南京棲霞山鋅陽礦業(yè)有限公司選礦廢水處理與綜合利用試驗研究報告

1、南京棲霞山鋅陽礦業(yè)有限公司選礦廢水處理與綜合利用試驗研究報告廣東工業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院二00七年六月1項目名稱：南京棲霞山鋅陽礦業(yè)有限公司選礦廢水處理與綜合利用試驗研究報告項目完成單位：廣東工業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院協(xié)作單位： 南京棲霞山鋅陽礦業(yè)有限公司課題負責人：孫水裕 參加試驗人員：戴文燦 宋衛(wèi)鋒 謝武明龍壽來 舒生輝分 析 人 員：劉敬勇 張俊浩 37目 錄第一章 前言11.1試驗研究的背景、目的和要求11.2試驗研究應達到的技術指標和參數(shù)21.3本研究采用的思路及方案2第二章 試驗研究方法42.1 試驗用廢水42.2 試驗所用化學藥劑62.3 試驗用儀器設備62.4 試驗原則工藝流

2、程72.4.1 廢水化學沉淀原則流程圖72.4.2 廢水混凝沉淀原則流程圖72.4.3 廢水超濾原則流程圖82.5 水質監(jiān)測方法82.5.1 CODCr快速測定法82.5.2 水質濁度的測定92.5.3 總不可濾殘渣(SS)(濾紙重量法)112.5.4 廢水中SO42-的測定-鉻酸鋇分光光度法122.5.5 廢水中氯化物的測定-硝酸銀滴定法132.5.6 廢水中鋁離子的測定132.5.7 廢水中其它金屬離子的測定152.6.混凝實驗條件分析15第三章、試驗結果及分析163.1硫尾水試驗研究163.1.1 Na2CO3加入量試驗163.1.2 明礬對廢水中重金屬離子的影響173.1.3 明礬和P

3、AM對廢水中重金屬離子的影響173.1.4 混凝沉淀處理效果試驗183.1.5 濁度試驗結果193.1.6 最佳試驗條件下的效果203.1.7 小結203.2尾礦水試驗研究213.2.1 Na2CO3最佳的加入量試驗223.2.2 濁度試驗結果223.2.3 最佳試驗條件下的效果233.2.4 小結233.3充填溢流水的試驗研究233.3.1 確定Na2CO3最佳的加入量243.3.2 濁度試驗結果243.3.3最佳試驗條件下的效果253.3.4小結253.4混合水的化學沉淀、混凝和超濾試驗263.4.1 確定Na2CO3最佳的加入量263.4.2 濁度試驗結果273.4.3最佳試驗條件下的效

4、果273.4.4小結273.5鋅精礦水的化學沉淀、混凝和超濾試驗283.5.1 確定Na2CO3最佳的加入量283.5.2 濁度試驗結果293.5.3 最佳試驗條件下的效果293.5.4 小結293.6硫精礦水的化學沉淀、混凝和超濾試驗303.6.1 確定Na2CO3最佳的加入量303.6.2 濁度試驗結果313.6.3 最佳試驗條件下的效果313.6.4小結32第四章、結論：334.1廢水水質分析結果334.2凈化處理試驗研究結果334.3生產廢水綜合利用方案和處理工藝354.4運行成本分析35第一章 前言 1.1試驗研究的背景、目的和要求南京棲霞山鋅陽礦業(yè)有限公司選廠目前生產規(guī)模為日處理1

5、300 噸原礦，浮選產出鉛、鋅、硫鐵、銅礦四種精礦，硫尾磁選產出錳精礦，選廠每天產出選礦廢水約5500 m3左右。 2000年廣東工業(yè)大學受南京棲霞山鋅陽礦業(yè)有限公司的委托進行了選礦廢水凈化處理與回用的試驗研究，當時的選廠每天產出選礦廢水約3000 m3左右。于2001年4月12日建成了日處理3500m3/d的廢水處理回用系統(tǒng)，系統(tǒng)一直正常運行，實現(xiàn)了凈化處理后的選礦廢水的全部回用。但隨著近年來選廠處理規(guī)模的不斷擴大和工藝流程不斷改進及選礦精礦產品的增加，選礦廢水的量已從原來的3500m3/d增加到現(xiàn)在的5500m3/d，廢水種類增多，不同種類廢水的水質變化較大，選礦過程各個作業(yè)對回用廢水水質

6、的要求也有明顯不同?，F(xiàn)有廢水處理回用系統(tǒng)已不能滿足選廠要求，主要存在以下幾個問題：（1）選廠現(xiàn)在每天用水量大約為7000m3/d，其中新鮮補加水量1600m3/d，加回水用量5400m3/d，每天尚有500600m3/d的回水不能回用，造成回水過剩的主要原因是回水不能回用陶瓷過濾機脫水過程，而要使用較多的新鮮補加水（600 m3/d）。因為回水的pH較高，回水中含有較高濃度的鈣、鎂、鐵等離子，及含有較高濃度的固體懸浮物和微細膠體，回用會導致陶瓷過濾機濾板微孔的堵塞，影響陶瓷過濾機的作業(yè)。（2）現(xiàn)有的選礦廢水處理及回用系統(tǒng)能力不足，設計的處理能力為3500m3/d，而現(xiàn)在實際的處理大約5500

