排放標準。由圖2b可知，出水COD小于100mg/L，去除率大于85%，運行穩(wěn)定，也達到GB8978—1996-級排放標準。由圖2c可知，出水Cu和Pb濃度小于0.5mg/L，出水Zn、As.Ni.Mn濃度小于0.1mg/L，全部達到GB8978—1996—級排放標準。
2.2 設備投資和運行成本
設備投資包含三個系統(tǒng)，即氨氮處理系統(tǒng)、重金屬處理系統(tǒng)和COD處理系統(tǒng)。氨氮處理系統(tǒng)主要由強化解絡合精餾汽提脫氨塔、阻垢器、石灰漿化槽、原料預熱器、冷凝器、板框壓濾機、儀表和自控系統(tǒng)等組成。重金屬處理系統(tǒng)主要由板框壓濾機、高效沉降器、加藥器、精密過濾器、pH調(diào)節(jié)槽、脫鉬反應槽、電絮凝設備等組成。COD處理系統(tǒng)主要由氧化器、氣浮機、刮渣機等組成。
運行成本分析如表1所示。由表1可知，每日運行成本35404.6元，由于每日回收氨水(16%)52t，氨水(16%)價格640元/t，因此實際每日運行成本2124.6元，按照每日處理廢水160t計算，則每噸廢水處理成本為13.28元。
3、結語
本工程采用脫氨塔回收氨氮，得到氨水，實現(xiàn)了資源回收，采用石灰乳和硫化鈉使廢水中的金屬元素生成氫氧化物沉淀和硫化物沉淀，并且能去除廢水中的大部分硫酸根，與氫氧化鈉相比較，石灰可節(jié)約成本，通過渦凹氣浮機去除懸浮油和分散油，在芬頓試劑的作用下進一步去除COD，采用電絮凝和混凝使得廢水的COD得到進一步下降，最終實現(xiàn)了達標排放，運行效果穩(wěn)定。本工程具有處理效果好和運行穩(wěn)定的特點，每噸廢水處理成本為13.28元。（ >
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