多效一体化澄清设备在含铜废水资源回收及深度处理中的应用

吴财松 吴建辉 李健昌 蒋国民 闫虎祥 刘永丰 洪洲舟 高伟荣

（1、赛恩斯环保股份有限公司，湖南 长沙 410013 2、西藏巨龙铜业有限公司，西藏 拉萨 850008 3、中国有色行业污染治理与装备工程技术研究中心，湖南 长沙 410083 4、湖南有色行业重金属污染治理技术与装备工程技术中心，湖南 长沙 410013）

露天矿场每天产生大量的淋溶水，铜离子浓度较高，季节性变化大。为解决淋溶水的污染及铜资源回收问题，保护选矿附近受纳水体的生态环境，维护企业的正常生产，根据淋溶水水质情况，在实验室研究的基础上，现场采用一段硫化沉铜，二段结合多效澄清一体化设备，在现场进行了试运行验证，考察了工艺对水体铜离子的脱除效果以及回收硫化铜渣的品味，同时考察其运行成本。

1 概述

1.1 整体工艺流程简介

根据该淋溶水的实际情况，采用一段“硫化+pH 调节+絮凝沉淀”结合二段“多效一体化澄清”的工艺，主要目的是对水体铜离子进行深度处理，使外排水铜离子含量低于0.5mg/L，pH 值保持在6-9 范围内，其他指标达到《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB25467-2010)的要求，同时对铜离子进行资源化回收，流程如图1 所示。

图1 矿山淋溶水处理工艺流程

工艺说明：

工艺设计规模为5000m3/d，原水首先进入一段硫化反应槽，在硫化反应槽中投加一定量硫化钠进行硫化反应，通过orp 控制硫化钠加入量；之后废水进入pH 调节槽，添加氢氧化钠将pH 调，然后在絮凝反应槽加入少量絮凝剂进行絮凝反应，之后废水进入一段浓密池进行固液分离，底泥进入压滤系统回收硫化铜渣，上清液则进入多效一体化澄清设备，通过自控系统在一体化设备内的pH 调节槽保障外排水的pH 值控制在8-9，然后投加一定量的絮凝剂进行絮凝反应，最后在多效澄清池进行固液分离，一部分底泥回流助凝并提高污泥浓度，一部分底泥则压滤成硫化铜渣，作为产品销售，多效一体化澄清设备的上清液则直接达标排放。本套工艺及设备可实现药剂的自动控制、铜离子的深度脱除和高效富集，以及深度处理和达标排放。

1.2 一体化设备简介

本项目采用的多效澄清一体化设备，由赛恩斯环保股份有限公司开发制造，该装备内集成了药剂投加系统、废水反应系统、沉淀系统及自动控制系统。核心是通过底泥回流助凝，以回流底泥颗粒的凝核作用为引导，促进絮凝体快速造粒和成长，具有反应及沉淀时间短、药剂利用率高及用量省、占地面积小、出水水质好、底泥浓度大、利于铜资源回收、自动化程度高等特点。相关情况如图2 所示。

图2

1.3 药剂

a.硫化钠溶液配制的质量浓度约为15%。

b.氢氧化钠溶液配制的质量浓度约为20%。

c.PAM絮凝剂配制浓度约1～3‰。

2 运行参数及结果讨论

2.1 各项运行参数的确定

一段反应池的orp 值、pH 值调节直接影响着铜离子的去除效果和硫化铜渣的品味；二段一体化设备的絮凝剂用量和底泥回流比的控制、反应和沉淀时间等直接影响系统的沉淀效果，主要运行参数控制见表1。

表1 主要运行参数控制表

2.2 铜离子去除效果

针对该淋溶水的特性，根据原水铜离子的变化，通过orp 和pH 值的控制调节硫化钠和氢氧化钠的投加量，保障出水铜离子得到全面去除，其中9-10 月份的进出水检测结果如图3 所示。

图3 进出水铜离子浓度变化（9-10 月份）

由图3 可知，铜离子浓度波动较大，最高为5853mg/L，最低为1048mg/L，平均值超过2000mg/L，经处理后出水铜离子浓度平均值为0.16mg/L，所有出水指标均稳定达标。

2.3 其他指标运行效果

连续试运行期间的结果如表2 所示。

表2 连续运行相关指标去除效果

据表2 可知，抽样检测结果显示，原水经处理后出水中的铜、锌、锰、pH 值等指标全部达到《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB25467-2010）水污染物特别排放限值要求。

2.4 铜资源回收结果

试运行期间连续对回收硫化铜渣的铜品味进行检测，结果如图4 所示。

图4 回收铜渣的品味

从图4 数据可知，压滤渣铜品相非常高，含铜平均值达到了30.55%，可直接作为铜精矿销售。

3 药剂成本及收益估算

根据试运行阶段的各项运行参数，处理该矿山淋溶水的药剂成本及收益估算如表3 和表4 所示。各药剂用量和原水中的铜、锌等金属离子浓度以及pH 值直接相关，金属离子浓度越高、pH 值越低，药剂用量越大。

表3 废水处理药剂成本及收益估算表（平均值）

结合表3 可以得出该矿山淋溶水的吨水处理单位药剂成本约为12.63 元/t 水。

9-10 月份硫化铜渣产出量及收益情况如表4 所示。

表4 硫化铜渣产出量及收益情况（平均值）

由上表可知，采用“一段硫化沉铜+二段多效一体化澄清”设备工艺，对改企业淋溶水进行处理，具有十分可观的铜资源回收经济效益。

4 结论

本次试运行顺利完成了对“一段硫化沉铜+二段多效一体化澄清”设备及工艺的运行考察，主要得出以下结论：

4.1 采用“一段硫化沉铜+二段多效一体化澄清”设备及工艺对该企业淋溶水进行处理效果良好，出水铜、锌、锰、pH 值等各项指标均可达到《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB25467-2010）水污染物特别排放限值要求。

4.2 铜资源回收效益可观，硫化铜渣的回收率大于99%，品味可达30%，可直接作为铜精矿销售，平均产出收益值约29 元/m3废水。

4.3 多效一体化澄清设备具有反应及沉淀时间短、药剂利用率高且用量省、占地面积小、出水水质好、底泥浓度大、利于资源回收、自动化程度高等特点，具有十分良好的推广应用前景。