7、m3/d，導致混凝沉淀過程時間偏短，沉淀效果不佳，出現(xiàn)跑渾。（3）井下充填沉淀溢流水有時跑渾，廢水中有時帶有尾礦，進入廢水處理及回用系統(tǒng)。（4）廢水凈化處理程度需加深，進一步降低回用水的CODcr值，減少廢水回用對選礦過程的影響。為此，南京棲霞山鋅陽礦業(yè)有限公司再次委托廣東工業(yè)大學對公司選礦廢水處理與綜合利用進行試驗研究，目標是在現(xiàn)有生產規(guī)模和生產工藝條件下，擴大廢水凈化處理和回用的能力，減少新鮮補加水的用量，最終實現(xiàn)全部選礦廢水（約5500 m3/d）的分質高效合理利用，實現(xiàn)礦山廢水的零排放。同時試驗研究結果要作為設計新的廢水凈化處理和回用系統(tǒng)（處理能力約3000 m3/d）的依據(jù)。具體研究

8、要求如下（1）進行礦山生產廢水水量的考查和水質分析，查明廢水回用影響陶瓷過濾機過濾和選礦過程的水質成份及含量；（2）進行選硫尾礦廢水等低pH廢水的凈化處理試驗，處理后出水水質能達到陶瓷過濾機脫水過程用水水質的要求，使過濾過程不再用煉油廠水；處理后出水水質能達到磁選過程用水水質要求；（3）在實驗室研究基礎上，進行低pH廢水凈化處理和處理后出水回用于陶瓷過濾機過濾和磁選過程的工業(yè)試驗；（4）現(xiàn)有的廢水處理系統(tǒng)主要用來處理高pH廢水，在現(xiàn)有凈化處理基礎上，要進一步強化處理效果，進一步降低高pH回用水的COD值，減少高pH廢水回用對選礦過程的影響。（5）進行礦山井下廢水處理工藝的試驗研究。（6）綜合制

9、定鉛鋅礦山生產廢水綜合利用方案和處理工藝。 1.2試驗研究應達到的技術指標和參數(shù)新研究的低pH廢水凈化處理工藝，出水水質能達到陶瓷過濾機脫水過程用水水質和磁選過程用水水質的要求，既能解決現(xiàn)有廢水系統(tǒng)處理能力不足問題，又能解決現(xiàn)有多出500-600M3/d的回水的問題，在保證選礦指標和精礦過濾效率不降低的前提下，選礦廢水實現(xiàn)全部回用和零排放。以提高廢水回用率和清潔生產為前提，以提高經(jīng)濟效益為目標，提出合理的綜合利用礦山廢水的工藝流程。1.3本研究采用的思路及方案 從清潔生產技術出發(fā)，針對目前現(xiàn)廠存在的問題，本研究立足于簡便、實用、高效、經(jīng)濟的原則，提出如下研究思路及方案。（1）針對每天尚有500

10、600m3/d的回水不能回用，通過對現(xiàn)有低pH廢水廢的進一步凈化處理，處理量為6001000m3/d，出水水質達到陶瓷過濾機脫水過程用水水質的要求，不再用煉油廠水，從而做到廢水全部回用，達到廢水零排放。處理的技術路線是加適量的Ca、 Fe、 Mg的沉淀劑和混凝劑進一步的混凝沉淀，然后根據(jù)需要加砂濾和超濾作業(yè)。（2）針對系統(tǒng)處理能力不足問題，建議設計一個處理低pH廢水平行的處理系統(tǒng)，新系統(tǒng)不需要再建調節(jié)池和污泥濃縮池，新系統(tǒng)的處理能力為3000 m3/d。 （3）針對井下充填沉淀溢流水有時跑渾的問題，要加強管理降低跑渾，最好在進入廢水處理系統(tǒng)前再沉淀一次。（4）針對加深廢水凈化處理程度的問題，可

11、通過采用高效的混凝沉淀劑提高處理效果。其基本技術路線是：對于低pH廢水，由尾礦濃縮水、尾礦過濾水、充填溢流水、硫精礦濃縮水和錳精礦濃縮水混合，采用Na2CO3化學沉淀去除水中Ca2+、Mg2+等離子，然后用明礬（或PAC）+PAM混凝沉淀，混凝沉淀出水采用超濾的工藝流程，超濾出水回用于陶瓷過濾機脫水過程和磁選過程；對于高pH廢水，由鋅精礦水、鋅尾濃縮水和鉛精礦水混合，用明礬（或PAC）+PAM混凝沉淀，混凝沉淀出水用活性炭吸附的工藝流程，經(jīng)這一工藝處理后的廢水回用于生產而不會對浮選指標造成不利影響，由于活性炭的用量調整可以改變廢水中剩余浮選藥劑的量，通過調整活性炭的用量來控制浮選過程，使浮選過

