石英砂矿浮选废水处理工艺及影响因素研究.pdf

d o i:1 0. 3 9 6 3/ j . i s s n . 1 6 7 4 - 6 0 6 6. 2 0 1 7. 0 2. 0 3 2 石英砂矿浮选废水处理工艺及影响因素研究 吕 亮1, 肖俊清2 , 姚 乐 3 ( 1.合肥市环境信息中心, 合肥2 3 0 6 0 1;2.蚌埠玻璃工业设计研究院, 蚌埠2 3 3 0 1 0; 3.浮法玻璃新技术国家重点实验室, 蚌埠2 3 3 0 1 0) 摘 要: 针对特定的选矿废水, 通过实验考察次氯酸钠氧化工艺的 p H 值、 反应时间、 搅拌强度以及次氯酸钠的投 加量对C O D去除效率的影响。结果表明 p H 值为2, 反应时间为5 0m i n, 搅拌强度为4 0r/m i n, 次氯酸钠投配量为 5 0g/L, 是最佳的废水处理方案。通过废水工程运行实例, 得出在该参数条件下, C O D的去除效率可达9 4. 4 6%,S S 的去除效率可达8 7. 5 8%。 关键词: 选矿废水; 次氯酸钠; 混凝沉淀 R e s e a r c ho nE f f l u e n tT r e a t m e n tP r o c e s so fQ u a r t zS a n dO r e F l o t a t i o na n dI t s I n f l u e n c i n gF a c t o r s L VL i a n g 1, X I A OJ u n - q i n g 2, Y A OL e 3 ( 1. H e f e iE n v i r o n m e n t I n f o r m a t i o nC e n t e r,H e f e i 2 3 0 6 0 1,C h i n a;2. B e n g b uD e s i g na n dR e s e a r c h I n s t i t u t e f o rG l a s s I n d u s t r y,B e n g b u2 3 3 0 1 0,C h i n a;3. S t a t eK e yL a b o r a t o r yf o rA d v a n c e dT e c h n o l o g y o fF l o a tG l a s s,B e n g b u2 3 3 0 1 0,C h i n a) A b s t r a c t: T a r g e t e da tp a r t i c u l a ro r e - d r e s s i n ge f f l u e n t,t h i se x p e r i m e n t i n v e s t i g a t e dt h ep Hv a l u e,r e a c t i o nt i m e,a n d s t i r r i n g i n t e n s i t yo f t h eo x i d a t i o np r o c e s so f s o d i u mh y p o c h l o r i t e,w i t ha f u r t h e r i l l u s t r a t i o no nt h e i n f l u e n c eo f s o d i u m h y p o c h l o r i t ed o s a g eo nC O Dr e m o v a l e f f i c i e n c y . I t t u r n e do u tw i t hab e s t s o l u t i o n f o r t h e e f f l u e n t t r e a t m e n t p r o c e s s a n d t h er e l a t e dp a r a m e t e r sw e r e a s f o l l o w s:2f o r t h ep Hv a l u e,5 0m i n f o r t h e r e a c t i o n t i m e,4 0r/m i n f o r t h e