混凝沉淀法处理磷矿浮选废水试验研究

1、2009 年第35 卷第 4 期April 2009工业安全与环保 Industrial Safety and Environmental Protection#6 #混凝沉淀法处理磷矿浮选废水试验研究李晔刘跃左慧杜光张帆( 武汉理工大学资源与环境工程学院 武汉 430070)摘 要 对于质量浓度高达268. 5 mg/ L 的磷矿浮选废水, 在实验确定的最佳工艺条件下, 出水磷酸盐质量浓度小于 0. 5 mg/ L, 达到国家综合污水排放一级标准, 磷的去除率高达 99. 85% ; 同时, 磷矿浮选废水中CODCr和 SS 的去除率也达到了 75. 3% 和81. 2Study on th

2、e Treatment of Phosphorite Floatation Wastewater With Coagulation MethodLI Ye LIU Yue ZUO Hui DU Guang ZHANG Fan( School of Resource and Environmental Engine ri ng , Wuhan Universi ty of T echnol ogy Wuhan 430070)Abstract In the optimum condit ion by the experiment, the concentration of phosphorus i

3、n the wastewater was able to reduce to 0. 5 mg/ L from 268. 5 mg/ L. This result came up to the national standard of discharged wastewater. The removal ef ficiency of phosphate reached to 99. 85% . Moreover, the removal efficiency of COD and SS was able to reach to 75. 3% and 81. 2% respect ively, a

4、nd the cost was cheap, so it had obvious economic and environmental benefit.Keywords float ation wastewater of phosphorite coagulation phosphorus removal我国磷矿资源十分丰富, 但大部分属沉积磷块岩矿床,1. 1废水水质分析 实验水样取自湖北荆门某选磷矿厂, 并对 1# 浓密机溢流水进行了多次采样化验, 其废水水质见表 1。 矿石品位低, 杂质多, P2O5 的平均质量分数只有 17% -22% ,且80% 磷矿含镁量偏高, 嵌布粒度细 1。因

5、此在开采利用磷矿山的过程中, 会产生大量的高浓度含磷废水, 选矿过程是排放废水的主要环节。矿山废水主要来自坑内排水和选矿厂排水, 仅表 1磷矿浮选废水水质mg/ L( pH 除外)坑内排水一项, 我国矿山每年约排出废水 30 亿t。选矿厂废水排放量也相当惊人, 处理每吨原矿石的废水排放分析项目pHSSCODCrTP量随选矿方法的不同有较大的区别, 如浮选法产生的废水大约 3. 5- 4. 5 t, 浮选- 磁选法为 6- 9 t, 浮选- 重 溢流水4. 0718682268. 5选法为 27- 30 t2 。磷矿废水中的磷含量很高, 磷的存在方式与废水的酸碱性密切相关, 当 pH 值在 2-

6、 7 之间时, 磷酸盐离子 1. 2 试剂及仪器 试剂: 石灰、聚丙烯酰胺( 阴离子型 PAM ) 、聚合氯化铝( PAC) 、聚合硫酸铁( PFS) 、硫酸、过硫酸钾、抗坏血酸、钼酸铵、酒石酸锑钾、磷酸二氢钾等。 仪器: DBJ - 621 型定时变速搅拌机, 7200 型分光光度计, 奥立龙 pH 酸度计, XJ- 型医用高压灭菌锅等。 1. 3 试验方法 将生石灰 配制成 5% 石灰乳 液, PAC 和 PFS 配制 成10% , PAM 配制成0. 05% 的溶液待用。取 6 只 500 mL 烧杯, 加入 200 mL 水样, 分别加入一定量的混凝剂、助凝剂, 搅拌一定时间后, 静置

7、沉淀, 取上清液测定磷的含量。实验时加入混凝剂后快速搅拌( 约 200 r/ min) 1 min, 再加助凝剂慢速搅拌( 约60 r/ min) 3 min, 沉淀时间 1 h。水质测定按5 水和废 水监测分析方法6 6 中规定的标准方法进行。 2 结果与讨论2. 1 混凝剂种类的选择 混凝剂的种类关系到生产成本和处理效率, 以价格低廉、易得、使用方便为宜。本试验选用常用的几种混凝剂生石灰、聚合氯化铝、聚合硫酸铁对选磷矿废水进行混凝实验研究。 由于混凝实验效果受废水 pH 值影响较大, 聚铁和聚铝混凝实 多以 H2P4O- 的形式存在, pH 在 7- 12 之间时, 则以 HPO2-4的形

