申请日2016.04.28
公开(公告)日2016.08.17
IPC分类号C02F9/04; C02F103/10; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种含砷锑氰矿山废水处理方法，该方法针对黄金矿山井下废水，采用向井下废水投加脱砷锑剂和氧化剂，使废水中的砷、锑、铅、镉等重金属生成难溶的化合物沉淀去除;然后继续加入氧化剂使残余的脱砷锑剂生成难溶的化合物沉淀，并去除大部分CN‑，利用絮凝剂(或3#絮凝剂)的网捕和吸附作用实现渣水快速分离。然后通过向前段处理水中投加pH调整剂和絮凝剂(或3#絮凝剂)进行混凝处理，进一步去除废水中的重金属和氟等污染因子，水处理污泥进行安全处置;清水经过调pH值、氧化、吸附等处理后;处理水的铅、镉、砷、锑、COD、CN‑指标可稳定达到《污水综合排放标准》(GB 8978‑1996代替GB 8978‑88)规定的限值，并可达到《地表水环境质量标准》(GB3838‑2002)Ⅱ类水质标准，从而实现井下废水资源化。
权利要求书
1.一种含砷锑氰矿山废水处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将井下废水收集后进行初沉和均质处理，去除大颗粒物体和金属矿物颗粒，使井下废水水质和水量保持稳定;
(2)向经步骤(1)处理后的废水中投加脱砷锑剂，并加入氧化剂A，控制pH值为6～9，使废水中的砷、锑等污染物与脱砷锑剂反应，生成的难溶化合物进入到水处理渣中;脱砷锑剂的投加量为1.0～2.0g/L废水;
(3)向经步骤(2)处理后的废水中继续加入氧化剂A，将步骤(2)中残余的溶解度较大的含砷、含锑离子转化成难溶的化合物;将步骤(2)中残余的脱砷锑剂转化为难溶化合物进入到水处理渣中;同时去除部分氰化物;氧化时间30～60min;所述氧化剂A的加入量为20～500mg/l;
(4)向经步骤(3)处理后的废水中投加絮凝剂进行混凝处理，再通过沉降实现渣水分离，处理污泥经脱水后进行按照危险废物处置要求建库暂存或外售进行综合利用;混凝处理时间5～10min，沉淀时间为30～60min;所述絮凝剂的投加量为0.1～1.0mg/L废水;
(5)向经步骤(4)处理的废水中投加pH调整剂A进行废水pH值调整，同时投加混凝剂进行混凝处理，混凝处理时间为10～30min，混凝处理后的沉淀时间为30～60min，控制pH值范围为10～11.5;处理污泥经脱水后进行按照危险废物处置要求进行安全处置，处理水则直接回用于选矿或进入下一步处理;所述混凝剂的添加量为0.1～1.0mg/l;
(6)向经步骤(5)处理的废水中投加pH调整剂B，将废水PH值调整至8.0～9.0;
(7)向经步骤(6)处理的废水中投加氧化剂B进行氧化处理，氧化剂B的投加量为5-20mg/L废水，氧化时间为30～60min;
(8)将经步骤(7)处理的废水经多孔介质吸附过滤器处理后排放，或进行深度处理后进行资源化利用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述脱砷锑剂为硫酸铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、氯化铁、氯化亚铁、硝酸铁中的一种或几种的复配物。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述氧化剂A为空气、氧气、双氧水、臭氧中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述絮凝剂为聚丙烯酰胺或3#絮凝剂。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述pH调整剂A为消石灰、石灰乳、氧化镁、电石渣中的一种或几种的复配物。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)所述pH调整剂B为硫酸、盐酸中的至少一种。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(7)所述氧化剂B为氯气、次氯酸、二氧化氯、臭氧中的至少一种。