s t i r r i n g i n t e n - s i t ya n d5 0g/Lf o r t h e s o d i u mh y p o c h l o r i t ed o s a g e . S u p p o r t e db y c a s e s o n t h eo p e r a t i o no f e f f l u e n t t r e a t m e n t e n g i n e e r - i n g,t h e s t u d ys h o w e d t h a t t h eC O Dr e m o v a l e f f i c i e n c y r e a c h e d9 4. 4 6%a n d t h eS Sr e m o v a l e f f i c i e n c yc o u l db e 8 7. 5 8% u n d e r t h ea f o r e m e n t i o n e dp a r a m e t e rc o n d i t i o n . K e yw o r d s: o r e - d r e s s i n ge f f l u e n t; s o d i u mh y p o c h l o r i t e; c o a g u l a t i n gs e d i m e n t a t i o n 收稿日期: 2 0 1 7 - 0 3 - 2 9. 作者简介: 吕 亮(1 9 8 1 -) , 工程师. E - m a i l:l v l i a n g 5 8 21 2 6. c o m 我国石英砂矿分布广泛, 是用于玻璃、 陶瓷、 冶金、 建筑、 机电、 化工等行业的重要原材料。2 0 1 6年全国 石英砂总产量已超过1亿t, 具有良好的市场前景。然而, 石英砂浮选过程中会产生大量的废水, 其废水中含 有高浓度的悬浮物、 重金属、 选矿药剂、 化学耗氧物质以及其他一些油类、 酚、 铵、 膦等污染物 1 - 3, 具有排放量 大、 成分复杂、 悬浮物含量高、 有毒有害污染物种类多、 废水尾砂粒度极细、 呈分散的胶态、 不易自然沉降等特 点 4, 如不加以治理将严重污染环境。 石英砂矿选矿废水组分与浮选药剂的种类、 石英砂提纯要求、 原矿矿物组分以及浮选工艺等有关。目 前, 国内选矿废水的处理方法有混凝沉淀法、 化学氧化法、 膜分离法、 化学吸附法、 酸碱中和法、 化学沉淀法、 生化法、 自然降解法和综合治理法 5 - 9。处理方法普遍存在工艺复杂、 处理效果不佳、 投资大、 费用高等问题。 为此, 我们通过长期的工程实践和实验结论, 提出以“ 一级混凝沉淀+次氯酸钠氧化法+二级混凝沉淀” 为核心的新工艺组合, 对工艺中的氧化处理技术控制条件及参数进行讨论, 并把最佳参数方案应用到实际工 程中。工程运行结果表明该方法不但可以有效地提高废水处理效率, 而且能够充分满足清洁工艺的要求。 621 建材世界 2 0 1 7年 第3 8卷 第2期 万方数据 1 实 验 1. 1 实验对象 安徽凤阳地区是我国石英砂矿的主要产地之一, 储量丰富、 品质高、 产量大; 该实验选定凤阳一石英砂选 矿厂, 此选矿厂采用浮选工艺及工艺水循环利用, 但需要定期排放杂质含量较高的浮选废水, 该废水拟采用 混凝沉淀和次氯酸钠氧化法处理, 从生产线上取排放的废水作为实验对象。 该废水组分主要有乙酸铵盐衍生物( CH3CH2C OONH3-) 和各种一元醇(C4H8OHC1 0H1 7OH) 等有 机混合物; 废水呈酸性, 有挥发性酸味; p H 值为1. 54. 5;C O D参数为8 0 012 0 0 m g/L;S S指标为 3 0 0m g /L左右。 1. 2 仪器和试剂 1. 2. 1 仪器 p H计; C O D快速测定仪; 电子天平; 各类烧杯、 量筒、 移液管若干, 搅拌器; 漏斗、 滤纸等。 1. 2. 2 试剂 氧化剂选用N a C l O( 有效氯含量1 0%) 、 混凝试剂采用聚合氯化铝(P A C) 、 聚丙烯酰胺(P AM) , 上述试 剂均为分析纯。 1. 