8、式存在 。磷矿废水如果不加以处理而直接排和PO3- 3 4入水体, 会对矿山地区的水质产生非常恶劣的影响, 进而影响矿山地区的社会效益和经济效益 4 。 磷的去除有化学除磷和生物除磷 2 种工艺, 生物除磷是一种相对经济的除磷方法, 主要有 A/ O 法、A2/ O 法及 UCT 法等。但生物除磷仅适用于低浓度的污水( 磷酸盐质量浓度 10 mg/ L ) 处理, 对于高浓度的含磷废水必须用化学除磷等方法来解决5 。目前国内外化学除磷主要有流化床结晶法、电化学法和化学沉淀法, 常用的化学药剂有铝盐、亚铁盐及钙盐等, 国外如 也用同时沉淀法除磷, 即同时投加铁盐和铝盐( 聚合氯化铝) 。石灰混凝

9、沉淀法因具有方法简单、处 理效果较好、消耗药剂少、经济效益较高等优点而被广泛采 用。本文以湖北荆门某选磷矿厂实际浮选废水为研究对象, 以石灰为混凝剂, PAM 为助凝剂确定除磷的最佳工艺参数。 1 试验部分 7 #验调节 pH 值在 8. 0 左右。实验结果见图 1、图 2、图3。 结果见图 5。图1 未调 pH 值时混凝剂对除磷效果的影响图 5PAM 投加量对磷去除效果的影响由图 5 可知, 加入 PAM 作助凝剂后废水中磷的含量明显降低, 这是因为加入助凝剂后, 改善了混凝反应环境, 促进了石灰与废水中磷酸根的反应, 使得磷含量降低; 随着 PAM 投加量的增加, 上清液中颗粒明显减少,

10、沉淀时间明显缩短, 在用量为 5 g/ m3 时, 磷的去除率达到 99. 8% 以上。但 PAM 用量不宜太大, 因为 PAM 溶于水且为有机物, 过量后会使废水的 CODCr值增加。 2. 4 搅拌时间的影响 按实验方法, 固定混凝剂石灰的用量 800 g/ m3、PAM 用量 5 g/ m3, 仅改变慢速搅拌时间, 研究慢速搅拌时间对磷去除效果的影响, 实验结果见图 6。 图 2 调 pH= 8. 0 左右时混凝剂对磷去除效果的影响图 3石灰投加量对磷去除效果的影响实验表明, 在原水条件下, 生石灰的效果最好; 调节 pH 值后聚铝处理效果较聚铁好。从经济性分析, 聚铝、聚铁的药剂成本较

11、高, 而生石灰价廉易得, 因此选用生石灰作为该废水处理试验系统的混凝剂确实可行。 2. 2石灰投加量 混凝剂的用量是否合理关系到沉淀是否完全、处理是否更有效及生产成本是否更低, 因此需要对此进行实验以准确确定其用量。根据实验方法, 实验中改变石灰的用量, 并通过加入PAM( 固定加入量为 5 g/ m3 ) 进行对比实验, 考察石灰 用量对磷去除效果的影响, 实验结果见图 4。 图6慢速搅拌时间对磷去除效果的影响由图 6 可以看出, 当慢速搅拌时间在 4 min 时, 出水磷含量降到最低; 超过4 min 时, 废水中磷含量反而上升。这是因为过度的搅拌会使不断增大的絮凝体因剪切力而破碎, 不利

12、于絮凝。因此, 最佳慢速搅拌时间为 4 min。 2. 5 沉淀时间的影响 沉淀时间的长短直接影响处理出水的水质。沉淀时间过短, 出水中的絮体颗粒含量过高, 水质较差; 沉淀时间过长, 虽然出水水质好, 但在工程上需要增加占地面积和基建投资 8 。因此混凝沉淀法处理磷矿浮选废水试验中必须考虑沉淀时间对磷去除效果的影响。 按照实验方法, 在最佳实验条件下, 即石 灰投加 量为 800 g/ m3, 助凝剂PAM 投加量为5 g/ m3, 快速搅拌( 约 20 r/ min)1 min, 慢速搅拌( 约 60 r/ min) 4 min, 仅改变混凝反应的沉淀时间, 观察沉淀时间对磷去除效果的影响

