含砷含氟废水处理技术.doc

广西某某有限责任公司矿井涌水脱砷除氟中试试 验 报 告报告编写长沙诺一环保科技有限公司 参加试验人员 试验地点 广西某某有限责任公司试验时间 二O一五年四月广西某某有限责任公司矿井涌水脱砷除氟中试试 验 报 告根据广西某某有限责任公司与某某公司多次交流与沟通结果，双方于2015年03月31日至2015年04月04日在广西某某有限责任公司进行了矿井涌水脱砷除氟中试试验。在参加试验的双方人员的通力合作和密切配合下，矿井涌水脱砷除氟中试试验已经顺利完成。试验表明，在工艺设备设施转正常运行、操作管理规范、药剂用量控制准确、分析测试及时正确的前提下，矿井涌水脱砷除氟能够按照试验设计的预期目标进行，主要工艺指标可以达到或优于试验要求。现根据试验结果，编写试验报告。一、试验工艺、装置、材料与方法1 试验目的（1）利用某某公司自行设计的连续自动水处理中试设备装置，对广西某某有限责任公司矿井涌水脱砷脱氟中试试验；（2）考察某某公司设计的水处理工艺，对脱除广西某某有限责任公司矿井涌水中砷与氟的效果；（3）观察系统运行过程中出现的各种状况与问题，探索解决生产中可能出现的问题的方法；（4）考查系统运行的相关参数，为生产实践的设计、操作与管理提供依据。2 试验工艺 2.1 工艺原则流程中试过程中，将矿井涌水泵入株洲新时代环保自行设计的中试连续处理装置进行处理。中试设备现场连接安装完成后实际效果见图1。图1 矿井涌水中试设备矿井涌水处理工艺原则流程如图1。图2 中试过程矿井涌水处理原则工艺流程根据图2，现对工艺流程简要说明如下：矿井涌水进入一体化中试设备，在中试设备中，首先加入脱砷捕集剂，在搅拌作用下，脱砷捕集剂与矿井涌水充分混合，同时对水中溶解态的砷进行捕集，使砷转化为固态形式，便于后续分离。随后，加入脱氟捕集剂，同样，在搅拌作用下，脱氟捕集剂与矿井涌水充分混合，同时对水中溶解态的氟进行捕集，使其转化为固态形式。完成砷与氟的捕集后，需加入少量石灰乳，除了对pH进行调节外，这部分石灰可作为絮体骨架，对加大沉淀密度，提高沉淀速度具有促进作用。完成该工序后，将加入已经配制的PAM，在PAM作用下，使小颗粒沉淀发生絮凝，形成絮体，随后进行沉淀，此时，矿井涌水中大部分的砷和氟均以沉淀的形式得到去除，而沉淀所得上清液则达标进行排放。2.2 主要考查与控制因素 (1) 原水：进水量，总As含量，总F含量，pH值；(2) 脱砷反应：脱砷捕集剂用量，脱砷反应时间，脱砷效果；(3) 脱氟反应：脱氟捕集剂用量，脱氟反应时间，脱氟效果；(4) pH调节：石灰乳用量，反应时间；(5) 絮凝沉淀：PAM用量，絮凝效果，沉淀效果。3 试验装置、仪器、试剂与用品表1 实验装置序号设备名称型号材质数量备注1一体化设备6*1.5*1.5m3碳钢防腐1个2加药桶300LPE4套3计量泵100L2台4计量泵60L2台5加药桶搅拌器0.75kw4套6罗茨风机0.75kw1台7在线pH计1台8进水泵1.1kw1台9转子流量计6m31个10控制柜1个表2 中试试验主要化学原料与试剂序号名称数量备注1脱砷捕集剂165kg粉状固体，可预先配为溶液2脱氟捕集剂115kg粉状固体，可预先配为溶液3石灰50 kg工业级4PAM25kg工业级5柠檬酸三钠500g分析用6硝酸钠500g分析用7氟化钠500g分析用表3 工业扩大试验主要分析仪器与用品序号名称数量备注12000ml烧杯若干2100ml烧杯若干350ml量筒若干450ml锥形瓶若干510ml量杯若干61ml移液管若干72 ml移液管若干85 ml移液管若干910 ml移液管若干10电子天平1台11磁力搅拌器1台12砷在线监测仪1台13氟离子分析检测仪1台氟离子电极法4 矿井涌水基本性质矿井涌水取自广西某某有限责任公司矿山厂区现场。对所关注的指标进行检测，列出矿井涌水基本性质如表4。表4 矿井涌水基本性质测定项目pHAsF含量mg/L7.20.525.83由表4可知，试验所用矿井涌水的pH=7.2，As和F的含量分别为0.52和5.83左右，其基本性质与本公司在小试过程中所用水样性质相差异不大，因此，可以预计的是，在小试过程中所研发和采用的工艺，以及据此而设计和制造的中试装置，对此废水也会有较好的处理效果。二、试验结果与分析根据业主方要求，中试至少需进行72小时，中试期间，业主每隔1小时取样一次，8次取样后，将样品混合，形成混合样送检。