说明书
一种含砷锑氰矿山废水处理方法
技术领域
本发明涉及一种矿山废水处理方法，具体涉及黄金矿山采矿废水处理方法。
背景技术
我国是黄金生产大国，金在矿石中的品位较低，一般吨矿石中只有几克到几十克的金，金常与铅、锑、砷伴生，黄金矿山开采过程中通常需要进行地下开采，采矿废水指矿山开采过程所形成的废水，地下采掘工程废水主要来源于蓄水层涌入或渗入矿井的水和地表降水、采矿工艺过程生产的废水、地表降水，井下废水通常含有悬浮物、铅、锑、砷等重金属离子。
长期以来，从矿石中提金常采用氰化提金工艺，例如全泥氰化-碳浆/锌粉置换工艺、金精矿氰化-碳浆/锌粉置换工艺、堆浸-碳吸附工艺等，在选矿和浸金作业过程中会产生大量含氰化物、铅、砷、锑等重金属的废渣、废液和尾矿浆。这些含氰废物如果不及时进行有效收集处置，随意排放会造成严重的环境污染，废水和废渣中含有的氰化物、铅、砷、锑等重金属会进入到土壤和地下水体中，造成区域地下水和土壤严重污染。
长期以来，我国黄金矿山井下废水处理设施不完善，井下废水通常采取简单沉淀、混凝沉淀处理后排放或作为矿山选矿工艺用水，处理水水质一般都难以达到相应得排放标准。
某矿业公司在金矿开采过程中，产生大量的含砷、锑和氰化物等污染物的井下废水，其pH值约6.5～8.5，因其选矿作业不能将该井下废水全部利用，该井下废水未经有效处理直接排放，会对周边环境造成严重污染。
目前国内对黄金矿山井下废水处理，主要采取化学沉淀法，对含砷锑等重金属井下废水处理通常采用石灰-硫酸亚铁联合处理法、石灰-电化学絮凝法、石灰-聚合硫酸铁法、石灰-聚合氯化铝法、硫化钠-石灰法等，井下废水经过处理后可回用于选矿作业，井下废水经处理后外排水质一般可以达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996代替GB8978-88)规定的限值。
本发明所述黄金矿山废水是复杂含砷锑金矿井下采矿作业产生的，主要来源于蓄水层涌入或渗入矿井的水和地表降水、采矿工艺过程生产的废水、地表降水等，通常是大量的悬浮物、砷、锑、铅、锌等重金属和氟、氨氮等污染因子，由于矿区历史上曾进行过氰化提金，区域地下水受到严重污染，导致进行井下废水中CN-严重超标，水质十分复杂。
随着我国国民经济持续发展，许多黄金矿山进入到西部地区进行黄金开采，西部地区生态脆弱，环境敏感，随着国家对环境保护要求逐步加强，国家和地方政府对这些环境敏感区域废水排放规定了更严格的排放要求，因此采用常规的化学沉淀法处理井下废水，处理水水质难以符合当地环保部门规定的要求(如《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类水质标准)，因此开发具有针对性、适用性、处理效果好、处理成本低的井下废水处理工艺和方法，是提高水资源利用效率、节约水资源、保护环境的重要措施。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种黄金矿山含砷锑氰井下废水处理方法。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述黄金矿山含砷锑氰井下废水处理方法包括如下步骤：
(1)将井下废水收集后进行初沉和均质处理，去除大颗粒物体和金属矿物颗粒，使井下废水水质和水量保持稳定;
(2)向经步骤(1)处理后的废水中投加脱砷锑剂，并加入氧化剂A，控制pH值为6～9，使废水中的砷、锑污染物与脱砷锑剂反应，生成的难溶化合物进入到水处理渣中;脱砷锑剂的投加量为1.0～2.0g/L废水;
(3)向经步骤(2)处理后的废水中继续加入氧化剂A，将步骤(2)中残余的溶解度较大的含砷、含锑离子转化成难溶的化合物;将步骤(2)中残余的脱砷锑剂转化为难溶化合物进入到水处理渣中;同时去除部分氰化物;氧化时间30～60min;所述氧化剂A的加入量为20～500mg/l;
