石英砂矿浮选废水处理工艺及影响因素研究 5页

'建材世界2017年第38卷第2期doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2017.02.032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230601;2.蚌埠玻璃工业设计研究院,蚌埠233010;3.浮法玻璃新技术国家重点实验室,蚌埠233010)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pH值、反应时间、搅拌强度以及次氯酸钠的投加量对COD去除效率的影响。结果表明pH值为2,反应时间为50min,搅拌强度为40r/min,次氯酸钠投配量为50g/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,COD的去除效率可达94.46%,SS的去除效率可达87.58%。关键词:选矿废水;次氯酸钠;混凝沉淀ResearchonEffluentTreatmentProcessofQuartzSandOreFlotationandItsInfluencingFactors1,XIAOJun-qing2,YAOLe3LVLiang(1.HefeiEnvironmentInformationCenter,Hefei230601,China;2.BengbuDesignandResearchInstituteforGlassIndustry,Bengbu233010,China;3.StateKeyLaboratoryforAdvancedTechnologyofFloatGlass,Bengbu233010,China)Abstract:Targetedatparticularore-dressingeffluent,thisexperimentinvestigatedthepHvalue,reactiontime,andstirringintensityoftheoxidationprocessofsodiumhypochlorite,withafurtherillustrationontheinfluenceofsodiumhypochloritedosageonCODremovalefficiency.Itturnedoutwithabestsolutionfortheeffluenttreatmentprocessandtherelatedparameterswereasfollows:2forthepHvalue,50minforthereactiontime,40r/minforthestirringinten-sityand50g/Lforthesodiumhypochloritedosage.Supportedbycasesontheoperationofeffluenttreatmentengineer-ing,thestudyshowedthattheCODremovalefficiencyreached94.46%andtheSSremovalefficiencycouldbe87.58%undertheaforementionedparametercondition.Keywords:ore-dressingeffluent;sodiumhypochlorite;coagulatingsedimentation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。2016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[1-3]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,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[4]点,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、[5-9]生化法、自然降解法和综合治理法。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。收稿日期:2017-03-29.作者简介:吕亮(1981-),工程师.E-mail:lvliang582@126.com126 建材世界2017年第38卷第2期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(CH3CH2COONH3-)和各种一元醇(C4H8OH~C10H17OH)等有机混合物;废水呈酸性,有挥发性酸味;pH值为1.5~4.5;COD参数为800~1200mg/L;SS指标为300mg/L左右。1.2仪器和试剂1.2.1仪器pH计;COD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NaClO(有效氯含量10%)、混凝试剂采用聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM),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PAC、PAM摇匀静置,待沉淀后每份取样品清样100mL,调节废水pH值,控制搅拌强度、氧化反应时间和次氯酸钠投加量,测定COD,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pH值为2.0,搅拌强度为50r/min,NaClO的投加量为80g/L时,考察反应时间对COD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50min以后,COD的去除效率随时间延长增加但不明显,50min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50min。2.2NaClO的投加量对处理效率的影响在废水pH值为2.0,搅拌强度为50r/min,反应时间为50min的条件下,考察不同的NaClO投加量对COD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,COD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50g/L。2.3pH值对处理效率的影响在NaClO的投加量为50g/L时,搅拌强度为50r/min,反应时间为50min的条件下,考察pH值对COD去除效率的影响,结果见图3。由图3可知,pH值对COD的去除效率有明显的影响,适宜的pH环境为0~5,最佳的pH值为2,一般认为pH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127 建材世界2017年第38卷第2期性环境,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——ClO+H2O=HClO+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COD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[10]不稳定易分解,所以COD去除效果会变差,故酸性也不能太强。