低成本反应型水处理剂处理矿业和矿冶废水的方法

摘要

本发明涉及低成本反应型水处理剂处理矿业和矿冶废水的方法，属水处理剂与废水处理技术领域。它包括四个步骤，在沉淀后的矿业和矿冶废水中，按分离的有害成分如重金属总量的1～100倍加入过量的硫铁矿粉，搅拌15～30分钟；投加适量碳酸钙粉和氧化钙调节pH到6～9，搅拌开始后20～40分钟在沉淀池冲入少量空气，一般采用表面曝气10～20分钟，静置60～120分钟；上清液溢流进入调节池；污泥经沉淀、机械脱水回收利用，实现低成本矿业和矿冶废水处理。本发明对重金属离子和放射性核素具有较高的沉淀处理效果，可广泛用于矿业、矿冶、化工、电镀、机械、核工业及环境保护和修复等所产生的重金属离子和放射性核素废水处理。

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种低成本反应型水处理剂处理矿业和矿冶废水的方法，属水处理技术领域。

(二)背景技术：

开采矿藏和矿冶加工给人类带来了巨大的财富，但开矿和矿冶加工却引发了一系列的环境问题，其中，重金属等有害成分污染问题已越来越受到人们的关注。矿业和矿冶废水污染的形成主要包括两个方面：第一，矿山的井下废水、选矿废水、冶炼厂废水等，含有较多的重金属和有害元素；第二，矿业废弃地、尤其是有色金属矿业废弃地一般都含有大量的重金属和有害元素。重金属等有害成分产生的毒性有以下特点：(1)水体中重金属等有害离子的浓度在0.01～10mg/L之间，即可产生毒性效应；(2)重金属等有害成分很难被微生物降解；(3)重金属等有害成分可在水生生物体内积累，通过食物链进入人体，甚至可以通过遗传或母乳传给婴儿；(4)重金属等有害成分进入人体后，并可能在体内某些器官中积累，造成慢性中毒，危害有时需10～30年才显露出来。因此，清除环境中的重金属等有害成分污染现象，修复被污染的环境，已引起学术界的广泛关注。

矿业和矿冶等生产过程将产生大量废水，废水中的铅、镉、汞、铬、铜、鋅、银、砷等有害离子严重污染环境，而且对人体有极强的毒副作用。因此，各国都制定了严格的废水排放标准。目前除去重金属等有害离子的方法主要有中和沉淀法，离子交换、吸附法和萃取法等。中和沉淀法的效率低，而且在沉淀金属离子的同时将引入其它杂质；离子交换法的选择性较差而且交换容量低；萃取法由于使用不同的溶剂，而且还涉及溶剂回收问题。这些方法一般都存在成本高、技术难度大、处理量小，操作复杂、易造成二次污染等问题。矿产资源是人类社会得以发展的重要物资基础，自世界各国先后进入工业化发展阶段以来，矿产资源的消耗快速增长。矿业全球化进一步发展，使矿产资源在全球范围内再分配，在国民经济中占有重要地位。发达国家对世界矿业和矿产资源的控制程度占绝对优势。随着经济的持续快速发展，矿产资源消费需求更是迅猛增涨。开矿和矿冶加工引发的重金属等有害成分污染问题已引起当地政府和国家的重视。低成本矿业和矿冶废水处理技术面临广阔的应用前景和广泛的市场需求，是矿业和矿冶行业带有共性和迫切需要的新技术。

(三)发明内容：

1、发明目的：本发明的目的是提供一种以硫铁矿粉等为原料的低成本反应型水处理剂处理矿业和矿冶废水的方法，为矿业和矿冶行业的大规模开发利用服务。

2、技术方案：本发明的技术方案是：在沉淀后的矿业和矿冶废水中，按分离的有害成分如重金属总量的1～100倍加入过量的硫铁矿粉，搅拌15～30分钟。加入的硫铁矿粉中的硫化亚铁在酸性环境中解离为硫离子和亚铁离子，硫离子与水体中重金属反应生成硫化物沉淀。

投加适量碳酸钙粉和氧化钙调节pH到6～9，搅拌开始后20～40分钟在沉淀池冲入少量空气，一般采用表面曝气10～20分钟，以充分形成氢氧化铁，增加絮凝效果，不宜采用池底曝气以免破坏矾花，降低沉降效果，静置60～120分钟。碳酸钙在酸性环境中生成二氧化碳，亚铁离子与氧气反应生成氢氧化铁，氢氧化铁吸附水体中的有害成分如重金属离子絮凝沉淀。

