生物制剂深度处理铜矿污水的生产实践

唐智勇

（五矿铜业（湖南）有限公司，湖南衡阳 421513）

生物制剂深度处理铜矿污水的生产实践

唐智勇

（五矿铜业（湖南）有限公司，湖南衡阳 421513）

介绍了生物制剂去除污水中重金属离子的反应机理。经过多种试验，确定采用生物制剂深度处理技术处理铜矿生产污水的工艺方案。该工艺处理铜矿生产污水的效果达到《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB25467－2010）的要求，可以长周期稳定运行。

生物制剂；水解；达标排放；减排

某铜矿始建于1958年，由于历史原因该铜矿在为国家作出巨大贡献的同时环保投入欠账较多，随着国家对环保的要求越来越严格，使得该铜矿的环保形势非常严峻。其中较突出的问题主要体现在废水治理方面，由于大气沉降长期作用，矿区周边的地表也不同程度受到重金属污染，造成总排口Cd等重金属超标，直接对湘江用水安全造成较大的危害。因此，必须对该铜矿废水处理进行治理，防范于未然，避免重大环境污染事故发生。

原来采用对废水添加生石灰并进行搅拌的方法，由于原水重金属离子存在波动，处理效果较差，难以达标排放。为此，2011年以来，该铜矿通过与长沙某环保科技有限公司、湖南某重金属污染治理工程有限公司和中南大学等单位合作，在用生物制剂深度处理技术对废水处理方面进行了深入研究，确定了最佳处理工艺。

1 生物制剂深度处理工艺

目前该铜矿废水为冶炼废水，废水平均日产量200 t左右，雨季时，由于地表水的进入，会增加到500～1 000 t。废水的水质指标见表1。该铜矿废水中重金属离子浓度Cd为73mg／L、Zn为45.83mg／L，还有Pb、As、Cu等重金属。

表1 废水水质分析mg／L

根据铜矿污水的污染物特性，考虑铜矿在现址的生产时限和投资效益，选择生物制剂深度处理技术为铜矿生产污水处理工艺。

1.1 生物制剂深度处理工艺去除重金属的机理

生物制剂是以硫杆菌为主的复合功能菌群代谢产物与其它化合物进行组分设计，通过基团嫁接技术制备了含有大量羟基、巯基、羧基、氨基等功能基团组的制剂。生物制剂在pH 3～4时开始水解，诱导生物配位体形成的“胶团”长大，并形成溶度积非常小的、含有多种元素（如Mn、Si、Mg、Al、O、S、Pb、Cd、Ca、Fe、C、Cu、Zn）的非晶态的化合物，从而使重金属离子高效脱除［1］。

“生物制剂配合－水解”是目前重金属废水深度进化的首选技术，也可作为膜系统最佳预处理工艺。冶炼重金属废水通过生物制剂多基团的协同配合，形成稳定的重金属配合物。由于水处理剂同时兼有高效絮凝作用，当重金属配合物水解形成颗粒后很快絮凝形成胶团，实现重金属离子的同时高效净化。

1.2 污水处理工艺流程简介

根据铜矿废水排放规模和废水的水质指标和前期生物制剂处理的试验研究结果，拟采用生物制剂直接深度处理工艺，利用生物制剂将废水中的重金属离子实现深度脱除，实现废水的全面达标。综合考虑了废水建设和处理过程的经济性，废水生物制剂处理与回用工艺流程如图1所示。

工艺过程：铜矿废水首先进入调节池，经提升泵进入反应池，生物制剂在提升泵的出水管道的管道反应器中加入，通过管道混合器高效混合后进入一级反应池，在一级反应池内进行配合反应，随后在二次反应池内加入氢氧化钠调节体系pH值为10左右，水解完成后加入少量絮凝剂进行絮凝反应，然后进入斜板沉淀池实现固液分离，上清液直接回用或直排［2］。

图1 生物制剂深度处理铜矿污水工艺流程图

2 试验结果及分析

2.1 出水数据检测

工程试运行期间，由湖南水口山有色金属集团有限公司科研所负责废水样品检测，检测内容包括：Pb、Zn、Cu、Cd、As。检测结果见表2和表3。

化验中心利用ICP6500仪器对样品进行检测，其中对铜矿污水处理工程检测记录为2011年12月28日至2012年1月25日。

2.2 数据统计及分析

依据表2和表3的数据统计结果见表4。

表2 某铜矿污水处理站原水记录表（2011.12.28—2012.1.25）

表3 某铜矿污水处理站净化水记录表（2011.12.28—2012.1.25）

由统计数据可以看到，表2原水重金属离子存在波动的原因是定期抽排铜冶炼精矿仓的积水，积水中重金属含量高，进入到污水处理池中，所以造成污水处理池中原水重金属离子波动大。铜矿污水处理工程试运行1个月期间，净化水所有重金属及pH全部达到《污水综合排放标准》（GB9878－1996）一级标准和国家《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB25467－2010），出水实现了Zn、Pb、Cd、As、Cu等重金属离子的达标排放。

