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冶金高鹽含氰廢水零排放技術(shù)

  目前,黃金生產(chǎn)企業(yè)大多采用氰化法提金工藝,氰化法提金工藝在氰化貧液、洗礦和尾礦漿會產(chǎn)生大量的含氰廢水,其主要成分為CN-、SCN-、Cu(CN)42-、Fe(CN)42-、Ni(CN)42-、Zn(CN)42-等。同時由于提取過程中加入了大量的酸,中和后廢水中的含鹽量也很高。

  針對冶金廢水高含鹽、高COD和含氰的特點,處理工藝采用多種技術(shù)有機耦合,分步去除水中的膠體有機物、氰化物、金屬離子、硬度和鹽,最終達到固液分離,處理后的水返回生產(chǎn)工藝中回用,分離出來的鹽進行固廢處理。

  1、工藝和設(shè)備

  1.1 工藝優(yōu)化

  冶金廢水由于成分復(fù)雜,沒有哪一種工藝能夠低耗高效地直接解決高鹽、COD、氰化物等問題,因此將各個分步處理工藝有機耦合來處理冶金廢水是必由之路。通過對各個處理工藝進行優(yōu)化,綜合考慮處理效率和處理費用后,優(yōu)選冶金廢水處理工藝見圖1。

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  冶金廢水在調(diào)節(jié)池充分混勻后,進入臭氧發(fā)生裝置,去除水中的氰化物和部分COD,除氰后的水一部分返回浮選工藝回用,另一部分深度處理。深度處理的廢水先加堿去除水中的重金屬離子,再進一步用純堿來降低廢水中的鈣鎂硬度,經(jīng)絮凝沉淀后加酸調(diào)節(jié)pH至中性,再用蝶管式反滲透(DTRO)進行減量濃縮,DTRO的濃縮液再經(jīng)臭氧處理除氰后采用蒸汽機械再壓縮枝術(shù)(MVR)進行蒸發(fā)結(jié)晶,DTRO的淡液和MVR的冷凝水進反滲透裝置進一步脫鹽處理,反滲透的淡水返回工藝回用,濃水回原液調(diào)節(jié)池。

  1.2 設(shè)備

  在上述工藝基礎(chǔ)上,研制出一套冶金廢水處理系統(tǒng)裝置,該裝置由各個分裝置有機組合。

  1.2.1 調(diào)節(jié)池

  調(diào)節(jié)池池容1000m3,來水400m3/d,停留時間50h,調(diào)節(jié)池為鋼砼結(jié)構(gòu),內(nèi)部防腐。用于調(diào)節(jié)來水水量和水質(zhì)

  1.2.2 臭氧發(fā)生裝置

  氰化物處理的方法很多,有堿氯法、酸氯法、因科法、中和法、臭氧法、電解法、離子交換法、活性炭催化氧化法、生物法、加壓水解法等。多種方法綜合比較,優(yōu)選臭氧作為除氰的主要方法。臭氧作為一種強氧化劑,用于含氰廢水處理,不存在余氯問題,不引入其他化學(xué)藥劑,所以處理后水質(zhì)好、污泥量少、操作簡單。以空氣為原料,沒有原料供應(yīng)和運輸問題。氰的臭氧氧化包括兩個步驟:先迅速被氧化生成CNO-;然后被水解產(chǎn)生N2和CO32-。臭氧的氧化能力極強,電極電位為2.07mV,僅次于氟,可分解其他氧化劑不能分解的成分。臭氧氧化處理氰化物的化學(xué)反應(yīng)機理如下:

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  臭氧處理法消耗電能較大,因此為節(jié)約能源,除臭氧發(fā)生設(shè)備外,主要應(yīng)考慮臭氧在廢水中的分散度,延長氣、液相的接觸時間,即高效的氣-液反應(yīng)器。

  1.2.3 加藥裝置

  廢水中含鹽量很高,不僅有重金屬離子,而且硬度高,為使后續(xù)反滲透設(shè)備能夠正常穩(wěn)定地運行而不結(jié)垢,需先將廢水中的重金屬和硬度降低到一定濃度。投加的藥劑有氫氧化鈉、碳酸鈉、聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、鹽酸等。

  金屬離子在堿性條件下反應(yīng)生成沉淀物析出:

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  純堿法降低鈣硬度:

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  投加PAC和PAM使水中的微小顆粒雜質(zhì)形成大顆粒,加速沉降。加鹽酸回調(diào)pH至6~7。

  1.2.4 DTRO裝置

  DTRO與普通反滲透相比具有以下特點:(1)通道寬,膜片間通道(導(dǎo)流盤)為6mm,而普通卷式反滲透膜流道僅為0。2mm;(2)流程短,液體在膜表面的流程僅為7cm,而普通卷式反滲透膜液體表面流程為100cm;(3)湍流運行,在高壓作用下,進料液經(jīng)過導(dǎo)流盤上的凸點后形成高速湍流,在湍流沖刷作用下,膜表面不易沉降污染物,而普通卷式反滲透膜容易在網(wǎng)狀通道處形成靜水區(qū),污染物容易沉降,導(dǎo)致膜污染。

