重金屬廢水生物制劑法深度處理與回用技術(shù)
重金屬廢水生物制劑法深度凈化新工藝流程如圖6-9所示。酸性高濃度重金屬廢水是冶煉企業(yè)最常見的工業(yè)廢水，水量大，成分復(fù)雜。針對多金屬復(fù)雜廢水傳統(tǒng)中和沉淀法穩(wěn)定達標(biāo)難、出水硬度高、回用難等問題，基于細菌代謝產(chǎn)物與功能基團嫁接技術(shù)，開發(fā)了深度凈化鉛、鎘、汞、砷、鋅等多金屬離子的復(fù)合配位體水處理劑(生物制劑)，發(fā)明了重金屬廢水生物制劑深度凈化與回用一體化工藝。通過超強配合、強化水解和絮凝分離三個工藝單元實現(xiàn)重金屬離子和鈣離子同時高效凈化。凈化后出水重金屬離子濃度達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838——2002)中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值，出水水質(zhì)穩(wěn)定達到國家新頒布的《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466——2010)。廢水回用率由傳統(tǒng)石灰中和法的50%左右提高到95%以上。該技術(shù)具有抗沖擊負荷強、無二次污染的特性，且投資及運行成本低、操作簡便，可廣泛應(yīng)用于有色冶煉等各種含重金屬離子的工業(yè)廢水。
圍繞廢水回用的目標(biāo)，有色行業(yè)重金屬廢水的處理技術(shù)得以進一步集成與推廣。中金嶺南韶關(guān)冶煉廠以廢水全量回用為目標(biāo)，采用重金屬廢水生物制劑法處理技術(shù)與膜法及高效蒸法的方法相結(jié)合，成功實現(xiàn)了冶煉廢水的“零排放”。豫光金鉛集團將中南大學(xué)開發(fā)的生物制劑處理重金屬廢水新技術(shù)與廢水膜法工藝聯(lián)合應(yīng)用，使凈化水滿足低質(zhì)回用或深度回用要求，廢水回用率得到進一步提高，全年減少水資源消耗53萬m3，日排水量由3500m3降至900m3。生物制劑法處理重金屬廢水的技術(shù)已成功應(yīng)用于亞洲最大的鉛鋅選礦廠中金嶺南凡口鉛鋅礦，以及我國最大的鋅生產(chǎn)基地株洲冶煉集團、最大的鉛冶煉基地河南豫光金鉛股份有限公司、最大的銅冶煉企業(yè)江西銅業(yè)集團，還有福建紫金銅業(yè)集團、中金嶺南有色金屬股份公司、西部礦業(yè)集團、湖南水口山有色金屬公司以及郴州金貴銀業(yè)股份公司、郴州宇騰有色金屬股份公司等大型涉重金屬企業(yè)100多個廢水處理工程;并參與應(yīng)急處理廣西龍江鎘污染、賀江鉈污染等重大環(huán)境事件。實現(xiàn)年減排與回用重金屬廢水過億立方米，直接減排鉛、鎘、汞、砷、鋅等重金屬400多噸。2009年被列入《國家先進污染防治示范技術(shù)名錄》，是我國有色行業(yè)污染治理的重點推廣技術(shù)。
重金屬廢水高密度泥漿法處理技術(shù)
石灰中和法被廣泛應(yīng)用于冶煉重金屬廢水的處理，工藝流程短，設(shè)備簡單、成本低;但是生成的金屬沉淀物沉降速度慢、結(jié)垢嚴(yán)重、同時產(chǎn)生大量的硫酸鈣沉淀，其處理處置困難。常見的沉淀法有石灰乳沉淀法、石灰-鐵(鋁)鹽法等。
北京礦冶研究總院在引進的基礎(chǔ)上研究出高濃度泥漿法(HDS)處理廢水的技術(shù)，是常規(guī)低濃度石灰法(LDS)的革新和發(fā)展。與常規(guī)低密度石灰法(LDS)相比，高濃度泥漿法(HDS)具有以下特點：①高濃度泥漿法使石灰得到充分的利用，處理同體積量廢水可減少石灰消耗5%~10%;②在原有廢水處理設(shè)施基礎(chǔ)上，將常規(guī)低濃度石灰法改為高濃度泥漿法，可提高水處理能力1~3倍，且技術(shù)改造簡單，改造投資小;③高濃度泥漿法產(chǎn)生的污泥固含量高，通常污泥固含量可達20%~30%，同常規(guī)低濃度石灰法產(chǎn)生固含量約1%的污泥相比，污泥體積量大幅度減小，可節(jié)省大量的污泥處理處置費用或輸送費用;④高濃度泥漿法能夠大大減緩設(shè)備和管道結(jié)垢，常規(guī)低濃度石灰法通常一個月停產(chǎn)清垢一次，高濃度泥漿法一般一年清垢一次，可節(jié)省大量設(shè)備維護費用并提高了設(shè)備的運轉(zhuǎn)率;⑤常規(guī)低濃度石灰法通常采用手動操作，高濃度泥漿法可實現(xiàn)全自動化操作，藥劑的投加更加合理、準(zhǔn)確，可有效降低運行費用。另外，高濃度泥漿法與電石渣-鐵鹽法配合使用，在高濃度泥漿法除去酸性廢水中80%以上重金屬離子后，加入電石渣乳液和鐵鹽可進一步除去廢水中的砷、氟、重金屬離子，處理后污水用過濾器過濾除去其中的懸浮物。北京礦冶研究總院已完成了多項HDS工藝工業(yè)試驗、工程設(shè)計及項目實施，如江西銅業(yè)集團公司德興銅礦廢水處理站采用HDS 工藝改造，銅化集團新橋鐵礦廢水處理站改造，新建葫蘆島鋅廠污酸廢水處理工程，德興銅礦廢水處理站改造等，廢水處理系統(tǒng)凈化水穩(wěn)定達到《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 25466—2010)的排放指標(biāo)。