12、程更易控制。第二章 試驗研究方法2.1 試驗用廢水試驗研究用的廢水是由南京棲霞山鋅陽礦業(yè)有限公司選礦廠各作業(yè)廢水產出點取得的實際選礦廢水，混合廢水是按各種廢水實際水量大小的比例混合而成，各種實際廢水的水質監(jiān)測結果見表2-1和2-2。表2-1 南京棲霞山鋅陽礦業(yè)有限公司選廠各種實際廢水水質測定結果（mg/L)水樣硫尾水B硫精礦水鋅精礦水尾礦水充填溢流水南煉水pH5.885.9212.266.195.827.66CODCr397.89391.27473.13353.69382.43濁度（度）85.9330.010.4922.2428.142.05SS942164970134806190SO42-4

13、2.65123.78203.8768.61137.131.76Ca2+（搖勻）743.3704.51115.1853.71689.84125.8Ca2（上清液）629.41685.171059.95727.6682.768.29Mg2+（搖勻）86.2281.064.7683.5570.9117.9Mg2+（上清液）83.975.73.648.366.716.09Pb2+1.861.3234.123.331.62Zn2+2.413.052.162.542.410.15Cu2+0.070.260.110.030.03TFe4.660.810.390.450.390.34TCr1.060.05Cd

14、2+0.020.030.040.010.02Cl-96.97324.485.87192.94165.454.0Al表2-2南京棲霞山鋅陽礦業(yè)有限公司選廠各種實際廢水水質測定結果（mg/L)水樣硫尾水A鋅尾水鉛精礦水錳精礦水井下水總回水pH5.6211.455.546.127.775.83CODCr400.12360.32201.16265.27360.32濁度（度）59.5210.1211.3711.383.612.61SS244340780830796294SO42-32.9741.45203.52138.66416.4686.59Ca（搖勻）842.11957.3682.6785.7428

15、2.7785.9Ca（上清液）723.8879.3673.75719.6185.04730.92Mg（搖勻）110.8613.1837.2933.1530.1141.89Mg（上清液）87.15.829.731.229.937.6Pb2.287.829.212.770.020.66Zn2.461.233.392.240.161.19Cu0.090.110.020.060.13Fe7.732.01.081.050.110.36Cr0.03Cd0.010.01Cl98.77286.9195.47124.1619.99144.96Al0.17注：“”如果是重金屬離子含量就表示用原子吸收光譜法未檢出；

16、其它數(shù)據(jù)就表示含量極低，可以忽略。 由表2-1和表2-2可知，實際選礦廢水中Ca含量都特別高，pH基本上處于中性偏低，鋅精礦水和鋅尾水除外，廢水中CODCr值均在400mg/L左右。同時Cu、 Cr、 Cd、 Al等重金屬離子含量都比較低，均達到國家排放標準。鋅精礦水的pH值、CODCr、SS、 SO42-、Cl-、Ca濃度、Pb濃度、Zn濃度都遠遠超過國家排放標準，水質的各項指標較差：pH值最高(12.26)、CODCr值最高（473.13mg/L）、SS值最高（970mg/L）、 SO42-含量最高（203.87mg/L）、Cl-濃度（85.87mg/L）、Ca含量最高（1115.1mg/

17、L）、Pb含量最高（34.12mg/L）、Zn含量為（2.16mg/L），但Mg含量和濁度最低，均低于南煉水。同時南煉水各水質相對其它廢水而言最好，井下水水質也較好。硫尾水比較混濁,濁度為最高的85.93度。 由表2-2可知，鉛精礦水中Pb和Zn含量較高；鋅尾水水質與鋅精礦水水質類似；硫精礦水中Cl-含量最高（324.4mg/L）。 （1）導致廢水中pH值偏高的原因是在選鋅礦過程中加入了石灰；（2） 鉛精礦水和鋅精礦水中鉛含量偏高的原因主要是由于在添加石灰造成的高堿條件下，方鉛礦（PbS）表面容易氧化成PbSO4而進入浮選礦漿中，鋅含量相對偏低是因為閃鋅礦（ZnS）表面不易氧化成ZnSO4；（

18、3）造成廢水中CODCr值較高的原因主要是廢水中殘留的有機浮選藥劑，如捕收劑丁基黃藥、苯胺黑藥、乙硫氮和松醇油，其次是無機的亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽等還原性物質的存在。這些無機還原性物質存在一是由于在鉛浮選過程中加了一定量的Na2SO3,二是硫化礦物自身在浮選充氣條件下，其中S2-氧化成S2O32-、SO32-等；（3）固體懸浮物（SS）和濁度較高歸因于廢水中有大量的不易下沉的微細礦粒和化學反應生成的交替沉淀物。2.2 試驗所用化學藥劑試驗用化學藥劑見表2-3。表2-3 試驗用化學藥劑及用途藥劑名稱性質用途無水碳酸鈉固體，分析純沉淀劑聚合硫酸鐵固體，含鐵20，工業(yè)純混凝劑聚合氯化鋁固體，工業(yè)純混凝

19、劑硫酸鋁鉀固體，化學純混凝劑聚丙烯酰胺固體，工業(yè)純，非離子型助凝劑硫酸肼固體，分析純配濁度標準液六次甲基四胺固體，分析純配濁度標準液硫酸汞固體，分析純掩蔽劑硫酸銀固體，分析純催化劑濃硫酸液體，分析純配制試劑重鉻酸鉀固體，分析純消化液硫酸鋁鉀固體，分析純消化液鉬酸胺配濁度標準液消化液2.3 試驗用儀器設備試驗用試驗儀器見表2-4。表2-4 試驗儀器及其用途儀器設備用途儀器設備用途pH計測定pH值原子吸收光譜儀測定重金屬濃度磁力攪拌器攪拌超濾過濾機超濾過濾電子天平稱量離子色譜儀測定陰離子濃度721分光光度計測定CODCr和濁度空壓機抽真空消解裝置消解CODCr快速測定儀測定CODCr2.4 試驗原