3 实验方法 为考察次氯酸钠氧化法的影响因素, 向废水中加入P A C、P AM摇匀静置, 待沉淀后每份取样品清样 1 0 0m L, 调节废水 p H 值, 控制搅拌强度、 氧化反应时间和次氯酸钠投加量, 测定C O D, 计算去除效率。 2 实验结果 2. 1 氧化反应时间对处理效率的影响 在废水 p H 值为2. 0, 搅拌强度为5 0r/m i n,N a C l O的 投加量为8 0g/L时, 考察反应时间对C O D去除效率的影 响, 结果见图1。 由图1可知, 在反应初期, 随着时间的延长, 去除效率 明显增大; 然而氧化反应5 0m i n以后,C O D的去除效率随 时间延长增加但不明显, 5 0m i n是该实验的一个明显拐点。 反应时间越长, 需要的氧化反应池越大, 从工程投资的角度 考虑, 该废水最佳氧化反应时间为5 0m i n。 2. 2 N a C l O的投加量对处理效率的影响 在废水 p H 值为2. 0, 搅拌强度为5 0r/m i n, 反应时间 为5 0m i n的条件下, 考察不同的N a C l O投加量对 C O D去除效率的影响, 同时考察废水中次氯酸根 离子的变化情况, 结果见图2。 由图2可知, 在其他因素一定时, 随着次氯酸 钠的投加量的增大, C O D去除效率明显增大, 但随 着次氯酸钠投配量的增大, 废水中剩余的没有反应 的次氯酸根离子也增大。在工程应用时, 既要求高 的去除效率, 又需要保证低的余氯残留, 因此该废 水次氯酸钠投配量可选取5 0g/L。 2. 3 p H值对处理效率的影响 在N a C l O的投加量为5 0g/L时, 搅拌强度为 5 0r/m i n, 反应时间为5 0m i n的条件下, 考察 p H 值对C O D去除效率的影响, 结果见图3。 由图3可知, p H 值对C O D的去除效率有明显的影响, 适宜的 p H 环境为05, 最佳的 p H 值为2, 一般 认为 p H 值大于7( 属于碱性环境) 是不合适的, 需要调节酸碱度后再进行氧化反应。氧化反应适宜于偏酸 721 建材世界 2 0 1 7年 第3 8卷 第2期 万方数据 性环境, 这与次氯酸钠水解反应有关, 水解生成具有强氧化性 的次氯酸, 才是氧化反应的关键物质, 水解反应化学方程式如 下 C l O + H2O= HC l O+ OH 水解反应是可逆反应, 碱性环境下可逆反应向左进行, 抑 制了次氯酸的生成, 所以此时C O D去除效果较差, 反应时间 延长; 酸性环境时, 则可逆反应向右进行, 有利于次氯酸的生 成, 处理效果较好。然而酸性太强时, 水解反应太快, 次氯酸 不稳定易分解, 所以C O D去除效果会变差 1 0, 故酸性也不能 太强。此选矿废水的 p H 值的范围恰好是1. 54. 5, 因此该 文认为在氧化反应前不需要调节酸碱度, p H 值调节池可设置在氧化反应后。 2. 4 搅拌强度对处理效果的影响 在N a C l O的投加量为5 0g/L, 反应时间为5 0m i n, p H 值为2. 0的条件下, 考察氧化反应搅拌强度对C O D 去除效率的影响, 结果见图4。 由图4可知, 随着搅拌强度的增加,C O D的去除效 率也在增加, 但是工程上的动力消耗也在增加, 成本将增 加, 搅拌强度大于4 0r/m i n后,C O D去除效率趋于稳定, 综合成本考虑, 工程上选取4 0r/m i n作为较理想的搅拌 强度。 3 工程应用 3. 1 设计特点及事项 通过实验观察, 废水被氧化后, 水中浊度增加, 颜色变深, 由于废水中的含有表面活性剂的有机物长链被 氧化断链后, 失去水溶性, 从而致使浊度增加。因此该工程在氧化工艺前后各设置混凝沉淀工艺, 则废水处 理工艺为“ 一级混凝沉淀+次氯酸钠氧化+二级混凝沉淀” 。 参数选取: 氧化池停留时间5 0m i n, 搅拌强度4 0r/m i n, 次氯酸钠投加量为5 0g/L。因为该厂废水偏酸 性, p H 值作为考察性指标, 氧化反应前不设置 p H调节池, p H 值在2左右均可接受。 3. 2 设计方案 针对该股废水的特性, 结合该实验结果, 设计该石英砂选矿厂选矿废水处理设计方案如图5所示。 