2.3 运行成本分析

铜矿污水处理工程从2011年12月28日试运行开始到正常运行一年有余，以2012年1～7月的生产情况为例，进行成本分析。2012年1～7月累计开机时间2 583 h，累计处理废水总量64 575 t左右。消耗的主要物质及单耗见表5。

由以上药剂成本与其他消耗成本可得出生物制剂深度处理该铜矿废水的单位处理成本为：4.82元／t。

表4 某铜矿污水处理站净化水和原水数据统计表

表5 某铜矿污水处理站主要物质消耗成本表

3 建 议

本工程的实施消除或降低了生产废水和地表水的危害，减排的同时也达到了节能的效果。但是该工程仍然存在以下一些问题。

3.1 工艺设计方面存在的问题及建议

生物制剂＋氢氧化钠＋絮凝剂的处理工艺产生的絮状沉淀物进入斜板沉淀池后，由于斜板沉淀池底部没有设计海底阀，絮状沉淀物不能通过海底阀定期排出，只能通过污泥螺杆泵抽入厢式压滤机进行脱水。由于该絮状沉淀物沉淀后具有流动性较差、易堆积的特点，因此污泥螺杆泵运转时抽入的水量大而絮状沉淀物少，压滤机滤布上滤饼薄，卸泥困难，而斜板沉淀池由于絮状沉淀物没有及时抽出，导致斜板沉淀池每月严重泛泥达2次，每次需停机处理2 d时间。不但影响了环保设施的正常运转，同时由于每月需定期清理斜板沉淀池而增加了员工的劳动强度。另一方面，由于滤饼含水量大，不仅降低了滤饼中重金属的含量，造成滤饼不能实现资源化利用，而且由于体积庞大，又不能堆积，大量占用场地，造成了环境二次污染。

建议利用现有水池，尽快建一个污泥浓缩池。污泥浓缩池是减少水处理构筑物排出的污泥的含水量，以缩小其体积的一种污泥处理方法。适用于含水率较高的污泥。可以大大降低沉淀池和压滤机的运行负荷。为了对污泥有效地、经济地进一步处理，拟新增污泥浓缩池一个，另附加污泥抽滤泵两台，污泥管路一套。

3.2 工艺控制方面存在的问题及建议

该工程自动控制程度不高，人员因素干扰大，关键点的控制点没有数字显示。主要表现为：由于下雨、洗地、铜精矿库抽水等原因容易造成原水中重金属离子浓度波动较大，判断生物制剂与原水混合后在第一级反应池内进行配合反应是否充分没有具体的数字显示，目前只能凭借经验来调节生物制剂的用量。这样既容易造成药剂的浪费，也难以做到处理水100%达标。

建议在三级反应池的第一级反应池中安装一个pH计，通过摸索找到一个最佳的pH值范围，然后根据pH值的大小来控制生物制剂的用量。

4 结 论

1.生物制剂深度处理与回用工艺处理废水适应性强。

2.生物制剂深度处理废水效果较好，处理后的废水可达到《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB25467－2010）的要求。

3.生物制剂深度处理与回用工艺处理废水单位成本较低，为4.82元／t。

参考文献：

［1］ 邓国屏，王化敏.重金属废水生物制剂深度处理与回用技术在锌冶炼废水处理中的运用［J］.青海环境，2013，23（1）：18－ 20.

［2］ 袁林.有色冶炼石灰中和净化废水生物制剂深度处理研究［D］.长沙：中南大学，2007.

Production Practice of Copper M ine Sewage Treatment by Biological Agents Depth Processing

TANG Zhi-yong
（Minmetals Copper（Hunan）Company Limited，Hengyang 421513，China）

This paper introduces the reactionmechanism of removing heavymetal ions by the biological agents from wastewater.Through several tests，it determines the biological agents depth processing to deal with the copper mine sewage.The processing effects meet the requirements of The copper，cobalt，nickel industrial pollutant discharge standard（GB25467－210），which could run steadily for a long time.

biological agents；hydrolysis；discharge up to the standard；emission reduction

X703

A

1003－5540（2016）04－0067－05

2016－04－12

唐智勇（1975－），男，助理工程师，主要从事安全环保管理工作。