(4)向经步骤(3)处理后的废水中投加絮凝剂进行混凝处理，再通过沉降实现渣水分离，处理污泥经脱水后进行按照危险废物处置要求进行安全处置;混凝处理时间5～10min，沉淀时间为30～60min;所述絮凝剂的投加量为0.1～1.0mg/L废水;
(5)向经步骤(4)处理的废水中投加pH调整剂A进行废水pH值调整，同时投加混凝剂进行混凝处理，混凝处理时间为10～30min，混凝处理后的沉淀时间为30～60min，控制PH值范围为10～11.5;处理污泥经脱水后进行按照危险废物处置要求进行安全处置，处理水则直接回用于选矿或进入下一步处理;所述混凝剂的添加量为0.1～1.0mg/L废水;
(6)向经步骤(5)处理的废水中投加pH调整剂B，将废水PH值调整至8.0～9.0;
(7)向经步骤(6)处理的废水中投加氧化剂B进行氧化处理，氧化剂B的投加量为5～20mg/L废水，氧化时间为30～60min;
(8)将经步骤(7)处理的废水经多孔介质吸附过滤器处理后排放，或进行深度处理后进行资源化利用。
优选地，步骤(2)所述脱砷锑剂为硫酸铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、氯化铁、氯化亚铁、硝酸铁中的一种或几种的复配物。
优选地，步骤(3)所述氧化剂A为空气、氧气、双氧水、臭氧中的至少一种。
优选地，步骤(4)所述絮凝剂为聚丙烯酰胺或3#絮凝剂。
优选地，步骤(5)所述pH调整剂A为消石灰、石灰乳、氧化镁、电石渣中的至少一种或几种的复配物。
优选地，步骤(6)所述pH调整剂B为硫酸、盐酸中的至少一种。
优选地，步骤(7)所述氧化剂B为氯气、次氯酸、二氧化氯、臭氧中的至少一种。
黄金矿山采矿作业产生的井下废水中含有大量悬浮物，铅、锑、砷等重金属离子，同时由于矿区曾经进行过氰化浸金作业，导致区域地下水被污染，井下废水中含有大量的氰化物，该井下废水经过处理后，能迅速实现渣水分离，处理水中砷、锑、氰等指标可稳定达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996代替GB 8978-88)规定的限值，并可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类水质标准限值，同时符合选矿工艺要求，可以有效实现井下废水资源化。
下面对本发明作进一步说明：
本发明针对黄金矿山井下废水中悬浮物含量高，含铅、锌、砷、锑等重金属和CN-等污染因子，外排时会造成区域环境污染，提供一种经济、适用、处理成本低的井下废水处理新方法，井下废水处理后可用作选矿工艺用水，处理水的铅、砷、锑、COD、CN-等指标可稳定达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996代替GB 8978-88)规定的限值，并可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类水质标准限值要求。
本发明所述含砷锑氰矿山废水处理方法是针对黄金矿山井下废水，采用向井下废水投加脱砷锑剂和氧化剂，使废水中的砷、锑、铅、锌等重金属生成难溶的化合物沉淀去除;通过氧化剂使残余的含砷锑及，脱砷锑剂生成难溶的化合物沉淀，并去除大部分CN-，利用混凝剂(聚丙烯酰胺)的网捕和吸附作用实现渣水快速分离。然后通过向前段处理水中投加pH调整剂A和混凝剂(聚丙烯酰胺)进行混凝处理，进一步去除废水中的重金属离子和氟等污染因子，水处理污泥进行安全处置;清水经过调pH值、氧化、吸附等深度处理后，处理水的铅、砷、锑、镉、COD、CN-等指标可稳定达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996代替GB8978-88)规定的限值，并可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类水质标准限值要求，从而实现井下废水资源化。
本发明的技术原理为：