13、, 结果见图 7。 由图 7 可知, 沉淀时间在 30 min 时效果较好, 此时系统已经稳定, 对磷的去除也趋于稳定。通过实验比较可知, 工程实践中加入助凝剂 PAM 可以使沉淀时间由 1 h 缩短到了 0. 5 h, 大大降低了基建投资费用。 2. 6 最佳工艺条件下出水水质 在实验确定的最佳工艺条件下, 即石灰投加量为 800 g/ m3, 助凝剂 PAM 投加量为 5 g/ m3, 快速搅拌( 约 200 r/ min) 1 min, 慢速搅拌( 约 60 r/ min) 4 min, 沉淀时间30 min, 测定出水水质指标见表 2。 图 4加 PAM 后石灰投加量对磷去除效果的影响

14、由图 3、图 4 可知, 随着石灰投加量的加大, 废水中磷的含量明显下降。通过对比可以看出, 加入 PAM 后可以大幅度降低石灰的用量和出水中磷的含量。当助凝剂 PAM 投加量在5 g/ m3 时, 投加 800 g/ m3 石灰就可以使出水中的磷浓度达到5 污水综合排放标准6 7 中的一级标准, 此后投加过量的石灰对磷的去除没有明显的促进作用。 2. 3 助凝剂 PAM投加量 按实验方法, 固定混凝剂石灰的用量 800 g / m3 不变, 仅改变PAM 用量, 研究PAM 投加量对磷去除效果的影响, 实验 2009 年第35 卷第 4 期April 2009工业安全与环保 Industri

15、al Safety and Environmental Protection#8 #重钢焦化废水新系统纯氧曝气技术的应用研究常恨非马平赵波( 重钢焦化厂 重庆 400081)摘 要 重钢焦化厂与国内某企业合作, 在不改变现有污水处理厂设施的前提下, 用 GWQ 潜水式射流喷嘴和相应的供氧系统代替现有空气曝气系统, 以考察现有污水处理新系统在采用纯氧曝气情况下的潜能, 即考察采用纯氧曝气后承受高负荷和冲击负荷的能力。 关键词 GWQ 潜水式射流喷嘴 纯氧曝气 空气曝气 经济性比较 Research on Pure Oxygen Aeration Technology Applied for Ne

16、w Coking Wastewater Treatment Process in Chongqing Iron & Steel CompanyCHANG Hen- fei MA PingZHAO Bo( Coking Plant In Chongqing Iron & Ste l Company Chongqing 400081)Abstract Coking Plant in Chongqing Iron & Steel Company, cooperating with a home company, under the conditions that no changes being d

17、one with the former wast ewater treatment proces , has replaced air aeration syst em with GWQ pure oxygen aeration system and the corre- sponding oxygen supplying system, in order to invest igate whether improving the capcity for sewage treatment by the means of pure oxygen aer-ation.Keywords GWQ di

18、ving- jet noz le diffuser pure oxygen aerationair aerat ion economic comparison由于纯氧的压力高于空气中氧的分压, 纯氧曝气可显著提高氧的转移速率。德国梅塞尔( ME SSER) 集团开发的微气泡纯氧曝气技术( BIOX 工艺) , 将微孔曝气和纯氧曝气的 优点结合起来, 采用微孔软管曝气垫, 在水深 5 m 处的氧利 ( 3) 采用混凝沉淀法处理磷矿浮选废水, 处理工艺简单, 效率高, 且运行费用低, 操作管理简单易行, 是一种解决高浓度磷矿浮选废水的有效方法。 参考文献 1 黄大雨. 我国磷矿资源概况及主要选别流程. 化工矿山技术, 1983( 2) : 40- 44. 2 杨承祥. 建设无公害矿山初探. 云南冶金, 1999, 28( 5) : 6- 9. 3 余世鑫, 王玉林, 孙雯, 等. 电化学处理选磷尾矿水的回水选矿实验. 化工矿山技术, 1998, 27( 2) : 24- 26. 4 徐昌伟, 高宏亮. 磷矿浮选废水治理的现状及发展趋势. 环境技术, 2004( 4) : 25- 28. 5 熊鸿斌, 刘文清. 钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术研究. 水处理技术, 2004, 30 ( 5) : 307- 309. 6图 7 沉淀时