821 建材世界 2 0 1 7年 第3 8卷 第2期 万方数据 3. 3 实际运行效果 在图中4个水质监控点取样连续监测8d, 取得数据见表1和表2。 表1 监控点污染物实测数据结果/ ( m g L-1) 采样时间 1#监控点2#监控点3#监控点4#监控点 C O DS SC O DS SC O DS SC O DS S 第1d 9 0 22 7 86 1 41 9 81 5 31 0 38 85 6 第2d 10 5 72 4 25 7 21 6 51 3 67 57 64 3 第3d 11 4 53 0 56 4 82 0 41 6 61 1 19 66 2 第4d 12 0 93 1 46 2 01 7 71 4 46 76 73 9 第5d 9 8 72 8 96 6 71 8 71 5 58 28 25 1 第6d 10 5 62 9 76 6 11 9 91 4 78 98 15 3 第7d 10 4 12 9 06 5 61 7 81 5 08 18 05 1 第8d 10 8 72 9 96 5 01 8 91 5 19 18 55 4 表2 各处理单元处理效率/% 日期 一级混凝沉淀工艺 C O D去除效率S S去除效率 次氯酸钠氧化工艺 C O D去除效率S S去除效率 二级混凝沉淀工艺 C O D去除效率S S去除效率 总工艺 C O D去除效率S S去除效率 第1D 3 1. 9 32 8. 7 87 5. 0 84 7. 9 84 2. 4 84 5. 6 39 0. 2 47 9. 8 6 第2d 4 5. 8 83 1. 8 27 6. 2 25 4. 5 54 4. 1 24 2. 6 79 2. 8 18 2. 2 3 第3d 4 3. 4 13 3. 1 17 4. 3 84 5. 5 94 2. 1 74 4. 1 49 1. 6 27 9. 6 7 第4d 5 1. 2 84 3. 6 37 6. 7 76 2. 1 55 3. 4 74 1. 7 99 4. 4 68 7. 5 8 第5d 3 2. 4 23 5. 2 97 6. 7 65 6. 1 54 7. 1 03 7. 8 09 1. 6 98 2. 3 5 第6d 3 7. 4 13 3. 0 07 7. 7 65 5. 2 84 4. 9 04 0. 4 59 2. 3 38 2. 1 5 第7d 3 6. 9 83 8. 6 27 7. 1 35 4. 4 94 6. 6 73 7. 0 49 2. 3 28 2. 4 1 第8d 4 0. 2 03 6. 7 97 6. 7 75 1. 8 54 3. 7 14 0. 6 69 2. 1 88 1. 9 4 由表1可以得出, 各监控点的水质波动幅度不大, 说明废水处理设施运行稳定;4#监控点C O D监测浓 度为6 79 6m g/L,S S监测浓度为4 36 2m g/L, 监测数据表明该设施出水水质C O D和S S均满足 废水综 合排放标准 (G B8 9 7 81 9 9 6) 一级标准( C O D标准限值1 0 0m g/L、S S标准限值7 0m g/L) 。 由表2可以得出, 该废水处理工艺总C O D去除效率为9 0. 2 4%9 4. 4 6%, 总S S去除效率为7 9. 6 7% 8 7. 5 8%, 处理效果显著; 一级混凝沉淀工艺C O D去除效率为3 1. 9 3%5 1. 2 8%,S S去除效率为2 8. 7 8% 4 3. 6 3%; 依据试验结果调控次氯酸钠氧化段废水处理工艺参数, 氧化段C O D去除效率为7 4. 3 8% 7 7. 7 6%,S S去除效率为4 5. 5 9%6 2. 1 5%, 次氯酸钠氧化段处理对C O D的去除效果显著; 二级混凝沉淀 工艺C O D去除效率为4 2. 1 7%5 3. 4 7%,S S去除效率为3 7. 0 4%4 5. 6 3%, 数据表明设置二级混凝沉淀 工艺是非常必要的, 也是该工艺设计的特色点。 4 结 论 a .提出以“ 一级混凝沉淀+次氯酸钠氧化+二级混凝沉淀” 为核心的石英砂矿选矿废水处理新工艺组 合, 新工艺对C O D去除率高达9 4. 