1、对井下产生的废水进行初沉均质处理，使废水成分保持稳定，并将废水中较大颗粒的悬浮物去除，减轻后续处理压力。
2、向废水中投加脱砷锑剂，利用脱砷锑剂中Fe2+、Fe3+与砷、锑等污染物进行反应，生产难溶的化合物进入到水处理渣中而去除，反应式如下：
(1)脱砷
Fe3++AsO43-=FeAsO4↓
H3AsO4+8Fe(OH)3=Fe2O3。As2O3。5H2O↓+H2O
(2)脱锑
2SbS33-+3FeSO4=Sb2S3↓+3FeS+3SO42-
2SbO33-+3FeSO4=Sb2O3↓+3FeO+3SO42-
3、通过氧化剂的作用，将亚砷酸离子、亚锑酸离子转化成砷酸、锑酸离子;并将废水中残余的脱砷锑剂中Fe2+转化成Fe3+，生成难溶的氢氧化铁沉淀，通过氢氧化铁絮状沉淀的网捕、桥架、吸附作用，去除废水中的Pb、Zn、Cd、As、Sb等氢氧化物颗粒。反应式如下：
Fe2++O2=Fe3++e
AsO33-+H2O2=AsO43-+H2O
Fe(OH)2+O2=Fe(OH)3↓
Fe3+3OH-=Fe(OH)3↓
Fe(OH)3+AsO33-=Fe AsO3↓+3OH-
Fe(OH)3+AsO45-=Fe SbO4↓+3OH-
Fe(OH)3+SbO33-=Fe SbO3↓+3OH-
Fe(OH)3+SbO45-=Fe SbO4↓+3OH-
4、絮凝剂(聚丙烯酰胺或3#絮凝剂)主要发挥电性改变作用，与氢氧化铁絮状物一起作用，通过网捕、桥架、吸附作用使废水中的Pb2+、Zn2+、Cd2+、As、Sb等的氢氧化物颗粒一起沉降下来，进入水处理渣中实现去除。
5、向前段处理水中投加pH调整剂和絮凝剂，将废水pH值调整到10～11.5，使废水中残余的铅、锌、镉等重金属离子生成难溶氢氧化物如氢氧化锌/铅/镉;废水中氟离子与Ca2+、Mg2+生成难溶化合物氟化钙/镁;Fe2+转化成Fe3+并生成难溶氢氧化铁沉淀，在絮凝剂(3#絮凝剂)的吸附、网捕等作用实现渣水分离。反应式如下：
Ca(OH)2+Me2+=Ca2++Me2+(OH)2↓，Me2+指Pb、Zn、Cd、Fe等。
Ca2++2F-=Ca F2↓
Mg2++2F-=Ca F2↓
Fe(OH)2+O2=Fe(OH)3↓
6、液氯、氯气、次氯酸、二氧化氯、臭氧等氧化剂具有很强的氧化性，可以通过氧化剂的氧化作用有效去除废水中的氰(CN-)和COD等有机类污染物，反应式如下：
(1)次氯酸
CN-+ClO-+H2O=CNCl+OH-;
CNCl+2OH-=CNO-+Cl-+H2O;
CNO-+2H2O=CO2+NH3+OH-;
2CNO-+3ClO-=CO2+N2+3Cl-+CO32-;
(2)二氧化氯
2ClO2+5CN-+2OH-=2Cl-+5CNO-+H2O
2ClO2+5CN-+H2O=2Cl-+3CNO-+2HCNO
2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2↑+N2↑
2CNO-+H2O=2CO2↑+N2↑+OH-;
7、采用多孔介质作为吸附载体，使废水中的残留的二氧化氯吸附到吸附载体中，通过二氧化氯氧化和载体吸附作用，使废水中悬浮物、COD、CN-等污染因子得到进一步降解和去除。
8、处理水PH值、铅、锌、砷、锑等重金属、COD、CN-、F-等指标可稳定达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996代替GB 8978-88)规定的限值，并可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类水质标准限值要求。
本发明的方法针对黄金矿山井下废水悬浮物含量高，含有砷、锑、铅、锌等重金属，及氰、氟等污染因子进行处理，工艺路线简洁，原料来源广泛、处理成本低。通过此工艺方法处理后的水，有害物质去除率高，各项指标良好，能稳定的达到国家污水排放标准，可以大幅度消减重金属、氰等污染物的排放;处理水可全部回用于选矿作业，有效实现井下废水资源化，是一种值得推广应用的井下废水处理新方法。
