權(quán)利要求

1.臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置，其特征在于：包括臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器(1)、納微米氣泡發(fā)生器(2)、臭氧發(fā)生器(3)和循環(huán)水泵(6)，其中，臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器(1)包括箱體、真空紫外燈(4)、刮板(5)、進(jìn)水口(7)和出水口(8)，臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器(1)與納微米氣泡發(fā)生器(2)之間形成循環(huán)，臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器(1)與納微米氣泡發(fā)生器(2)之間設(shè)置循環(huán)水泵(6)，納微米氣泡發(fā)生器(2)與臭氧發(fā)生器(3)相連，臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器(1)箱體內(nèi)部設(shè)置真空紫外燈(4)，箱體頂端設(shè)置刮板(5)，箱體下端設(shè)置進(jìn)水口(7)，箱體上部側(cè)面設(shè)置出水口(8)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置，其特征在于：所述真空紫外燈(4)產(chǎn)生波長(zhǎng)為185nm的真空紫外線和254nm的短波長(zhǎng)紫外線，其中，185nm的真空紫外線占總紫外輻射能量的7％-13％，真空紫外燈(4)長(zhǎng)度為1.3-1.7m，功率為50-75W，真空紫外燈(4)插入石英套管后水平安裝于臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器(1)中，每1m3廢水安裝5-8支真空紫外燈(4)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置，其特征在于：所述納微米氣泡發(fā)生器(2)產(chǎn)生直徑為0.1-3μm的納微米臭氧氣泡，氣泡密度為107-109個(gè)/mL。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置，其特征在于：所述臭氧發(fā)生器(3)以空氣為氣源，無需配備制氧機(jī)。

5.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置的方法，其特征在于：包括步驟如下：

S1：將有色金屬選礦廢水引入混凝池，加入混凝劑，攪拌30-50min后引入到澄清池中沉淀，沉渣從澄清池底部排出；

S2：從澄清池上部排出的溢流進(jìn)入臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器(1)中，在臭氧/紫外聯(lián)合降解的強(qiáng)氧化體系中降解有機(jī)選礦藥劑，上升納微米氣泡將固體顆粒及有機(jī)選礦藥劑帶到液面，經(jīng)刮板(5)刮出形成浮渣；

S3：處理后廢水由出水口(8)排出，進(jìn)入活性炭吸附池，吸附去除重金屬和殘留有機(jī)選礦藥劑，出水滿足浮選回用或排放要求。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水的方法，其特征在于：所述混凝劑為聚合氯化鐵、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鋁鐵中的一種或幾種,按廢水提體積計(jì)，混凝劑用量為100-300g/m3。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水的方法，其特征在于：所述S2中水力停留時(shí)間為25-45min，臭氧投加量為20-60g/m3。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及選礦廢水處理及回用技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置及方法。

背景技術(shù)

有色金屬礦浮選耗水量大，每浮選1噸礦石需要消耗6～8噸水，我國(guó)每年排放的有色金屬選礦廢水量達(dá)12～14億噸，是有色金屬行業(yè)的第一大廢水來源。有色金屬選礦廢水一般堿度高，含有重金屬、礦泥及大量有機(jī)選礦藥劑，如黃藥、乙硫氮、乙硫氨酯、黑藥、二號(hào)油及有機(jī)抑制劑，成分復(fù)雜，毒性較高，不達(dá)標(biāo)排放會(huì)造成嚴(yán)重環(huán)境污染，因此，有色金屬選礦廢水的處理與回用對(duì)有色礦山可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

有色金屬選礦廢水中礦泥和重金屬去除相對(duì)容易，技術(shù)成熟，但是，對(duì)于大量有機(jī)選礦藥劑的高效凈化遇到諸多技術(shù)問題，處理工藝復(fù)雜、成本高昂，部分處理技術(shù)可能引起二次污染。CN104016525A公布了一種紫外-芬頓氧化處理金屬礦山選礦廢水的方法，為滿足芬頓氧化的酸性介質(zhì)需求，需加酸將堿性選礦廢水的pH值降到3～6，加酸調(diào)整pH值會(huì)增加酸的消耗量，且由于濃硫酸、濃鹽酸等屬于?；?，礦山企業(yè)在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過程中存在很大的安全隱患；此外，黃藥等含巰基的捕收劑遇酸易分解，會(huì)釋放出CS2等有毒、強(qiáng)揮發(fā)性污染物，引起二次污染。微生物氧化法可降解黃藥等有機(jī)選礦藥劑，但國(guó)內(nèi)外有學(xué)者報(bào)道如苯胺黑藥、乙硫氨酯等難降解選礦藥劑對(duì)微生物活性有抑制作用，部分微生物需專門馴化后，才能適當(dāng)選礦廢水的水質(zhì)環(huán)境，導(dǎo)致微生物氧化法應(yīng)用受到限制。CN107827221A公布了一種處理選礦廢水中難降解捕收劑乙硫氨酯的方法，使用鐵鹽或亞鐵鹽為催化劑，過硫酸鈉等過硫酸鹽為氧化劑，于酸性介質(zhì)中氧化乙硫氨酯，為了維持乙硫氨酯的降解效率，需維持較高的過硫酸鹽濃度，達(dá)120mg/L～240mg/L，處理后顯著增加出水硫酸根含量，返回浮選流程后易于礦漿中形成硫酸鈣沉淀，影響礦漿輸送和浮選過程。