此选矿废水的pH值的范围恰好是1.5~4.5,因此该文认为在氧化反应前不需要调节酸碱度,pH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NaClO的投加量为50g/L,反应时间为50min,pH值为2.0的条件下,考察氧化反应搅拌强度对COD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,COD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40r/min后,COD去除效率趋于稳定,综合成本考虑,工程上选取40r/min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50min,搅拌强度40r/min,次氯酸钠投加量为50g/L。因为该厂废水偏酸性,pH值作为考察性指标,氧化反应前不设置pH调节池,pH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。128 建材世界2017年第38卷第2期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/(mg·L-1)1#监控点2#监控点3#监控点4#监控点采样时间CODSSCODSSCODSSCODSS第1d9022786141981531038856第2d1057242572165136757643第3d11453056482041661119662第4d1209314620177144676739第5d987289667187155828251第6d1056297661199147898153第7d1041290656178150818051第8d1087299650189151918554表2各处理单元处理效率/%一级混凝沉淀工艺次氯酸钠氧化工艺二级混凝沉淀工艺总工艺日期COD去除效率SS去除效率COD去除效率SS去除效率COD去除效率SS去除效率COD去除效率SS去除效率第1D31.9328.7875.0847.9842.4845.6390.2479.86第2d45.8831.8276.2254.5544.1242.6792.8182.23第3d43.4133.1174.3845.5942.1744.1491.6279.67第4d51.2843.6376.7762.1553.4741.7994.4687.58第5d32.4235.2976.7656.1547.1037.8091.6982.35第6d37.4133.0077.7655.2844.9040.4592.3382.15第7d36.9838.6277.1354.4946.6737.0492.3282.41第8d40.2036.7976.7751.8543.7140.6692.1881.94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COD监测浓度为67~96mg/L,SS监测浓度为43~62mg/L,监测数据表明该设施出水水质COD和SS均满足《废水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准(COD标准限值100mg/L、SS标准限值70mg/L)。由表2可以得出,该废水处理工艺总COD去除效率为90.24%~94.46%,总SS去除效率为79.67%~87.58%,处理效果显著;一级混凝沉淀工艺COD去除效率为31.93%~51.28%,SS去除效率为28.78%~43.63%;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COD去除效率为74.38%~77.76%,SS去除效率为45.59%~62.15%,次氯酸钠氧化段处理对COD的去除效果显著;二级混凝沉淀工艺COD去除效率为42.17%~53.47%,SS去除效率为37.04%~45.63%,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COD去除率高达94.46%,对SS去除率高达87.58%。b.该方法的氧化最佳工艺条件为氧化时间为50min,次氯酸钠投加量为50g/L,pH为2,搅拌强度为40r/min。氧化段COD去除效率高达77.76%,SS去除效率高达62.15%。c.工程运行结果表明,该处理工艺出水水质COD和SS均满足《废水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准。(下转第134页)129 建材世界2017年第38卷第2期移了买方的风险,项目利润得到了保障。在合同的贸易方式确定为DDP(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95MW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UCP600[M].北京:对外经贸大学出版社,2014.[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,2015.[3]李金泽.UCP600适用与信用证法律风险防控[M].北京:法律出版社,2007.[4]王腾,曹红波.彻底搞懂信用证[M].北京,中国海关出版社:2016.[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,2013.[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,2014.(上接第129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,2006,15(10):51-56.[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,2011,31(1):18-21.[3]李洪帅,刘殿文,宋凯伟.选矿废水对浮选的影响[J].矿冶,2012,21(2):94-96.[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,2010,26(2):40-42.[5]SantiCA,CortesSL,AcquiPD,etal.ReductionofOrganicPollutantsinOliveMillWastewaterbyUsingDifferentMineralSubstratesasAdsorbents[J].BioressourceTechnology,2008,99(6):1945-1951.[6]DunnJG,FisherNG.ThermalDecompositionofFrothingAgentsAdsorbedontoActivatedCarbon[J].ThermochimicaActa,2001,366(2):157-166.[7]FuerstenauDW,PradipN.AdsorptionofFrothersatCoal/waterInterfaces[J].ColloidsandSurfaces,1982,4(3):213-227.[8]ChengHF,HuYA,LuoJ,etal.GeochemicalProcessesControllingFateandTransportofArsenicinAcidMineDrain-age(AMD)andNaturalSystems[J].JournalofHazardousMaterials,2009,165(1):13-26.[9]SracekO,MihaljevicM,KribekB,etal.GeochemistryandMineralogyofCuandCoinMineTailingsattheCopperbelt,Zambia[J].JournalofAfricanEarthSciences,2010,57(1):14-30.[10]程建中,何亮,赵明.次氯酸钠催化氧化法处理十二碳硫醇恶臭污水[J].城市环境与城市生态,2001,4(2):32-33.134'