20、則工藝流程廢水凈化處理試驗，主要包括化學沉淀實驗、混凝沉淀實驗和超濾實驗，其原則工藝流程見圖2-1、2-2、2-3。2.4.1 廢水化學沉淀原則流程圖取廢水于燒杯中加入1的Na2CO3溶液磁力快速攪拌2分鐘靜沉30分鐘后取上清液測定圖2-1廢水化學沉淀原則流程圖2.4.2 廢水混凝沉淀原則流程圖取廢水于燒杯中加入1的Na2CO3溶液投加混凝劑快速攪拌1分鐘投加PAM快速攪拌30秒攪拌機慢速攪拌5分鐘靜沉30分鐘取上清夜測定圖2-2：廢水混凝沉淀原則流程圖2.4.3 廢水超濾原則流程圖取靜沉30分鐘后的硫尾水上清液0.80m的濾膜過濾0.65m的濾膜過濾0.45m的濾膜過濾0.22m的濾膜過濾測

21、定濁度測定濁度測定濁度測定濁度圖2-3：廢水超濾原則流程圖2.5 水質監(jiān)測方法2.5.1 CODCr快速測定法儀器有：多功能CODCr消解裝置（廣東省環(huán)境保護儀器設備廠生產）；721光柵分光光度計；3厘米比色皿；25mL消解管、移液管（1mL、3mL、5mL、10mL）。校準曲線的制備：以Y軸代表標準溶液的濃度，X軸代表吸光度，繪制標準曲線。曲線測定結果見表2-5表2-5 CODCr與吸光度對應表CODCr（mg/L）501002004006008001000吸光度A0.0320.0960.1350.2300.3180.3810.485通過線性回歸（見圖2-4），得到的廢水的CODCr與吸光度

22、A之間的線性關系為Y=2210.55X-79.58其中，Y廢水CODCr，mg/L X吸光度該曲線的相關系數(shù)R0.9938，CODCr與吸光度的線性關系顯著。圖2-4 CODCr標準曲線2.5.2 水質濁度的測定本方法參照采用國際標準ISO 7027-1984 水質-濁度的測定。方法：分光光度法，適用于飲用水天然水及高濁度水最低檢測濁度為3度。水中應無碎屑和易沉顆粒如所用器皿不清潔或水中有溶解的氣泡和有色物質時干擾測定。原理：在適當溫度下硫酸肼與六次甲基四胺聚合形成白色高分子聚合物以此作為濁度標準液在一定條件下與水樣濁度相比較。試劑：除非另有說明分析時均使用符合國家標準或專業(yè)標準分析純試劑去離

23、子水或同等純度的水。無濁度水：將蒸餾水通過0.2um濾膜過濾收集于用濾過水蕩洗兩次的燒瓶中。1g/100mL 硫酸肼溶液：稱取1.000g 硫酸肼 N2H4 H2SO4 溶于水定容至100mL。注:硫酸肼有毒致癌10g/100mL 六次甲基四胺溶液：稱取10.00g 六次甲基四胺 (CH2)6N4 溶于水定容至100mL。濁度標準貯備液：吸取5.00mL 硫酸肼溶液與5.00mL 六次甲基四胺溶液于100mL 容量瓶中,混勻后于 25±3下靜置反應24h。 冷后用水稀釋至標線，混勻。此溶液濁度為400 度可保存一個月。儀器：一般實驗室儀器、100mL容量瓶、50mL具塞比色管、分光光

24、度計。試樣制備：樣品應收集到具塞玻璃瓶中，取樣后盡快測定。如需保存，可保存在冷暗處不超過24h，測試前需激烈振搖并恢復到室溫。所有與樣品接觸的玻璃器皿必須清潔，可用鹽酸或表面活性劑清洗。操作步驟標準曲線的繪制：吸取濁度標準液0，0.50，1.25，2.50，5.00，10.00 及12.50mL 置于50mL的比色管中加水至標線搖勻后，即得濁度為0.4，10，20，40，80及100度的標準系列。于680nm 波長用30mm比色皿測定吸光度繪制校準曲線。注：在680nm 波長下測定天然水中存在淡黃色淡綠色無干擾。測定：吸取50.00mL 搖勻水樣(無氣泡，如濁度超過100 度可酌情少取，用無濁

25、度水(3.1)稀釋至50.0mL) ，于50mL比色管中，按繪制校準曲線步驟(6.1)測定吸光度，由校準曲線上查得水樣濁度。結果計算濁度（度）=A（B+C）/C式中：A 稀釋后水樣的濁度，度；B 稀釋水體積，mL；C 原水樣體積，mL。表2-6 不同濁度范圍測試結果的精度要求濁度范圍(度)精度(度)110110100510040010400100050>1000100 濁度標準曲線的制備表2-7 濁度與吸光度對應表濁度00.410204080100吸光度A00.0140.0340.0620.1330.2620.325通過線性回歸（見圖5），得到的廢水的濁度與吸光度A之間的線性關系為Y=3

