聂建瑞 廖梅芳

摘要：针对福建某金矿废水处理系统运行过程中出现的漂白粉加药量大、漂白粉和絮凝剂利用率低以及絮凝沉降效果不理想等问题，试验研究了漂白粉加药方式、絮凝剂加药点及加药量、出水酸化中和等内容。研究结果表明，废水处理系统经过工艺优化后，漂白粉用量从平均2.06kg/m3降至1.37kg/m3，絮凝剂用量从平均10g/m3降至1g/m3，调酸用量从平均0.65kg（盐酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3。药剂处理成本降低约126.22万元/年，经济效益顯著。

Abstract： In order to treat the problems in the running process of a goldmine wastewater treatment system in Fujian，such as a large amount of bleaching powder dosage， low utilization ratio of bleaching powder and flocculant， and poor flocculation sedimentation effect. The experimental study of bleaching powder dosing method， flocculant dosing position and the dosage， effluent acidification. The results show that： after the process optimization， the bleaching powder dosage from an average of 1.67kg/m3 to 2.36kg/m3， flocculant dosage from an average of 10g/m3 to 1g/m3， acid dosage from an average of 0.65kg （hydrochloric acid）/m3 to 0.4kg（sulphuric acid）/m3. Agent treatment cost may save 1.2622 million yuan/year， and the economic benefits is significant.

关键词：废水处理系统;工艺优化;药剂处理成本;经济效益

Key words： wastewater treatment system;process optimization;agent treatment cost;economic benefits

中图分类号：X753                                          文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）21-0289-03

1  概述

1.1 金矿废水处理现状

黄金生产过程会产生大量含氰废水，氰化物属于剧毒物质，直接排放会使鱼类和水生生物中毒死亡。因此，金矿山含氰废水需处理至达标，方可排放。

目前，金矿含氰废水主要的处理方法包括氯氧化法、活性炭催化氧化法、臭氧氧化法、电解法、微生物分解法和自然自净法，其中氯化氧化法是最常用的方法。

福建某金矿废水处理系统主要处理选矿贫液、矿山雨水等含氰、含铜废水，设计处理能力为12000m3/d，采用漂白粉破氰和絮凝沉淀组合方法处理，处理后水质满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准要求：pH值6～9，总氰、总铜浓度均小于0.5mg/L。

1.2 工艺流程图

废水处理系统工艺流程如图1所示。具体处理过程为：先往废水中投加漂白粉进行破氰沉铜，在溜槽中添加絮凝剂进行絮凝，然后进入浓密池进行沉淀浓缩，最后上清液调酸后回用或外排，浓密池底泥送往沉淀库堆存。

1.3 工艺原理

利用漂白粉处理含氰含铜废水，是一种简单、成熟的方法，反应机理分为两部分：

该反应与pH值无关，瞬间完成，生成有强烈刺激性气味、有剧毒的氯化氰。在pH大于10时，CNCl在几分钟至十几分钟即可水解，pH值越高，水解速度越快[3，4]。

1.3.2 完全氧化反应阶段（完全氧化）

1.4 工艺参数

废水处理过程中工艺控制较为简单，主要通过废水中氰化物的质量浓度来控制漂白粉的用量，并根据废水处理量调节絮凝剂的用量。

1.5 废水处理系统运行过程中存在的问题

目前，该废水处理系统存在诸多问题，如漂白粉和盐酸用量大，漂白粉、盐酸和絮凝剂的利用率低，以及浓密池絮凝沉降效果不理想，虽然能达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准，但总氰、总铜浓度相对偏高，外排可能导致氰和铜的年排放总量超标。

2  废水处理系统工艺优化研究

针对废水处理系统在运行过程中出现的上述问题，期望通过优化废水处理系统工艺条件，达到提高废水处理效率、降低药剂用量和减少污染物排放总量的目的，从而适应新时代新形势下对矿山环保工作的要求。

废水处理系统工艺优化主要从漂白粉的加药方式、絮凝剂投加地点与投加量以及调酸系统改造等三个方面进行研究。

2.1 漂白粉加药方式

优化前，废水处理系统系统采用一段加药方式，即通过废水中总氰（氰根与含氰络合物的总称）完全反应计算出所需要投加漂白粉的用量，并投加过量漂白粉进行控制，确保1#反应槽中废水中的总氰完全反应，并保证3#反应槽出水总氰浓度低于0.1mg/L。

优化后，废水处理系统系统采用两段加药方式，第一段加药控制3#反应槽出水的总氰浓度不高于2mg/L，即按总氰浓度降低到2mg/L的去除量计算出废水中所需要投加漂白粉的用量，投加适量漂白粉，在1#反应槽中将废水中的总氰去除掉大部分，保證3#反应槽出水的总氰浓度不高于2mg/L;第二段加药点在在三清亭库区，通过投加适量的漂白粉将废水的总氰浓度降至0.1mg/L以下。优化后，漂白粉加药方式的工艺流程如图2所示。

运行结果表明，将漂白粉的一段加药方式改成两段加药方式，提高了漂白粉的利用效率，将漂白粉用量从平均2.36kg/m3（废水）降至1.67kg/m3（废水），处理后废水氰化物含量由工艺优化前的0.2mg/L降低至0.1mg/L以下，合理控制在了废水中的总氰浓度。