  基于以上結(jié)構(gòu)特點,DTRO對預(yù)處理要求較低,出水受預(yù)處理影響小。DTRO通過對廢水濃縮減量,可降低MVR裝置的運行負荷。

  1.2.5 MVR裝置

  MVR又稱熱泵技術(shù),是重新利用蒸發(fā)濃縮過程中產(chǎn)生的二次蒸汽的冷凝潛熱,從而減少濃縮過程中對外界能源需求的一項先進的節(jié)能技術(shù)。MVR相比于多效蒸發(fā),具有以下無可比擬的優(yōu)點,因此得到了廣泛的應(yīng)用:(1)啟動時無需消耗生蒸汽,或僅需少量生蒸汽以維持蒸汽溫度,運行成本主要為壓縮機的電耗,運行費用比其他蒸發(fā)器大幅下降;(2)結(jié)構(gòu)簡單,現(xiàn)多為單效蒸發(fā),簡化蒸汽管道系統(tǒng);(3)公用工程配套少,二次蒸汽在蒸發(fā)器中冷凝成水,無需另設(shè)冷凝器,無需使用冷卻循環(huán)水。

  2、應(yīng)用效果

  整套裝置在山東招金金合科技有限公司進行了現(xiàn)場應(yīng)用,來水為濕法氰化提金廢水,水量400m3/h,其中300m3/h除氰后返回浮選車間回用,剩余100m3/h進一步深度處理,達到零排放。原水水質(zhì)見表1。

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  2.1 臭氧除氰裝置

  含氰廢水氰化物質(zhì)量濃度在60~250mg/L,加堿調(diào)節(jié)pH到10以上,經(jīng)臭氧氧化后,氰化物質(zhì)量濃度低于20mg/L。臭氧裝置處理后的水質(zhì)見表2。

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  2.2 加藥沉降裝置

  為防止DTRO膜結(jié)垢污堵,廢水進入DTRO前需預(yù)先去除水中的重金屬和降低硬度。經(jīng)過實驗,用氫氧化鈉調(diào)節(jié)最佳pH在11時,對重金屬離子有很好的去除率,當碳酸鈉的投加量為質(zhì)量分數(shù)0.05%~0.1%時,鈣硬度有較好的去除效果,PAC的最佳投加量為10~20mg/L,PAM最佳投加量為3~5mg/L,沉降時間60~120min。處理后的水質(zhì)見表3。

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  2.3 DTRO裝置

  DTRO裝置將廢水濃縮減量,處理能力為100m3/d,運行壓力10~12MPa,回收率50%,濃水含鹽量10%~12%(質(zhì)量分數(shù)),再進一步經(jīng)臭氧氧化除氰,總氰降低到0.5mg/L以下,進MVR蒸發(fā)濃縮結(jié)晶。DTRO裝置脫鹽率大于97%,淡水電導(dǎo)率小于1500μS/cm,進入工藝用水反滲透處理裝置處理回用。

  DTRO裝置初始運行時產(chǎn)水電導(dǎo)率為1375μS/cm,產(chǎn)水量2.4m3/h,運行30d后產(chǎn)水電導(dǎo)率上升到1550μS/cm,產(chǎn)水量下降到1.8m3/h。分別用氫氧化鈉和檸檬酸進行了清洗,如圖2所示,清洗后系統(tǒng)產(chǎn)水量和產(chǎn)水水質(zhì)得到了恢復(fù)。氫氧化鈉的清洗效果優(yōu)于檸檬酸的清洗效果,分析原因為,膜的污染主要是絮凝劑所致,因此對加藥量進行了調(diào)整,調(diào)整后運行正常。

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  2.4 MVR裝置

  MVR裝置設(shè)計處理能力50m3/d,冷凝水含鹽量小于200mg/L,與工藝用水反滲透處理裝置淡水混合回用,結(jié)晶鹽固廢單獨處理。MVR裝置每次停機前用淡水沖洗管路,每個月用酸堿清洗一次,防止設(shè)備結(jié)垢污堵。

  3、費用分析

  該工程的運行費用主要包括電費和藥劑費,見表4和表5。

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  從表4和表5可知,高鹽含氰廢水處理直接運行成本為56.77元/噸,其中電費為51.90元(電費按0.6元/度計),藥劑處理成本4.87元。

  4、結(jié)論

  采用耦合工藝處理高鹽含氰廢水達到了零排放,系統(tǒng)總投資1125萬元,其中深度處理每噸水運行費用56.77元。臭氧氧化能力強,破氰的同時去除了大部分的COD。DTRO將質(zhì)量分數(shù)5%的高鹽水減量濃縮到10%以上,減少了后面MVR的蒸發(fā)費用。MVR是目前蒸發(fā)結(jié)晶運行費用較低的工藝,在最近幾年得到了普遍的應(yīng)用。該組合工藝方法適用于20~200mg/L的含氰高鹽廢液的零排放處理,運行費用較其他方法低,COD和氰化物去除率高,廢水處理后可循環(huán)應(yīng)用,解決了行業(yè)難題。目前,冶金行業(yè)的高鹽含氰廢水水量大、毒副作用強,如果得不到有效的處理,將會對人體和環(huán)境造成極大的危害。項目工藝成功應(yīng)用于山東招金金合科技有限公司的冶金廢水處理,取得了良好的效果。( >

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