臭氧氧化法能有效去除多種有機(jī)選礦藥劑，呈堿性的選礦廢水水質(zhì)能強(qiáng)化臭氧分解，生成更多羥基自由基，降解后出水pH值也會(huì)降低；臭氧可現(xiàn)場(chǎng)制備，無運(yùn)輸和存儲(chǔ)氧化劑的安全隱患。但是，臭氧在水中溶解度低，單一臭氧氧化有機(jī)藥劑降解效率低，臭氧投加量大。CN109896611A、CN105174527A均公布了以顆粒金屬氧化物為催化劑的異相催化臭氧氧化方法，提高有機(jī)選礦藥劑的降解效率，但顆粒催化劑回收困難，易隨出水流失，催化劑含銅、鋅等重金屬，溶出會(huì)導(dǎo)致重金屬的二次污染。CN110526447A公布采用臭氧接觸氧化池氧化有機(jī)選礦藥劑，臭氧投加量大，因臭氧難溶解于水，導(dǎo)致大量臭氧逸出，不僅浪費(fèi)了臭氧，也導(dǎo)致二次污染。

因此，針對(duì)有色金屬選礦廢水中殘留有機(jī)選礦藥劑種類多，降解效率低等問題，急需尋求一種經(jīng)濟(jì)合理、高效實(shí)用的廢水處理方法，提高選礦廢水的回用率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置及方法，采用臭氧/紫外聯(lián)合降解技術(shù)強(qiáng)化有機(jī)選礦藥劑降解。

該裝置包括臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器、納微米氣泡發(fā)生器、臭氧發(fā)生器和循環(huán)水泵，其中，臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器包括箱體、真空紫外燈、刮板、進(jìn)水口和出水口，臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器與納微米氣泡發(fā)生器之間形成循環(huán)，臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器與納微米氣泡發(fā)生器之間設(shè)置循環(huán)水泵，納微氣泡發(fā)生器與臭氧發(fā)生器相連，臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器箱體內(nèi)部設(shè)置真空紫外燈，箱體頂端設(shè)置刮板，箱體下端設(shè)置進(jìn)水口，箱體上部側(cè)面設(shè)置出水口。

真空紫外燈產(chǎn)生波長(zhǎng)為185nm的真空紫外線和254nm的短波長(zhǎng)紫外線，其中，185nm的真空紫外線占總紫外輻射能量的7％-13％，真空紫外燈長(zhǎng)度為1.3-1.7m，功率為50-75W，真空紫外燈插入石英套管后水平安裝于臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器中，每1m3廢水安裝5-8支真空紫外燈。

納微米氣泡發(fā)生器產(chǎn)生直徑為0.1-3μm的納微米臭氧氣泡，氣泡密度為107-109個(gè)/mL。

臭氧發(fā)生器以空氣為氣源，無需配備制氧機(jī)，提供較低濃度臭氧氣體，可降低臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器中逸出的臭氧量。

應(yīng)用該裝置的方法，包括步驟如下：

S1：將有色金屬選礦廢水引入混凝池，加入混凝劑，攪拌30-50min后引入到澄清池中沉淀，沉渣從澄清池底部排出；

S2：從澄清池上部排出的溢流進(jìn)入臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置的臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器中，在臭氧/紫外聯(lián)合降解的強(qiáng)氧化體系中降解有機(jī)選礦藥劑，上升納微米氣泡將固體顆粒及有機(jī)選礦藥劑帶到液面，經(jīng)刮板刮出形成浮渣；

S3：處理后廢水由出水口排出，進(jìn)入活性炭吸附池，吸附去除重金屬和殘留有機(jī)選礦藥劑，出水滿足浮選回用或排放要求。

其中，混凝劑為聚合氯化鐵、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鋁鐵中的一種或幾種。

裝置中水力停留時(shí)間為25-45min，臭氧投加量為20-60g/m3。

以上廢水處理環(huán)節(jié)產(chǎn)生的沉渣和浮渣經(jīng)收集后，泵送入輸送尾礦的渣漿泵池或隔膜泵池中，與濃縮大井排出的高濃度尾礦一并送入尾礦庫(kù)。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