2.2 絮凝剂投加点及投加量

优化前，絮凝剂投加在2#反应槽，投加量为10g/m3（絮凝剂PAM浓度0.1%）。絮凝后的废水进入24m浓密池，絮团沉降效果不佳，浓密池经常出现“跑混现象”，即混凝沉淀效果不佳，导致浓密池溢流口总铜浓度（铜离子和含铜络合物的总称）达不到理想指标。经分析，由于2#反应槽为搅拌桶，废水中的沉淀物加入絮凝剂形成的矾花被反应槽中的搅拌机破坏，导致絮凝剂失去原有的功效;优化前误判为絮凝剂投加量不足，致使絮凝剂投加量虽然加大至10g/m3（絮凝剂的一般投加量为1～5g/m3），但沉淀物在浓密池中的沉降效果依旧不佳。

优化后，增加一台絮凝剂自动加药机，絮凝剂投加在浓密池中心筒内，投加量为1g/m3（絮凝剂PAM配药浓度0.1%）。运行过程中发现，在浓密池中加入絮凝剂，“跑混现象”的次数显著减少少了，表明改变絮凝剂投加点后絮团的沉降效果得到明显改善，絮凝剂投加量也在絮凝剂自动加药机的帮助下得到有效控制。在漂白粉加药方式优化的基础上，优化絮凝剂加药点和加药方式后，废水处理系统成型工艺流程如图3所示。

废水处理系统运行结果表明，调整絮凝剂投加点并合理调节絮凝剂的投加量，改善了沉淀物在浓密池中的沉降效果，絮凝剂用量也从平均10g/m3降至1g/m3，处理后废水铜含量显著降低，节约了絮凝剂使用量，合理控制了废水中的总铜浓度。

2.3 调酸系统

通过优化漂白粉的破氰沉铜和絮凝剂的絮凝沉淀两个工艺条件，处理后废水的pH值经常大于11，需要进行调酸，将pH值控制在至6～9范围。

处理系统原先采用盐酸调节pH值，但盐酸用量大，成本高，供应紧张，特别是在金矿废水处理高峰期时常出现供不应求局面，影响废水处理系统的正常运行。调酸系统优化后，改用硫酸替代盐酸进行废水pH值的调节。改造调酸系统后，废水处理系统酸用量从平均0.65kg（盐酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3，不仅降低了调节pH值所需酸的用量，而且硫酸比盐酸价格便宜，降低了废水调酸成本，硫酸还有供应充足、不易挥发与储存便利等优势。

3  经济效益分析

通过对废水处理系统的工艺优化，废水年处理量按照2013～2015年均值约80万m3计，药剂价格按近3年采购均价计，取得的经济效益情况分析如下：

①处理每立方废水漂白粉用量从平均2.06kg降至1.37kg，共减少漂白粉用量552吨/年，漂白粉价格约1700元/吨，节省成本约93.84万元/年。

②絮凝剂用量从平均10g/m3降至1g/m3，减少絮凝剂用量7.2吨/年，絮凝剂价格约13200元/吨，节约成本约9.50万元/年。

③调酸用量从平均0.65kg（盐酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3，盐酸价格约600元/吨，盐酸成本约31.20万元;硫酸价格约260元/吨，硫酸成本约8.32万元，调酸可节约成本22.88万元/年。

综上所述，以上三项工艺优化措施合计节省废水处理药剂成本126.22万元/年，经济效益显著。

4  结论与建议

4.1 结论

经过工艺优化研究，废水处理系统的漂白粉用量从平均2.06kg/m3降至1.37kg/m3，絮凝剂用量从平均10g/m3降至1g/m3，调酸酸用量从平均0.65kg（盐酸）/m3降至0.4kg（硫酸）/m3，废水处理药剂可节约成本约126.22万元/年，系统废水处理效果得到明显提升，并取得了显著的经济效益。

4.2 建议

废水处理系统水质指标检测主要依靠人工取样、检测，但是取样、检测需要一定的时间，人工检测也存在一定的误差，导致处理系统在处理废水过程中的连续性和可靠性不足;漂白粉投加和pH值调节也主要依靠人工完成，特别是漂白粉在投加过程中极易出现粉尘量大的现象，造成废水处理系统的员工劳动强度大，作业环境不佳。

所以，为保证在废水处理过程中的安全性、可靠性和生产的连续性，降低员工的劳动强度，给员工提供更好的作业环境，切实提高废水处理系统的自动化水平，建议下一步开展对废水处理系统的自动和半自动化改造研究：能够远程控制泵、闸阀、空压机、搅拌机和加药系统，实现处理系统内常用设备的集中控制;通过自动化系统的精确控制，保证在废水处理过程中的安全性、可靠性和生产的连续性;通过自动化系统中设备的集中控制，有效地降低员工的劳动强度，并给员工带来良好的工作环境。

参考文献：

[1]张自杰.环境工程手册—水污染防治卷[M].北京：高等教育出版社，1996.

[2]北京市环境保护科学研究所主编.水污染防治手册[M].上海：上海科学技术出版社，1989.

[3]北京市环境保护科学院.三废处理工程技术手册（废水卷）[M].北京：化学工业出版社，1999.

[4]邹家庆.工业废水处理技术[M].北京：化学工业出版社，2003.

[5]高廷耀.水污染控制工程[M].三版.北京高等教育出版社，2007.

[6]唐受印.废水处理工程[M].北京：化学工业出版社，2004.

[7]刘炳晶，石凯，乔俊.某大型金矿废水处理回用设计方案[J].工业用水与废水，2015，46（2）：55-57.

[8]台明青，唐红雨，李祎，等.金矿废水和尾矿中氰化物的处理研究进展[J].中国资源综合利用，2007，25（2）：22-25.