4 6%, 对S S去除率高达8 7. 5 8%。 b .该方法的氧化最佳工艺条件为氧化时间为5 0m i n, 次氯酸钠投加量为5 0g/L, p H 为2, 搅拌强度为 4 0r/m i n。氧化段C O D去除效率高达7 7. 7 6%,S S去除效率高达6 2. 1 5%。 c .工程运行结果表明, 该处理工艺出水水质C O D和S S均满足 废水综合排放标准 (G B8 9 7 81 9 9 6) 一级标准。 ( 下转第1 3 4页) 921 建材世界 2 0 1 7年 第3 8卷 第2期 万方数据 移了买方的风险, 项目利润得到了保障。 在合同的贸易方式确定为D D P( 工地现场交货) 的情况下, 增加议付单据 现场签收证明 。此单据由买 方现场代表签字有效。如若正本提单已签发, 货已上船, 但货未到现场, 卖方就交单议付, 一旦银行确认单证 无误便可确认承兑, 对买方来说, 风险极大, 很有可能钱货两空。增加 现场签收证明 可以大大的减少买方 风险, 对光伏电站项目的执行和运营有很大推动作用。 在信用证条款中约定汇率, 由于美元和欧元汇率波动较大, 对项目的利润产生巨大的影响。买卖双方需 要在开证时就约定汇率, 如中国建材承建的美国加州9 5 MW光伏电站项目就约定了, 开证汇率为开证当月 第一个工作日的中行中间价。 7 结 语 光伏发电作为全球最具发展前景的可再生能源利用方式之一, 将成为外来能源结构的主导力量。“ 十三 五” 是我国推进经济转型、 能源革命、 体制机制创新的重要时期, 也是太阳能产业升级的关键阶段, 我国太阳 能产业迎来难得的发展机遇, 也面临严峻挑战。对于走出去的中国企业, 海外工程项目管理将会是一次艰难 的历程, 目前, 海外光伏电站工程项目的风险也趋于可控状态, 对风险的有效控制和规避将成为项目成功与 否的关键。 参考文献 1 傅龙海.信用证与U C P 6 0 0M.北京: 对外经贸大学出版社,2 0 1 4. 2 李道金.信用证风险防范与纠纷处理技巧M.北京: 中国海关出版社,2 0 1 5. 3 李金泽. U C P 6 0 0适用与信用证法律风险防控M.北京: 法律出版社,2 0 0 7. 4 王 腾, 曹红波.彻底搞懂信用证M.北京, 中国海关出版社:2 0 1 6. 5 张存彪, 黄建华, 廖东进, 等.光伏电站建设与施工M.北京: 化学工业出版社,2 0 1 3. 6 蒋华庆, 贺广零, 兰云鹏.光伏电站设计技术M.北京: 中国电力出版社,2 0 1 4. ( 上接第1 2 9页) 参考文献 1 罗仙平, 谢明辉.金属矿山选矿废水净化与资源化利用现状与研究发展方向J.中国矿业,2 0 0 6,1 5(1 0) :5 1 - 5 6. 2 曾懋华, 黎载波, 龙来寿.改性钛白废渣对选矿废水中硫化物的去除J.工业水处理,2 0 1 1,3 1(1) :1 8 - 2 1. 3 李洪帅, 刘殿文, 宋凯伟.选矿废水对浮选的影响J.矿冶,2 0 1 2,2 1(2) :9 4 - 9 6. 4 彭新平, 陈 伟, 吴兆清.硫化铅锌矿选矿废水处理与回用技术研究J.湖南有色金属,2 0 1 0,2 6(2) :4 0 - 4 2. 5 S a n t iCA,C o r t e sSL,A c q u iPD,e ta l . R e d u c t i o no fO r g a n i cP o l l u t a n t si nO l i v eM i l lW a s t e w a t e rb yU s i n gD i f f e r e n t M i n e r a lS u b s t r a t e sa sA d s o r b e n t sJ. B i o r e s s o u r c eT e c h n o l o g y,2 0 0 8,9 9(6) :1 9 4 5 - 1 9 5 1. 6 D u n nJG,F i s h e rNG. T h e r m a lD e c o m p o s i t i o no fF r o t h i n gA g