26、10.67X-1.06其中，Y廢水濁度值，度 X吸光度該曲線的相關系數(shù)R0.9993，濁度與吸光度的線性關系顯著。圖5 濁度標準曲線2.5.3 總不可濾殘渣(SS)(濾紙重量法) 總不可濾殘渣(SS)是指不能通過濾器的固體物。當用濾紙法或石棉坩堝法測定時,由于濾孔大小對測定結果有很大影響,兩種方法所得結果與濾膜法有出入,報告結果時,應注明測定方法。本實驗采用濾膜法。方法原理：用濾膜過濾水樣,經(jīng)103105烘干后得到總不可濾殘渣(SS)含量.儀器：稱量瓶,內徑3050mm；濾膜,孔徑為0.45um及相應的濾器；步驟：將1張濾膜放在稱量瓶中,打開瓶蓋,每次在103105烘干2h,取出,放冷后蓋好瓶

27、蓋稱重,直至恒重為止(兩次稱重相差不超出0.0005g)。 分取除去漂浮物后,振蕩均勻的適量水樣(使含總不可濾殘渣大于2.5mg),通過上面稱至恒重的濾膜過濾；用蒸餾水沖洗殘渣35次.如樣品中含油脂,用10mL石油醚分兩次淋洗殘渣。 小心取下濾膜,放入原稱量瓶內,在103105烘箱中,打開瓶蓋,每次烘2h取出,放冷后蓋好瓶蓋稱重,直到恒重為止。計算SS：總不可濾殘渣(mg/L)=(A-B)X1000X1000/V式中,A-總不可濾殘渣+濾膜及稱量瓶重(g)B-濾膜及稱量瓶重(g)V-水樣體積(mL)2.5.4 廢水中SO42-的測定-鉻酸鋇分光光度法在420nm波長，用10mm比色皿測量吸光度

28、，繪制校準曲線。硫酸鹽的含量按下式計算：硫酸鹽（SO42-，mg/L）=(m/v)×1000式中：m根據(jù)校準曲線計算出的水樣中硫酸鹽量（mg）；V取樣體積（mL）。表2-8 SO42-與吸光度對應表SO42-(mg/mL)00.0050.020.120.160.2吸光度A0.220.280.736.39.0611.28通過線性回歸（見圖6），得到的廢水的SO42-與吸光度A之間的線性關系為Y=0.0177X+0.0018其中，Y廢水SO42-值，mg/L X吸光度該曲線的相關系數(shù)R0.9985，SO42-與吸光度的線性關系顯著。圖2-6 SO42-標準曲線2.5.5 廢水中氯化物的測

29、定-硝酸銀滴定法氯化物含量C （mg/L)按下式計算:C=式中: 蒸餾水消耗硝酸銀標準溶液量，mL; 試樣消耗硝酸銀標準溶液量，mL;硝酸銀標準溶液濃度，mol/L;試樣體積,mL。2.5.6 廢水中鋁離子的測定儀器：紫外分光光度計（U-T6，北京普析通用儀器公司）試劑 鋁標準液：稱取0.8792g KAl（SO4）2.12H2O 溶于1%的鹽酸液，并定容至500mL容量瓶中，即為100µg/mL鋁標準儲備液。使用時用純水稀釋成1.00µg/mL鋁標準應用液。緩沖液（pH=5.5）：稱取34g結晶乙酸鈉溶于400mL純水中，加入2.6mL冰乙酸，加水至500mL;0.05%

30、鉻天青S溶液；稱取0.05g鉻天青S溶于100mL純水中。0.5%乳化劑OP：吸取0.5mL乳化劑OP溶于100mL純水中。1%硫酸溶液，5%鹽酸羥胺溶液，1%抗壞血酸溶液。實驗方法標準曲線的繪制：吸取0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、10.00mL 鋁標準應用于50mL比色管中，分別依次加入1%硫酸1.0mL，緩沖液5.0mL，0.5%乳化劑OP 2.0mL，5%鹽酸羥胺1.0mL，輕輕搖勻，放置10min，然后加入0.05%鉻天青S 1.5mL，1%抗壞血酸1.0mL，立即用純水稀釋至刻度，放置20min以試劑空白作參比，于560nm波長處，1cm比色皿測其吸光度值，并繪制

31、標準曲線。水樣測定： 吸取25.00mL或適量水樣（使鋁含量在0.25ug-10ug之間）于50mL比色管中，以下測定同標準系列。根據(jù)標準曲線計算水中鋁離子的含量。表2-9 鋁與吸光度對應表鋁（mg/L)0.010.020.040.080.120.2吸光度A1.4141.5291.6481.992.212.776通過線性回歸（見圖7），得到的廢水的Al3+與吸光度A之間的線性關系為Y=0.1412X-0.1939其中，Y廢水Al3+值，mg/L X吸光度該曲線的相關系數(shù)R0.9985，Al3+與吸光度的線性關系顯著。圖2-7 Al標準曲線2.5.7 廢水中其它金屬離子的測定采用原子吸收分光光度

