含氰冶金废水的处理

       

前言

含氰废水是指含有CN-基团的工业废水,在有色金属矿物提取金银铜、氰化电镀、化工、炼焦、热处理等行业生产工艺中均排放大量的含氰废水,特别是矿物选冶生产工艺中氰化物的用量很大,在废水中CN-质量浓度较高,还含有大量的重金属、硫氰酸盐等化合物,对外界水环境污染很严重。据文献统计,每年约有近千万吨氰化物排入水体中。氰化物属于剧毒物质,CN-会与人体汇总高铁细胞色素酶结合。生成氰化高铁细胞色素氧化酶而失去氧的传递功能,在体内引起组织缺氧而窒息。氰化物对人的致死量因人而异,大约在0.5~3.5mg/kg,对其他小动物(如禽鸟等)、水生生物的致死量更小,严重威胁人、动物、水生生物的生命安全,破坏生态平衡。国家污水综合排放标准(GB 8978)1996中规定:一般企业的含氰废水质量浓度标准<0.5mg/L。尽管企业积极采用各种不同方法处理含氰废水,但仍有许多工况企业超标排放。无论技术人员还是环境管理者、企业家都在努力寻找操作简单、成本低、处理效果好的新技术和新方法。本公司研发出一种含氰冶金废水处理工艺,并成功应用于老挝阿速坡金矿废水处理项目。

项目概况

老挝含碳金精粉处理试验及建厂项目,日处理量200吨,生产工艺:金精粉全泥氰化,锌粉置换,精泥进冶炼,贫液经处理返回生产。2018年4月西安矿源有色冶金研究院技术人员通过大量试验及工作对该矿进行了试验室攻关突破,试验指标优良,经济效益巨大,2018年5月矿源团队赴海外对该项目进行建厂安装调试工作,2018年9月调试成功,并正式投产,现生产一切正常,指标稳定,受到客户认可和好评。其中贫液处理系统采用陕西水研环境科技有限公司研发的含氰冶金废水处理工艺,出水水质良好,返回前端生产系统,保证整个生产系统的稳定性,提高金属浸出率,生产效益良好。

根据实地调查、取样、测试及业主提供资料,厂区排放的生产废水水质以及出水标准如下:

含氰冶金废水处理工艺方案

贫液酸化法预处理

酸化法处理前处理设计水量300m3/d,原理是指贫液中加硫酸酸化后,铜离子及硫氰根离子以Cu2(CNS)2的形式被沉淀,加以回收,游离氰及解离出来的络合氰以氢氰酸的形式溶解在酸性溶液中,吹脱挥发的氢氰酸用强碱溶液(NaOH)吸收生成氰化钠(NaCN)溶液返回生产用于氰化浸出,减少系统前段氰化钠用量。

零排放工艺实施后,贫液不经处理循环使用,由于杂质离子不断积累,氰化指标明显下降。本项目根据实验室检测数据分析结果,确定酸化法最优处理流程。贫液中以最佳投加量加入硫酸后进过混合器打入酸化反应塔,在酸化塔中充分接触混合均匀30 min后完全反应,进入沉铜塔静置沉淀2小时,上清液进入洗涤浓密机。酸化反应器上方设置酸雾吸收塔,氰化氢气体吹脱后采用碱液进行淋洗回收氰根返回前系统,减少氰化钠用量节省成本。具体工艺流程如图1所示。                       

图1 酸化法处理贫液工艺流程图

工艺末端深度废水处理

贫液经酸化法预处理后大部分水返回前端生产系统回用,取50m3水经过深度处理后返回系统,通过少量多次置换系统水,保证整个生产系统水质稳定,确保金属浸出效果。深度处理水量小,减小企业投资运营成本。

根据出水水质要求,本工程处理工艺主要以去除污水中的氰根离子、有机物、氨氮、悬浮固体(SS)等污染物,富集水中铜、铁等重金属离子为目的。

本方案根据企业污水特点、处理标准以及类似工程运行情况分析后确定废水处理思路,工艺流程如图2所示。

图2 废水处理工艺流程图

废水首先经过机械格栅进入处理系统,格栅可以去除废水中较大粒径的悬浮物、漂浮物等杂质,出水进入隔油池,利用水和油类密度差异,通过两道挡板使水中轻油的漂浮到水面,重油重力沉降到池底,利用刮油器和潜污泵沥除油类,要使后续处理系统均衡地运行,尽量减少生产废水冲击负荷的影响,以达到理想的处理效果,则需设调节池,对废水水量进行调节并均质,使调节池提升泵始终按平均处理水量向后续处理系统供水。资料统计,调节池有效容积按6-8倍平均小时处理量计算。池末端安装排污泵2台,用于将水提升到一段破氰池,一用一备。提升泵的运行受液位浮球控制。调节池中的水位处于高液位时水泵自动启动;处于低液位时水泵自动停止。一段破氰池中设有自动加药装置,电子流量计控制,泵入双氧水充分反应,利用原水中铜离子作为催化剂,使水中氰离子快速破解。由于水体中氰根含量过高,本工艺设计二段破氰,采用臭氧氧化破氰系统,利用其强氧化性将水中氰根离子氧化分解为无毒害物质。

混凝沉淀池设有混凝剂(PAC)和絮凝剂(PAM)加药系统,通过药剂泵将混凝剂和絮凝剂分别打入水体中,池底设有曝气系统,使药剂和水体混合均匀充分反应,之后静置沉淀2小时,底部设有污泥排污泵,将底泥送到污泥浓缩池,上清液进入MBR膜处理系统,在此进行泥水分离,污泥混合液经过膜孔的高效截留可以实现优质出水效果,SS几乎监测不出。活性炭过滤器进一步吸附前级过滤中无法去除的余氯,同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质,对水中异味、胶体及色素、重金属离子等去除效果明显。

混凝沉淀池的底渣、MBR膜池的污泥排至污泥浓缩池池,经过浓缩的污泥由污泥泵提升至板框机脱水后外运,滤液排至调节池进行再处理。

核心工艺MBR膜反应器

膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor)简称MBR,是二十世纪末发展起来的新技术。它是膜分离技术和生物技术的有机结合。它不同于活性污泥法,不使用沉淀池进行固液分离,而是使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元,使水力停留时间(HRT)和泥龄(STR)完全分离。因此具有高效固液分离性能,同时利用膜的特性,使活性污泥不随出水流失,在生化池中形成8000-12000 mg/L超高浓度的活性污泥浓度,使污染物分解彻底,因此出水水质良好、稳定,出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。

本工艺选用MBR膜为日本原装进口品牌明电舍陶瓷平板膜,全膜氯化铝材质,采用外进内吸式进出水,平均孔径仅0.1μm,污染物截留效果良好,出水SS几乎为零。相较于其他膜组件,明电舍陶瓷平板膜耐药剂性高,适用pH和水温的范围广泛。膜表面平滑,不易受污染且该构造易使污染物脱落,并且膜片间隔均匀配置较宽,不易粘附夹杂物和污泥。膜片物理性牢固,断裂情况少,化学性稳定,反复使用膜清洗药剂用量少。相比于有机膜,陶瓷平板膜具有高通量,占地面积小。保存时无需特别的保养,通过采用反冲洗和自动化在线药剂清洗的方式,可减少日常维护。

总结

本公司研发的含氰冶金废水处理工艺,应用于老挝阿速坡金矿废水处理项目,处理水全部返回前端浸出系统,减少了系统中药剂的使用量,保证了生产系统的稳定性,提高了金属的浸出效果。

来源:北冶环保设备

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