鉴于现场检测条件有限等原因，本公司在与业主同步取样分析上存在一定困难，因此，实际操作中，将根据调试的具体情况，不定时取样自行分析。1 脱砷试验中试前段时间，主要加入脱砷捕集剂进行脱砷试验，并未加入脱氟捕集剂。当脱砷剂用量为1kg/t时，具体结果如表5表7所示。表5 3月31日11:0016:00中试数据（如无特殊说明，除pH无单位外，其余均为mg/L）取样时间AsFpH11:120.00855.78.5514:480.00654.28.34均值0.00754.958.45业主方混合样0.0084.08.31备注脱砷剂用量1kg/t； 表6 3月31日16:0024:00中试数据（如无特殊说明，除pH无单位外，其余均为mg/L）取样时间AsFpH17:540.01062.68.0819:570.01042.38.04均值0.01052.458.06业主方混合样0.007L2.58.09备注脱砷剂用量1kg/t； 业主方0.007L表示低于检测限0.007L不能检出表7 4月1日00:0008:00中试数据（如无特殊说明，除pH无单位外，其余均为mg/L）取样时间AsFpH01:180.01032.27.9业主方混合样0.007L2.57.9备注脱砷剂用量1kg/t； 业主方0.007L表示低于检测限0.007L不能检出由表5表7可知，当脱砷捕集剂用量为1kg/t矿井涌水时，脱砷效果极佳。在处理初期（表5），处理水中As浓度的均值达到0.0075mg/L，随着时间的延长，处理水中As浓度有升高趋势，均值达到0.0105mg/L（表6），随后，基本维持稳定，维持在0.0103左右mg/L（表7），这与小试结果是基本吻合的。同时，从表6和表7还可以看出，业主混合样所测得含砷量较低，低于业主方采用的测As方法的检出限，不能被业主方检出。与本公司测定结果比较，说明二者在砷测定上存在一定差异。另外，虽然调试初期未加入脱氟捕集剂，但由于脱砷捕集剂本身对氟具有一定的脱除效果，因此，在系统运行稳定后，氟的浓度也有一定程度的降低，这也与小试结果是一致的。为降低药剂成本，将药剂用量减少至0.5kg/t进行了试验，试验结果具体如表表8表9所示。表8 4月1日08:0024:00中试数据（如无特殊说明，除pH无单位外，其余均为mg/L）取样时间AsFpH11:140.00832.47.8315:230.01362.68.1420:020.01672.78.22业主方混合样0.007L2.57.9备注脱砷剂用量0.5kg/t；业主方混合样取样时间段为4月1日08:0016:00表9 4月2日00:0008:00中试数据（如无特殊说明，除pH无单位外，其余均为mg/L）取样时间AsFpH06:490.01792.68.13业主方混合样0.007L2.57.9备注脱砷剂用量0.5kg/t； 业主方0.007L表示低于检测限0.007L不能检出由表8表9可知，在减少脱砷剂投入量初期，As和F的含量变化并不明显，显然，这是因为反应系统尚需一段时间才能达到调节效果。一段时间后，可以明显看出处理水中As的浓度开始增加，至4月1日20:02时，As浓度达到0.0167mg/L，接下来的10小时（表9），系统运行得比较稳定，As浓度仅增加至0.0179mg/L。需要指出的是，此时，业主方检测As浓度指标仍然为0.007L，即仍然低于业主方所采用的As测定方法的检测限，无法被检出。至于氟的脱除，则未发生明显变化，维持在2.5mg/L左右，与达标要求尚有一段距离。2 砷氟脱除试验为进一步提高脱氟效果，向系统中加入了脱氟捕集剂，其用量为0.5kg/t。另外，因在小试过程中发现，矿井涌水脱氟效果受pH影响较为明显，鉴于pH在实际生产中，是一个较难精确控制的参数，故在此批次试验中，同时考察了pH对脱氟效果的影响。试验结果如表10表12所示。