32、法測定鈣、鎂、鐵、鎘、鉻、鉛、鋅、銅金屬離子的濃度，原子吸收光譜儀：WFX210型，北京瑞利分析儀器公司。 實驗所用玻璃儀器和器皿均需用硝酸溶液(1 + 1)浸泡24 h,去離子水沖洗,超純水沖洗3次。其余試劑均為優(yōu)級純或分析純；實驗用水為二次去離子水或者為超純水。2.6.混凝實驗條件分析根據(jù)廢水的水質分析可知，只有鋅精礦水和鋅尾水的pH值高達11.45以上，其他廢水的pH普遍在5.67.8之間?？紤]到明礬（KAl(SO4)2·12H2O）的價格相對于PFS和PAC的價格都便宜，故試驗擬選用三種混凝劑：PFS、PAC和明礬，另外，仍用聚丙烯酰胺作混凝沉淀的助凝劑。對于高pH的廢水混凝

33、沉淀宜采用聚合硫酸鐵（PFS）作混凝沉淀劑，聚丙烯酰胺（PAM）作助凝劑，其最佳PFS+PAM混凝沉淀的最佳工藝條件為：pH值為10.69.5，PFS用量范圍為2040mg/L，PAM用量為0.20.5mg/L；對于pH普遍在5.67.8之間廢水混凝沉淀宜采用聚合氯化鋁（PAC）作混凝沉淀劑，聚丙烯酰胺（PAM）作助凝劑，其最佳PAC+PAM混凝沉淀的最佳工藝條件為：pH值為9.06.8，PAC用量范圍為2040mg/L，PAM用量為0.20.5mg/L； 明礬在廢水pH值為8.0左右時的混凝沉淀效果與pH為11.0時的混凝沉淀效果幾乎一樣，即其混凝沉淀效果幾乎不受廢水pH的影響。使用明礬+P

34、AM混凝沉淀的最佳工藝條件為：明礬用量為2030mg/L，PAM用量為0.20.5mg/L，混凝沉淀的pH為廢水自然pH值，混凝沉淀無須加硫酸調節(jié)pH值。對比以上三種混凝沉淀時的混凝沉淀效果以及藥劑的價格等各種因素，先用明礬作混凝沉淀劑，看效果如何，再用聚合硫酸鐵（PFS）和聚合氯化鋁（PAC）作混凝劑，最后決定采用哪種混凝劑。第三章、試驗結果及分析3.1硫尾水試驗研究硫尾水水質為pH（5.88）、 CODCr（397.89mg/L）、 Ca（743.3mg/L）、Mg(86.22mg/L)、Pb(1.86mg/L)、Zn(2.41mg/L)、Fe(4.66mg/L)、Cu(0.07mg/L)

35、、Cd(0.02mg/L)、SS(942)、濁度(85.93°)、SO42-(42.65mg/L)、Cl-（96.97mg/L）。在混凝試驗前必須先去除一部分Ca和Mg以達到或少于南煉水中Ca（125.8mg/L）和Mg（17.9mg/L）離子含量。經(jīng)過計算，理論上完全去除廢水中的Ca、Mg離子需要Na2CO32350mg/L，去除Ca、Mg離子后再加入混凝劑和助凝劑快速去除重金屬離子，然后采用超濾技術過濾廢水，使其濁度低于南煉水中的濁度（2.05°）?？紤]試驗條件，選取200mL實際廢水為試驗用水。 硫尾水的化學沉淀、混凝試驗分兩種情況做，第一步：Na2CO3+混凝劑；第

36、二步：Na2CO3+混凝劑+助凝劑（PAM0.3mg/L）。3.1.1 Na2CO3加入量試驗試驗條件：200mL硫尾水, 自然pH（pH=5.88），試驗結果見表3-1、3-2。表3-1 Na2CO3最佳的加入量(單位：Mg/L)Na2CO3量10001500175018501900195020002250pH7.267.507.918.168.228.318.419.09Ca454.32244.44130.7282.4664.2542.1218.840Mg85.2184.6483.6282.3580.5279.3678.3275.3表3-2 Na2CO3的過量加入與廢水中Mg 離子的關系(

37、單位：Mg/L)Na2CO3量2300240025002600Ca2.11000Mg65.5460.8058.2255.26結果分析：由于南煉水中Ca2+含量為125.8.mg/L，Mg離子含量為17.9mg/L，從表3-1可以看出，隨著Na2CO3加入量逐漸增多，pH值慢慢變大（7.209.10），加入Na2CO3在1750mg/L以上之后，廢水中Ca離子含量都低于125.8mg/L，且越來越低，但Mg離子含量并沒有減少多少。再結合表3-2可知，Na2CO3大幅度過量，Ca是完全沉淀了，但Mg 卻難減少，這與MgCO3溶解度有1.02%有關，結合經(jīng)濟效益分析，那么可以確定Na2CO3最佳的加

38、入量為1750mg/L。 3.1.2 明礬對廢水中重金屬離子的影響試驗條件：200mL硫尾水，自然pH（pH=5.88），明礬30mg/L，試驗結果見表3-3。表3-3 明礬對于廢水中金屬離子的影響(單位：Mg/L)Na2CO3量10001500175018501900195020002250pH7.757.958.128.218.328.388.489.05Ca438.12255.14135.8286.2565.8343.3818.970Mg84.1383.6182.5282.3580.5878.3577.1974.39CODCr 355.8376.2386.4398.2386.3369.2