針對鉛鋅冶煉行業(yè)水資源調(diào)配控制、水重復(fù)利用、廢水深度處理等需要，北京礦冶研究總院與中金嶺南有色金屬股份有限公司韶關(guān)冶煉廠共同成功研發(fā)出了成套的大型鉛鋅冶煉企業(yè)節(jié)水技術(shù)———酸性廢水高濃度泥漿法處理技術(shù)和重金屬廢水膜法組合工藝深度處理技術(shù)，有效解決了我國在酸性重金屬廢水處理過程中污泥處理難、易結(jié)垢、操作維護不便、運行費用高、水回用率低等一系列共性問題。
高濃度泥漿法-膜法組合工藝的主要特點：①利用回流污泥粗顆粒化、晶體化能夠增加底泥濃度、提高處理效率和防止管道設(shè)備結(jié)垢的機理，在國內(nèi)首次進行了“高濃度泥漿法(HDS)”技術(shù)處理鉛鋅冶煉工業(yè)廢水的研究和工程示范，開發(fā)出了相關(guān)的配套設(shè)備，同常規(guī)石灰法比較，可提高水處理能力1~2倍，縮小排泥體積10~20倍;②通過膜材料篩選和工藝集成優(yōu)化，研發(fā)出了物化-膜法組合工藝深度處理鉛鋅冶煉廢水技術(shù)，出水水質(zhì)達到工業(yè)用新水要求;③采用“源頭控制一過程調(diào)控一末端治理”相結(jié)合的方式，研究出大型鉛鋅冶煉企業(yè)“分質(zhì)供水、水質(zhì)安全保障和污水深度處理回用”綜合節(jié)水集成技術(shù)，大幅提高了工業(yè)水重復(fù)利用率，顯著地削減了污染物的排放量。
電絮凝法
絮凝是水處理過程最重要的物理化學(xué)過程之一，其中電絮凝是一種對環(huán)境二次污染較小的廢水處理技術(shù)。以鋁、鐵等金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產(chǎn)生Al、Fe等離子，在經(jīng)氧化過程，發(fā)展成為各種羥基配合物、多核羥基配合物以至氫氧化物，使廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)、懸浮雜質(zhì)凝聚沉淀而分離。電絮凝過程一般不需要添加化學(xué)藥劑，設(shè)備體積小，占地面積少，操作簡單靈活，污泥量少，后續(xù)處理簡單。目前，對電鍍及金屬冶煉行業(yè)等產(chǎn)生重金屬含量過高的廢水可采用電絮凝法處理。電解處理過程中消耗電和極板，極板易于結(jié)垢，增加能耗;處理過程中會產(chǎn)生氧氣和氫氣，溶液pH升高;極板需要定期更換，極板使用率較低;產(chǎn)生的渣主要為氫氧化鐵和氫氧化亞鐵和重金屬的沉淀。
電絮凝設(shè)備依據(jù)電解及電凝聚原理，對廢水中污染物有氧化、還原、中和、凝聚、氣浮分離等多種物理化學(xué)作用。重有色金屬冶煉廢水中不但含有多種重金屬離子，而且還含有大量的硫酸根離子。廢水進電絮凝裝置前加入硫酸亞鐵。硫酸亞鐵是一種絮凝劑，在堿性條件下可以和其他重金屬發(fā)生共沉淀，有利于其他重金屬的去除。電凝聚設(shè)備保持一定的電壓、電流，在鐵極板表面產(chǎn)生Fe2+，進人電凝聚設(shè)備的水被電解，生成初生態(tài)氧和氫，初生態(tài)的氧有極強的氧化作用，可去除廢水中有機物，降低廢水的COD，氫氣可使污泥上浮。電凝聚設(shè)備陰極可以還原部分Pb2+、Cu2+、Zn2+;另外，Pb2+、Cu2+、Zn2+與水中OH生成氫氧化物析出沉淀。廢水進入電凝聚設(shè)備前加入FeSO7HO除起到還原劑作用外，還起到無機低分子絮凝劑的作用，水解過程的中間產(chǎn)物與不同離子結(jié)合形成羥基多核絡(luò)合物或無機高分子化合物，沉降或懸浮。鐵陽極電解過程中，F(xiàn)e3*參與FeSO&·7H，0水解，羥基多核配合物生成，成為活性聚凝體，對污染物進行吸附凝聚作用。電解過程中，電壓達到一定值時，使水電解，生成初生態(tài)氧和氫，除對水中正、負離子起氧化和還原作用外，小氣泡能吸附廢水中的小絮凝物，起到氣浮作用。為克服電絮凝法的不足，電凝聚設(shè)備內(nèi)設(shè)置有一套自動化高效除垢裝置。在處理廢水過程中，除垢裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)，隨時清除附著在極板上的污垢，保證極板表面清潔無垢，消除了極板化(鈍化)現(xiàn)象;同時攪動廢水，保證了電解反應(yīng)高效率進行。
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