锰在自然界中的含量十分丰富,我国锰矿储量达4×108 t,居世界第4 位。然而在锰矿的开采过程中会产生大量的酸性含锰废水,废水主要来自采矿废水和选矿废水。任意排放大量含锰废水会对生态环境造成严重危害,污染地下水和地表水,会使水产生嗅味,出现色度,对植物也有较大的危害;另一方面也严重影响工农业生产和人类健康,在卫生洁具和工业产品上形成斑点〔1〕,人体摄入过量的锰会损坏人类的中枢神经系统,产生不可逆的神经系统疾病〔2〕。 对含锰废水的处理主要有絮凝沉淀法、传统化学沉淀法、电解法等方法。A. Shafaei 等〔3〕用电解法处理锰质量浓度在100 mg/L 以内的废水时,对锰的去除率达到90%以上,但对于高浓度含锰废水的处理效果却较差。樊玉川〔4〕利用石灰+PAC 混凝沉淀法处理含锰废水,锰质量浓度由397mg/L 降到0.2mg/L。何强等〔5〕采用化学沉淀/混凝沉淀联合工艺处理某电解锰厂的废水,出水水质达到了国家一级排放标准。丁希楼等〔6〕对于矿山酸性废水的处理研究表明,石灰石与石灰联合使用比单独用石灰可节省20%~ 30%的药剂费。在美国、日本,对于矿山酸性废水,一般先用石灰石中和酸性废水,中和之后再用石灰来提高废水的pH。综上所述,混凝沉淀法和化学沉淀法处理含锰废水的研究比较多,技术也比较成熟,但是采用石灰石、石灰分段中和沉淀、混凝法组合工艺处理高浓度酸性含锰废水的报道较少,笔者在小试的基础上提供工艺实例。 1 废水概况 根据受纳水体和当地环保部门的要求,排水严格执行《废水综合排放标准》(GB 8978—1996)中第二类污染物最高允许排放浓度中一级标准,即pH 为6~9、Mn≤2 mg/L、SS≤70 mg/L。 2 小试试验部分 2.2 试验方法 在原水中锰的质量浓度为1 827 mg/L,废水初始pH≈3 情况下,以锰的去除率为考察指标,结合药剂投加量和沉淀速度,通过试验确定了最佳处理条件,其中石灰石投加质量浓度为5.0 g/L,pH=6.1;石灰投加质量浓度为1.6 g/L,pH=12.0;PAC、PAM投加质量浓度分别为120、2 mg/L,pH=8.0。在最佳条件下,最终出水中锰的质量浓度为0.45 mg/L,SS 为10 mg/L,达到《污水综合排放标准》(GB 8978— 1996)中一级标准的要求。 3 工程工艺方案确定及设计
采用间歇处理方式,每次可处理100 m3 废水。正常运行时,生产排放的含锰废水经格栅进入调节池,调节池中的废水在重力作用下自流进入反应池 1,加石灰石调节废水pH 至6.0±0.5,连续搅拌1 h 后,用水泵抽升至板框压滤机进行泥水分离,出水进入反应池2,向反应池2 中加入石灰调节废水 pH 至12.0±0.5,连续搅拌1 h,之后沉淀2 h,上清液排入混凝沉淀池。向混凝沉淀池中加入硫酸,调节废水pH 至8.0±0.2,然后加入质量分数为10% 的PAC 溶液,搅拌30 min 后加入0.1%的PAM 溶液继续搅拌30 min,再经2 h 的沉淀后上清液达标排放。 反 应池2 和混凝沉淀池的污泥用螺杆泵抽至板框压滤机,滤液流入反应池2,干污泥运送到矿区的锰渣回收站回收利用。 在反应池2、混凝沉淀池中安装pH 在线仪,严格监控池中pH 的变化。可在最后一级混凝沉淀池中取水样测试,保证出水达标排放。 3.2 主要构(建)筑物及设备
4 工程调试及运行效果 4.1.1 反应池1、2 调试 4.1.2 混凝沉淀单元调试 4.2 运行效果
由监测结果可以看出,出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中一级标准的要求。 4.2.2 问题与讨论 (2)在混凝沉淀池中,由于pH 对混凝沉淀效果影响很大,因此应严格控制pH。然而实际运行过程中,pH 并不容易控制,因此要想精确控制pH,硫酸就必须缓慢加入,且应适当稀释后加入。 (3)混凝沉淀池调试时,在加入PAC、PAM 后搅拌速度对处理效果有较大的影响。现场多次调试发现在加入药剂之后,开始搅拌转速大效果好,后面转速可以小点。前面快速搅拌的目的是为了使混凝剂快速、均匀地分散到水中,以避免药剂分散不均匀,造成局部药剂浓度过高,影响混凝剂自身水解及其与水中胶体的作用; 后面慢速搅拌是为了促使快速搅拌时生成的微絮凝体进一步成长成粗大、密实的絮凝体,以实现固液分离。。 5 运行费用和工程效益分析 6 结论 |