39、375.7391.2Zn0.880.420.190.130.110.070.01PbFe1.061.020.910.850.720.610.520.19結果分析： 由表3-3可以看出，明礬對于廢水中的Ca離子和Mg離子的去除沒有影響，但卻可以大量去除重金屬離子，使之達到國家排放標準。同時重金屬離子隨著Na2CO3加入量逐漸增多而逐步降低，特別是Pb離子最明顯?；炷恋磉^程CODCr 去除率不大。3.1.3 明礬和PAM對廢水中重金屬離子的影響試驗條件：200mL硫尾水，自然pH（pH=5.88），明礬30mg/L，PAM0.3mg/L，試驗結果見表3-4。表3-4 PAM對于廢水中金屬離子的影

40、響(單位：Mg/L)Na2CO3量10001500175018501900195020002250pH7.878.088.188.298.368.418.458.93Ca445.3228.0122.578.257.338.920.11.60Mg83.4983.1882.9882.5480.1578.9877.5475.48CODCr428.8351.4344.8368.5387.4395.2408.9426.64Zn0.590.320.110.130.110.120.12PbFe0.830.760.620.610.290.190.12結果分析：由表3-4可以看出，明礬和PAM對于廢水中的Ca離

41、子和Mg離子的去除亦沒有影響，但卻可以大量去除重金屬離子，隨著Na2CO3加入量逐漸增多而逐步降低。當添加PAM后，混凝沉淀速度加快，重金屬離子均達到國家排放標準。同時CODCr去除率不大，但在Na2CO3加入量為1750mg/L時去除率最高。3.1.4 混凝沉淀處理效果試驗3.1.4.1明礬做混凝沉淀劑試驗試驗條件：200mL硫尾水，自然pH下（pH=5.88），Na2CO31750mg/L，PAM0.3mg/L，試驗結果見表3-5。表3-5明礬用量的效果(mg/L)明礬20406080100120濁度81.2113.8521.9217.8929.3938.39CODCr367.2321.6

42、319.1304.4300.4298.5PbZn0.210.090.120.200.240.31Fe0.790.620.630.690.710.68結果分析：由表3-5可知，隨著明礬加入量的增加，混凝沉淀后出水中重金屬離子含量明顯降低，特別是Pb離子濃度。當明礬加入量在40mg/L時，重金屬濃度最低，濁度為13.85°，出水變得清澈透明，混凝沉淀對脫除重金屬和濁度很有效?；炷^程中CODCr也有一定脫除作用，脫除率為19.3%。確定最佳試驗條件為Na2CO3（1750mg/L）+明礬（40mg/L）+PAM（0.3mg/L）3.1.4.2 聚合硫酸鐵（PFS）做混凝沉淀劑試驗條件：2

43、00mL硫尾水，自然pH（pH=5.88），Na2CO31750mg/L，PAM為0.3mg/L，試驗結果見表3-6。表3-6 PFS用量的效果(mg/L)PFS102030405060濁度64.8155.7923.1745.2363.5679.40CODCr398.1387.6374.8369.8365.1329.4Pb0.0060.003Zn0.260.250.110.190.200.28Fe0.810.720.580.660.580.57結果分析：由表3-6可知，隨著PFS加入量的增加，混凝沉淀后出水中重金屬離子含量明顯降低，特別是Pb離子濃度。當PFS加入量在40mg/L時，重金屬濃度

44、降低最明顯，濁度為23.17°，出水變得清澈透明，混凝沉淀對脫除重金屬和濁度很有效。但混凝過程中CODCr幾乎沒有去除。確定最佳試驗條件為Na2CO3（1750mg/L）+PFS（30mg/L）+PAM（0.3mg/L）。3.1.4.3 聚合氯化鋁（PAC）做混凝沉淀劑試驗試驗條件：200mL硫尾水，自然pH（pH=5.88），Na2CO31750mg/L，PAM為0.3mg/L，試驗結果見表3-7。表3-7 PAC用量的效果(mg/L)PFS102030405060濁度79.2962.3240.2628.7638.0849.89CODCr367.1339.2330.4328.132

45、7.9335.2PbZn0.350.310.240.280.350.34Fe0.880.790.640.590.610.56結果分析：由表3-7可知，隨著PAC加入量的增加，混凝沉淀后出水中重金屬離子含量明顯降低，特別是Pb離子濃度。當PAC加入量在40mg/L時，重金屬濃度降低最明顯，濁度為28.76°，出水變得清澈透明，混凝沉淀對脫除重金屬和濁度很有效?；炷^程中CODCr有一定程度的去除。確定最佳試驗條件為Na2CO3（1750mg/L）+PAC（40mg/L）+PAM（0.3mg/L）。綜合分析，三種混凝劑均有很好的去除廢水中重金屬離子的效果，當用明礬40mg/L時，濁度最低