表10 4月2日08:0024:00中试数据（如无特殊说明，除pH无单位外，其余均为mg/L）取样时间AsFpH11:080.00871.87.8316:240.01362.08.1419:370.01323.88.5222:580.01274.48.43业主方混合样0.007L3.08.39备注脱砷剂用量0.5kg/t；业主方混合样取样时间段为4月2日16:0024:00表11 4月3日00:0024:00中试数据（如无特殊说明，除pH无单位外，其余均为mg/L）取样时间AsFpH02:440.00901.87.6406:050.00950.67.2813:340.0082.06.2517:280.00240.67.36业主方混合样0.007L1.57.46备注脱砷剂用量0.5kg/t；业主方混合样取样时间段为4月3日16:0024:00由表10可知，加入脱氟剂后，当pH=7.83时，不仅氟浓度降低至了1.8mg/L，砷的浓度也得到一定程度降低，为0.0087mg/L，说明脱氟剂对砷也起到一定的去除作用。随后，升高pH值至8.43后，砷浓度略微上升至0.0127mg/L，并未受到明显影响，而氟的浓度明显升高至4.4mg/L。表11考察了降低pH对脱氟脱砷效果的影响，可以看出，一定程度上降低pH值，有利于氟的脱除，当pH降低至7.28时，氟浓度已达到欧0.6mg/L，但进一步降低pH至6.25时，脱氟效率显著下降，处理水中氟浓度重新上升至2.0mg/L。因此，pH值对脱氟效果具有重要影响，根据试验结果，应将pH值控制在77.5之间为佳。为进一步降低运行成本，在上述pH值条件下，降低了脱氟剂用量进行脱氟效果的考察，由于仅使用0.5kg/t脱砷剂即可实现砷的达标，因此仅考察脱氟剂用量对除氟效果的影响，不再对砷进行考察，结果如表12所示表12 4月4日00:008:00中试数据（如无特殊说明，除pH无单位外，其余均为mg/L）取样时间AsFpH02:33/0.87.2405:10/1.67.3807:24/1.87.40均值/1.47.34业主方混合样0.007L1.57.2备注脱砷剂用量0.5kg/t；脱氟剂用量0.25kg/t由表12可知，在pH值77.5之间，脱砷剂用量0.5kg/t时，将脱氟剂用量降低至0.25kg/t，脱氟效果明显变差，出水氟离子浓度上升至1.8mg/l左右。因此，脱氟剂用量应当保持在0.5kg/t左右。3 混合用药试验考虑到分步加药的投资成本较高，在中试过程中，对混合加药进行了考察。按质量比脱砷药剂：脱氟药剂=1:1进行混合，配制成一定浓度后，向处理系统中单点投加药剂进行处理，试验结果如表13所示。表13 4月4日8:0020:00中试数据（如无特殊说明，除pH无单位外，其余均为mg/L）取样时间AsFpH12:06/0.87.3416:060.00940.77.2819:37/0.77.20均值0.00940.737.27业主方混合样-备注脱砷剂用量0.5kg/t；脱氟剂用量0.5kg/t业主方已停止取样从表13可以看出，连续12小时的运行过程中，混合用药并未对脱氟效果和脱砷效果产生明显影响，处理水中As浓度维持在0.0094，而F浓度可以维持在0.73左右，因此，为节约投资，实际生产中应考虑将两种药剂混合后进行投加。三、运行成本与投资估算根据中试调试结果，对本项目药剂运行成本及整体投资做出估算，由于尚未进行详细的工艺工程设计，故不对电耗、管理等成本进行估算。同时，也需说明，实际运行过程中，砷氟脱除率将受到较多因素影响，如药剂市场价格的变动、设备设施运行实际情况等因素，因此，本中试报告作出的估算仅供参考，一切应以实际生产为准。表14-1 药剂成本估算（砷达标、氟到2.5mg/l以下）药剂名称用量吨成本脱砷剂0.5kg/t0.25PAM2g/t0.002石灰0.1 kg/t0.002总计0.254表14-2 药剂成本估算（砷达标、氟达标）药剂名称用量吨成本脱砷剂0.3kg/t0.45脱氟剂0.3 kg/t0.6PAM2g/t0.002石灰0.1 kg/t0.002总计1.09表15 矿井涌水处理投资估算表序列名称价格取费标准备注说明1可行性研究报告建设项目前期工作咨询收费暂行规定计价格19991283号；广西壮族自治区建设项目收费标准（桂价经字【2000】88号）2设计国计委、建设部工程勘查设计收费管理规定【2002】10号附表一已经按国家标准优惠20%3土建+设备4安装调试【4】*10%5税费【1-4】*5.8%建安工程税6总计四、结论与存在问题1 基本结论 （1） 中试试验结果表明，采用脱氟剂、脱砷剂能达到较好的砷、氟去除效果，达到了地表三类的排放要求。（2）中试结果优于小试结果 ，进一步确定了药剂组合