生物制剂深度处理含砷、锑矿山废水

1、项目概况

湖南省某矿区存在多家锑矿采选企业及锑品冶炼企业，这些企业很长一段时间对锑矿进行大规模的开采和锑品冶炼，以多种不同的形式向环境中排放了大量的砷、锑污染物，导致矿区及附近区域的部分地下水和地表水遭受了严重的砷、锑污染，受污染水体通过吸附、沉淀、生物吸收等多途径进入土壤或河道底泥，再通过生物链转移到人体，给当地居民的生命健康和农产品安全构成了严重威胁。

2、废水主要来源及设计进出水水质

2.1 废水主要来源

经过现场勘察，废水主要来源于矿井涌水及废渣场地表径流水及渗滤水，各处废水水质浓度不一、丰水期与枯水期水量大小不一，现场取水样送检发现废水pH值为6~9范围内，主要的污染因子为砷、锑等重金属离子。废水水量经现场反复测量及核算，废水站处理规模确定为5000m3/d。

2.2 设计进出水水质

根据多次现场实际取样检测结果，并结合每个采样点位的实际水量情况，废水处理站进水水质情况如下表，经废水处理站处理后出水中的砷、锑浓度低于废水排放标准《锡、锑、汞工业污染物排放标准》(GB30770-2014)中污染物特别排放限值，具体数值见表1。

3、废水处理工艺流程

3.1 工艺选择

目前重金属废水处理最常用的方法有石灰或硫化中和沉淀法、混凝沉淀与吸附法。中和沉淀法是通过调节废水pH值，使得废水中重金属离子与OH-或S2-形成难溶于水的沉淀，再通过固液分离，最终将废水中的重金属离子去除。该方法能快速去除废水中的重金属离子，工艺简单，操作方便。但由于重金属废水“成分复杂、浓度高、重金属离子种类多、水量大”，传统化学沉淀法单一配位体无法实现废水中多金属的同时深度净化，通常情况下处理后的出水中重金属离子难以稳定，难达到国家排放标准要求、易对环境产生二次污染。混凝沉淀与吸附法对镉、砷、铅、锌等重金属离子有较好处理效果，但对危害严重的锑等离子较难脱除。该工艺对絮凝剂、活性炭等药剂消耗量大，若不调节pH值将难以去除水中的污染物，且活性炭回收困难。

生物制剂是以硫杆菌为主的复合功能菌群代谢产物与其它化合物进行组分设计，通过基团嫁接技术制备了含有大量羟基、巯基、羧基、氨基等功能基团组成的水处理剂。重金属废水通过生物制剂多基团的协同配合，形成稳定的重金属配合物，用碱调节pH值发生水解反应，由于生物制剂同时兼有高效絮凝作用，当重金属配合物水解形成颗粒后很快絮凝形成胶团，实现多种重金属离子(砷、镉、铬、铅、汞、铜、锌等)同时高效净化。生物制剂法具有重金属废水处理效果显著，抗冲击负荷强，净化高效，操作简单，运行稳定且成本低等优点。史宇驰等采用生物制剂协同氧化技术处理湖南省某多金属选矿废水，处理后废水可回用于浮选过程，节约生产过程中新鲜水的用量，经测算废水处理过程中所用药剂的费用约为0.82元/m3，算比较低。

经过对处理效果及经济性等多方面的考虑，选用生物制剂法处理成分复杂且浓度较高的砷、锑重金属废水。

3.2 工艺流程说明

废水经收集系统进入调节池均化水质水量，通过废水提升泵进入多级反应池(在一级反应池中加入生物制剂发生配合反应；在三级反应池中加入石灰乳调节体系pH值，进行充分水解，然后在四级反应池中加入PAM发生絮凝反应)，废水中的砷、锑与药剂反应后进入沉淀池实现固液分离，分离后的污泥进入储泥池，上清液进入pH调节池，加入硫酸调节废水pH值6~9后进入清水池用作生产用水回用于工业生产中或达标外排。

沉淀池的底泥经储泥池进行混合及临时储存，然后泵送至污泥浓缩池进一步浓缩，浓缩池上清液溢流至出水槽，利用浓缩池与调节池的高程差自流至调节池重新进入废水处理工艺中处理，污泥浓缩池中泥斗的污泥由压滤泵输送至压滤机进行压滤，压滤后的滤液回流至调节池内，压滤后的滤渣外运进行安全处置。详细处理工艺流程如下图1所示。

4、主要构筑物及设备

(1)调节池：通过管道将不同点位的矿井涌水及废渣场地表径流水及渗滤水输送至调节池，调节废水水量及均衡水质。调节池数量1座，钢砼结构，受现场地形条件限制，池子为多边形形状，调节池有效容积为1795m3，停留时间约8.5h，有效水深为6.2m，配3台废水提升泵，1套液位计，2套电磁流量计。

(2)反应池：多级反应池分为四格，在第一格反应池中加入生物制剂、第二格反应池加入石灰乳，第四格反应池加入絮凝剂，废水中的重金属离子与加入的药剂发生配合反应，深度脱除废水中的砷和锑等重金属离子。反应池数量1座，钢砼结构，单格反应池有效容积为65m3，停留时间约18min，有效水深为3.9m，配3台搅拌机，1套pH计。

(3)沉淀池：对絮凝后的废水进行沉淀，实现固液分离。数量1座，表面负荷1.0，水力停留时间4h，配刮吸泥机1套，出水堰板6套。

(4)pH调节池：对出水pH值进行调节，调节至6~9。数量1座，钢砼结构，有效容积为70m3，停留时间约20min，有效水深为3.2m，配1台搅拌机，1套pH计。

(5)清水池：对处理后的废水进行临时储存。数量1座，钢砼结构，有效容积为160m3，停留时间约46min，有效水深为3.2m，配回用水泵2台。

(6)污泥处理系统：污泥浓缩池对沉淀池污泥进行浓缩，污泥通过压滤泵输送至压滤间压滤机压滤，滤液回送至调节池，泥饼外运并进行安全处置。污泥浓缩池数量1座，钢砼结构，有效容积238m3，停留时间约12h，配中心传动刮泥机1套，压滤泵3台，全自动拉板厢式压滤机2台。

5、结语

(1)通过工程调试运行后，湖南某矿区采用生物制剂深度处理工艺处理含砷、锑的重金属废水，处理后出水的砷、锑浓度均低于《锡、锑、汞工业污染物排放标准》(GB30770-2014)中的排放限值，可以达标外排。

(2)生物制剂深度处理工艺可同时深度处理多种重金属离子，具有抗冲击负荷强，净化处理效率高，处理成本较低，工艺运行稳定，运营操作简单等优点运营操作简单等优点，该技术已成功应用于多个含该技术已成功应用于多个含锑、铅、锌等重金属废水的实际工程中，如康家湾铅锌金银矿选矿废水采用生物制剂协同氧化深度处理工艺处理，某铜矿的冶炼废水采用生物制剂深度处理工艺处理，均取得了良好的处理的效果，出水均能达到排放标准要求。（来源：赛恩斯环保股份有限公司）