上清液溢流进入调节池；污泥经沉淀、机械脱水回收利用，实现低成本矿业和矿冶废水处理。

低成本反应型水处理剂由三种原料组成：60～200目硫铁矿粉，60～200目碳酸钙矿粉，氧化钙。

3、有益效果：在沉淀后的矿业和矿冶废水中，加入过量的硫铁矿粉，硫铁矿粉中的硫化亚铁在酸性环境中解离为硫离子和亚铁离子，硫离子与水体中重金属反应生成硫化物沉淀。投加适量碳酸钙粉和氧化钙调节pH到6～9，碳酸钙在酸性环境中生成二氧化碳，亚铁离子与氧气反应生成氢氧化铁，氢氧化铁吸附水体中的有害成分如重金属离子絮凝沉淀。上清液溢流进入调节池；污泥经沉淀、机械脱水回收利用，实现低成本矿业和矿冶废水处理。本发明对重金属离子和放射性核素也具有较高的沉淀处理效果，可广泛用于矿业、矿冶、化工、电镀、机械、核工业及环境保护和修复等所产生的重金属离子和放射性核素废水处理。

(四)附图说明：

本发明还可结合实施例作进一步说明。说明书附图是本发明低成本反应型水处理剂及矿业和矿冶废水处理的工艺流程图。

(五)具体实施方式：

下面结合附图对本发明及其具体实施方式作进一步详细说明。参见附图。附图是本发明的低成本反应型水处理剂及矿业和矿冶废水处理的工艺流程图，含重金属等有害成分的矿业和矿冶废水，经沉沙，均化后进入混合池，将硫化矿粉加到该混合池内，硫化亚铁在酸性环境中解离为硫离子和亚铁离子，硫离子与水体中重金属反应生成硫化物沉淀。投加适量碳酸钙粉和氧化钙调节pH到6～9，碳酸钙在酸性环境中生成二氧化碳，亚铁离子与氧气反应生成氢氧化铁，氢氧化铁吸附水体中的有害成分如重金属离子絮凝沉淀。上清液溢流进入调节池，消毒后中水回用或外排。污泥经沉淀、机械脱水后回收利用。

实施例1    矿冶废水成份(mg/l)：Cd6+27.4，Cr3+20.1，Hg2+29.6，Pb2+30.1，Zn2+34.6，Cu2+29.7，Ag+39.2，pH值3.0。

在沉淀后的矿冶废水中，按分离的有害成分如重金属总量的1倍加入60目的硫铁矿粉，搅拌15分钟；投加适量60目的碳酸钙粉和氧化钙调节pH到6.0，搅拌开始后20分钟在沉淀池冲入少量空气，采用表面曝气10分钟，静置60分钟；上清液溢流进入调节池；污泥经沉淀、机械脱水回收利用。

取样化验沉淀后的澄清液成份(mg/l)：Cd6+4.15，Cr3+5.27，Hg2+2.12，Pb2+6.45，Zn2+7.68，Cu2+7.53，Ag+9.05，pH值6.0。

实施例2    矿冶废水成份(mg/l)：Cd6+43.1，Cr3+26.2，Hg2+33.0，Pb2+33.1，Zn2+48.1，Cu2+33.8，Ag+46.6，pH值3.0。

在沉淀后的矿冶废水中，按分离的有害成分如重金属总量的50倍加入100目的硫铁矿粉，搅拌20分钟；投加适量100目碳酸钙粉和氧化钙调节pH到7.5，搅拌开始后30分钟在沉淀池冲入少量空气，采用表面曝气15分钟，静置90分钟；上清液溢流进入调节池；污泥经沉淀、机械脱水回收利用。

取样化验沉淀后的澄清液成份(mg/l)：Cd6+0.95，Cr3+0.70，Hg2+0.26，Pb2+0.66，Zn2+1.10，Cu2+0.39，Ag+1.26，pH值7.5。

实施例3    矿业废水成份(mg/l)：Cd6+4.00，Cr3+0.427，Hg2+3.47，Pb2+1.02，Zn2+2.74，Cu2+4.04，Ag+0.438，pH值5.0。

在沉淀后的矿冶废水中，按分离的有害成分如重金属总量的100倍加入200目的硫铁矿粉，搅拌30分钟；投加适量200目的碳酸钙粉和氧化钙调节pH到9.0，搅拌开始后40分钟在沉淀池冲入少量空气，采用表面曝气20分钟，静置120分钟；上清液溢流进入调节池；污泥经沉淀、机械脱水回收利用。

取样化验沉淀后的澄清液成份(mg/l)：Cd6+0.29，Cr3+0.48，Hg2+0.32，Pb2+0.22，Zn2+0.25，Cu2+0.21，Ag+0.31，pH值9.0。

本发明的实施例均可实施。本发明不限于这些实施例。