1、采用納微米氣泡發(fā)生器向選礦廢水輸送臭氧，因臭氧氣泡尺寸小，數(shù)量多，上升速度慢，能顯著增加水中臭氧濃度，強(qiáng)化有機(jī)選礦藥劑降解效率，提高臭氧利用率；

2、有機(jī)選礦藥劑可通過185nm真空紫外光化學(xué)降解、臭氧與254nm紫外線的耦合降解及臭氧氧化三種途徑被分解，降解速率遠(yuǎn)高于單一臭氧氧化，此外，還可高效氧化含硫、含氮的污染物，能降低出水氨氮含量，消除硫化物污染；

3、納微米氣泡上升過程會(huì)附帶顆粒物和殘留藥劑，上浮到液面被刮出形成浮渣，通過物理氣浮也可去除有機(jī)選礦藥劑和固體顆粒；

4、無需投加除臭氧外的氧化劑和酸堿藥劑，簡(jiǎn)化了處理工藝，降低成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明處理有色金屬選礦廢水的工藝流程圖。

其中：1-臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器，2-納微米氣泡發(fā)生器，3-臭氧發(fā)生器，4-真空紫外燈，5-刮板，6-循環(huán)水泵，7-進(jìn)水口，8-出水口。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供一種臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置及方法。

如圖1所示，該裝置包括臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器1、納微米氣泡發(fā)生器2、臭氧發(fā)生器3和循環(huán)水泵6，其中，臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器1包括箱體、真空紫外燈4、刮板5、進(jìn)水口7和出水口8，臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器1與納微米氣泡發(fā)生器2之間設(shè)置循環(huán)水泵6，納微米氣泡發(fā)生器2與臭氧發(fā)生器3相連，臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器1箱體內(nèi)部設(shè)置真空紫外燈4，箱體頂端設(shè)置刮板5，箱體下端側(cè)面設(shè)置進(jìn)水口7，箱體上端側(cè)面設(shè)置出水口8，在設(shè)計(jì)中，進(jìn)水口7與出水口8呈體對(duì)角線分布。該裝置中，臭氧發(fā)生器3向納微氣泡發(fā)生器2提供臭氧氣體，循環(huán)水泵6從臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器1中抽取部分選礦廢水送入納微米氣泡發(fā)生器2中，選礦廢水與臭氧氣體在納微米氣泡發(fā)生器2中充分混合，產(chǎn)生大量納微米臭氧氣泡，再將氣/液兩相流送入到臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器1中，實(shí)現(xiàn)向臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器1內(nèi)提供臭氧。

其中，真空紫外燈4產(chǎn)生波長(zhǎng)為185nm的真空紫外線和254nm的短波長(zhǎng)紫外線，其中，185nm的真空紫外線占總紫外輻射能量的7％-13％，真空紫外燈4長(zhǎng)度為1.3-1.7m，功率為50-75W，真空紫外燈4插入石英套管后水平安裝于臭氧/紫外聯(lián)合反應(yīng)器1中，每1m3廢水安裝5-8支真空紫外燈4。

納微米氣泡發(fā)生器2產(chǎn)生直徑為0.1-3μm的納微米臭氧氣泡，氣泡密度為107-109個(gè)/mL。

臭氧發(fā)生器3以空氣為氣源，無需配備制氧機(jī)。

應(yīng)用該裝置的方法，如圖2所示，包括步驟如下：

S1：將有色金屬選礦廢水引入混凝池，加入混凝劑，攪拌30-50min后引入到澄清池中沉淀，沉渣從澄清池底部排出；

S2：從澄清池上部排出的溢流進(jìn)入臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置中，在臭氧/紫外聯(lián)合降解的強(qiáng)氧化體系中降解有機(jī)選礦藥劑，上升納微米氣泡將固體顆粒及有機(jī)選礦藥劑帶到液面，經(jīng)刮板5刮出形成浮渣；

S3：處理后廢水進(jìn)入活性炭吸附池，吸附去除重金屬和殘留有機(jī)選礦藥劑，出水滿足浮選回用或排放要求。

其中，混凝劑為聚合氯化鐵、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鋁鐵中的一種或幾種。

裝置中水力停留時(shí)間為25-45min，臭氧投加量為20-60g/m3。

下面結(jié)合具體實(shí)施例予以說明。

實(shí)施例1

選取某硫化鉛鋅礦浮選廢水，pH＝10.35，SS：1078.2mg/L，COD：243.67mg/L,Pb：72.4mg/L，Zn：56.8mg/L。

該鉛鋅礦浮選廢水的處理步驟如下：

(1)將鉛鋅礦浮選廢水引入混凝池，加入聚合氯化鐵68g/m3和聚合硫酸鋁103g/m3，攪拌35min后，引入澄清池中沉淀，沉渣從澄清池底部排出；

(2)將澄清池上部排出的溢流引入臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置中，臭氧投加量為50g/m3，水力停留時(shí)間40min，真空紫外燈功率為70W/支，每1m3廢水安裝真空紫外燈6支，上升的納微米氣泡于液面形成浮渣，用刮板刮出；