46、，CODCr去除也相對多些，同時考慮到明礬價格便宜，從經(jīng)濟效益分析，我們推薦用明礬（40mg/L）做混凝沉淀劑，最佳試驗條件為Na2CO3（1750mg/L）+明礬（40mg/L）+PAM（0.3mg/L）。3.1.5 濁度試驗結果經(jīng)凈化處理后硫尾水，未經(jīng)過濾和經(jīng)過過濾后分別測其濁度，試驗結果見表3-8。表3-8濾膜孔徑與濁度的關系(°)濾膜孔徑（m）未過濾0.80.650.450.22濁度(°)15.722.980.1800結果分析：硫尾水未經(jīng)過濾時濁度值為15.720、而南煉水濁度為2.05°，由表3-8可知，當超濾采用的濾膜孔徑為0.65um時廢水過濾后其濁

47、度為0.18°，達到使用標準，因而建議采用0.65um孔徑的濾膜過濾。3.1.6 最佳試驗條件下的效果試驗條件：200mL硫尾水，自然pH（pH=5.88），Na2CO31750mg/L，PAM為0.3mg/L，明礬40mg/L，0.65um孔徑濾膜超濾，試驗結果見表3-9。表3-9 最佳試驗條件下的出水水質(mg/L)pHCODCr濁度沉淀物干重SO42-CaMgPbZnFeCuCrCdAlCl-8.10336.20.1812501945.1119.566.380.02585.97結果分析： 由表3-9可知，在最佳試驗條件下，硫尾水經(jīng)過化學沉淀、混凝和超濾之后，Ca 、濁度、Cl-

48、均降低很多，經(jīng)過沉淀后的沉淀物干重為1025g/L,出水非常清澈，此時的水質達到廢水回用的要求。同時重金屬離子去除效果也很好，均達到了國家排放標準。Al含量略有增加，SO42-含量大幅度增加，這可能是由于加入明礬的原因?；炷恋磉^程CODCr 去除不明顯，去除率只有15.5。因而確定最佳運行條件為Na2CO3（2450mg/L）+明礬（40mg/L）+PAM（0.3mg/L）+0.8um孔徑的濾膜過濾。3.1.7 小結（1）Na2CO3最佳的加入量為1750mg/L廢水。此時硫尾水中Ca2+濃度由743.3mg/L降到130.72mg/L。（2）明礬對于廢水中的Ca離子和Mg離子的去除沒有影響

49、，但卻可以大量去除重金屬離子，使之達到國家排放標準。同時重金屬離子隨著Na2CO3加入量逐漸增多而逐步降低，特別是Pb離子最明顯?；炷恋磉^程CODCr 去除率不大。（3）明礬和PAM對于廢水中的Ca離子和Mg離子的去除亦沒有影響，但卻可以大量去除重金屬離子，隨著Na2CO3加入量逐漸增多而逐步降低。當添加PAM后，混凝沉淀速度加快，重金屬離子均達到國家排放標準。同時CODCr去除率不大，但在Na2CO3加入量為1750mg/L時去除率最高。（4）當用明礬做混凝劑時，最佳試驗條件為Na2CO3（1750mg/L）+明礬（40mg/L）+PAM（0.3mg/L）。（5）當用PFS做混凝劑時，最佳

50、試驗條件為Na2CO3（1750mg/L）+PFS（30mg/L）+PAM（0.3mg/L）。（6）當用PAC做混凝劑時，最佳試驗條件為Na2CO3（1750mg/L）+PAC（40mg/L）+PAM（0.3mg/L）。（7）三種混凝劑均有很好的去除廢水中重金屬離子的效果，當用明礬40mg/L時，濁度最低，CODCr去除也相對多些，同時考慮到明礬價格便宜，故我們推薦用明礬做混凝沉淀劑。（8）硫尾水化學沉淀和混凝之后超濾試驗采用0.65um孔徑試驗效果和經(jīng)濟效益最好。（9）最佳試驗條件為Na2CO3（1750mg/L）+明礬（40mg/L）+PAM（0.3mg/L）+0.65um孔徑濾膜超濾，最

51、佳試驗條件下硫尾水出水質為：pH 8.10、CODCr 336.2mg/L、Ca 119.5 mg/L 、Mg 66.38 mg/L、Al 0.025 mg/L 、Pb、Fe、Cd、Zn、Cu等均低于檢出下限，濁度為0.18°。3.2尾礦水試驗研究尾礦水水質為pH（6.19）、CODCr （353.69mg/L）、Ca（853.71mg/L）、Mg(83.55mg/L)、Pb(3.33mg/L)、Zn(2.54mg/L)、Fe(0.45mg/L)、Cu(0.03mg/L)、Cr(0.05mg/L) 、Cd(0.01mg/L)、SS(134g/L)、濁度(22.24°)、SO42-(68.61mg/L)、Cl-（192.94mg/L）。混凝試驗前先去除一部分Ca、Mg以達到或少于南煉水中Ca（125.8mg/L）、Mg（17.9mg/L）離子含量，經(jīng)過計算，理論上完全去除廢水中的Ca、Mg離子需要Na2CO32631mg/L，去除Ca、Mg離子后再加入混凝劑和助凝劑去除重金屬離子，然后采用超濾技術過濾廢水，使其濁度低于南煉水中的濁度（2.05°）?？紤]試驗條件，選取200mL實際廢水為試驗用水。 3.2.1 Na2CO3最佳的加入量試驗由于明礬和PAM對于選礦廢水中的Ca