(3)處理后的廢水給入活性炭吸附池，吸附劑為煤質(zhì)顆?；钚蕴?，投加量為3kg/m3，吸附池水力停留時(shí)間為40min，處理后的廢水進(jìn)入回水池中，可返回鉛鋅浮選作業(yè)；

(4)產(chǎn)生的沉渣和浮渣經(jīng)收集后，泵送入渣漿泵池中，與濃縮大井排出的尾礦漿一起排入尾礦庫(kù)。

該鉛鋅礦浮選廢水經(jīng)過此工藝處理后，pH降為8.35，COD：68.5mg/L，SS：71.7mg/L，Pb：0.7mg/L，Zn：1.1mg/L，回用于浮選流程不影響鉛鋅選別指標(biāo)。

實(shí)施例2

選取某氧化鉛鋅礦浮選廢水，pH＝11.07，SS：1678.2mg/L，COD：323.24mg/L,S2-：47.2mg/L,NH3-N：11.4mg/L，Pb：81.7mg/L，Zn：136.4mg/L。

該氧化鉛鋅礦浮選廢水的處理步驟如下：

(1)將氧化鉛鋅礦浮選廢水引入混凝池，加入聚合硫酸鐵82g/m3和聚合硫酸鋁鐵131g/m3，攪拌30min后，引入澄清池中沉淀，沉渣從澄清池底部排出；

(2)將澄清池上部排出的溢流引入臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置中，臭氧投加量為60g/m3，水力停留時(shí)間45min，真空紫外燈功率為70W/支，每1m3廢水安裝真空紫外燈7支，上升的納微米氣泡于液面形成浮渣，用刮板刮出；

(3)處理后的廢水給入活性炭吸附池，吸附劑為煤質(zhì)顆?；钚蕴?，投加量為2.5kg/m3，吸附池水力停留時(shí)間為30min，處理后的廢水外排；

(4)產(chǎn)生的沉渣和浮渣經(jīng)收集后，泵送入渣漿泵池中，與濃縮大井排出的尾礦漿一起排入尾礦庫(kù)。

該氧化鉛鋅礦浮選廢水經(jīng)過此工藝處理后，pH降為8.61，COD：42.7mg/L，SS：43.3mg/L，S2-：0.8mg/L，NH3-N：3.2mg/L，Pb：0.4mg/L，Zn：1.0mg/L，滿足《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466-2010)的排放要求。

實(shí)施例3

選取某銅鉛鋅多金屬硫化礦浮選廢水，pH＝10.54，SS：725.9mg/L，COD：201.93mg/L,S2-：35.8mg/L,NH3-N：9.9mg/L，Cu：48.6mg/L，Pb：69.4mg/L，Zn：102.2mg/L。

該銅鉛鋅多金屬硫化礦浮選廢水的處理步驟如下：

(1)將銅鉛鋅多金屬硫化礦浮選廢水引入混凝池，加入聚合氯化鋁58g/m3和聚合硫酸鐵114g/m3，攪拌30min后，引入澄清池中沉淀，沉渣從澄清池底部排出；

(2)將澄清池上部排出的溢流引入臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置中，臭氧投加量為45g/m3，水力停留時(shí)間40min，真空紫外燈功率為60W/支，每1m3廢水安裝真空紫外燈7支，上升的納微米氣泡于液面形成浮渣，用刮板刮出；

(3)處理后的廢水給入活性炭吸附池，吸附劑為煤質(zhì)顆?；钚蕴?，投加量為2kg/m3，吸附池水力停留時(shí)間為25min，處理后的廢水外排；

(4)產(chǎn)生的沉渣和浮渣經(jīng)收集后，泵送入渣漿泵池中，與濃縮大井排出的尾礦漿一起排入尾礦庫(kù)。

該銅鉛鋅多金屬硫化礦浮選廢水經(jīng)過此工藝處理后，pH降為8.28，COD：50.4mg/L，SS：40.8mg/L，S2-：0.6mg/L，NH3-N：2.6mg/L，Cu：0.3mg/L，Pb：0.3mg/L，Zn：1.1mg/L，滿足《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466-2010)的排放要求。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

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臭氧耦合紫外輻照處理有色金屬選礦廢水裝置及方法.pdf