絮凝法处理尾矿废水初步试验报告

一、前言

我公司选矿废水，日排放量很大，该废水通过管道流入尾矿库沉降，溢流水直接外排入下游水系。钨矿选矿废水中含有大量的悬浮物长时间都难以沉降且pH值很高，如果不治理而直接排放，将对周边环境造成较大影响，寻求经济有效的处理方法就显得非常必要。在公司成总和质控部周主任的安排和指导下，我们试验了一种氯化钙—聚合氯化铝絮凝法处理尾矿废水的方法。

二、废水水质

静沉试验

取一个100mL的量筒分别装满废水，当装满刻度时开始计时，观察水静置沉淀现象。当时间为5、10、20、30、40、50、60、70、80分钟时，分别从上层清液观察溶液的浊度。通过实验现象看出，由于废水呈现胶体的物理化学性质，在不添加任何处理药剂时几乎无任何沉降效果，沉降速度极其缓慢。

由于在选矿中添加了硅酸钠（一种强分散剂）使矿浆中的微粒细泥形成了一个很稳定的胶体悬浮分散系，在自然状态下即使静置半个月，该废水也不会澄清。该废水外观呈米汤色，浑浊。需要处理后，废水才能达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级标准。

三、现行的处理方法

目前我公司的废水处理采用了加石灰破坏悬浮物的稳定性，最后用硫酸中和pH值的达到排放要求。这种方法提供的钙离子能够很好地达到脱稳的作用，但是沉降速度不是很快，还有许多悬浮物需要靠在尾矿库沉降，而且同时废水碱性增大，然后加硫酸降低pH值又会使溶液变得浑浊，只有在尾矿库外排水后再用硫酸调整pH值效果会好些。

四、脱稳剂的选择

尾矿浆胶体的微粒处于悬浮均匀分布的状态而不被破坏，具有稳定性，胶体因分散微粒细小，布朗运动产生的扩散作用可以对抗重力而具有沉降稳定性。如果直接往尾矿浆里加絮凝剂效果不明显，也破坏不了硅酸。我们试验了加强酸、弱酸（亚硫酸）、强电解质、强碱都能达到破坏硅酸稳定性的作用，但加强酸要调整废水酸度到pH≈1才能使悬浮物沉淀下来，而且清液还是比较浑浊，最后还要调节PH6～9，才能满足排放标准；加强电解质（强酸强碱盐PH几近中性），既可破坏硅酸同时又不需要调节PH值。硫酸亚铁、氯化亚铁都能快速沉淀，但是清液放置达两个小时以上溶液里亚铁离子就会慢慢被氧气氧化而显三价铁离子的棕褐色，达不到排放色度要求。加氯化钙能快速沉降悬浮物，最后加一些助凝剂加快沉降速度，并沉降些细小微粒就可直接排放所以就采用了加氯化钙的作为脱稳剂。

五、絮凝剂的选择

取一组100mL的尾矿浆，加入一定量的氯化钙，再分别加入聚丙烯酰胺、明胶、聚合氯化铝，搅拌，观察现象，如表1所示。

表1  絮凝剂选择

因为考虑到聚丙烯酰胺是有机絮凝剂并且价格是聚合氯化铝的十倍以上，而且聚合氯化铝偏弱酸性，能够调整尾矿浆废水的碱性，所以选择聚合氯化铝为絮凝剂。聚合三氯化铝是一种高分子混凝剂，由氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生成分子量较大，电荷较高的无机高分子水处理剂，适应的源水pH值宽，在pH5.0～9.0范围内均可凝聚，最佳效果为pH6.5～7.5。

六、条件选择

（一）氯化钙用量的选择

咨询了我公司选矿技术人员的原矿处理量，水量，药剂量之间的大致关系进行氯化钙理论用量的计算。

1吨原矿——4吨水——7kg硅酸钠——4.48kg硅酸

废水中含硅酸浓度为1.12g/L。

反应式及计算如下：

Na₂SiO₃+2H₂O=H₂SiO₃+2NaOH

H₂SiO₃+CaCl₂=CaSiO₃+2HCl

Na₂SiO₃—H₂SiO₃ —CaCl₂—Ca SiO₃

122      78      75.5  

7       4.48

说明选1吨原矿的4吨废水中含有4.48kg的硅酸，也就是说废水中硅酸的浓度为1.12g/L。

H₂SiO₃ —CaCl₂

78       75.5

1.12      X

X=1.08g   

理论上处理1L的废水需耗1.08g的氯化钙。

取4个25mL尾矿浆，分别加入10.8mg，16.2 mg，21.6 mg，27.0 mg的氯化钙和同一量的聚合氯化铝搅拌进行实验，由于没有浊度仪采用了目视观察，结果如表2所示。

表2  脱稳剂不同用量的效果

从清液亮度和经济角度出发决定采用16.2 mg/25mL，即648g氯化钙处理一吨水。

（二）絮凝剂用量的选择

取4个25mL尾矿浆，分别加入16.2mg的氯化钙和聚合氯化铝0.0225 mg，0.0300 mg，0.0375 mg，0.0450mg，0.0525 mg搅拌进行实验，由于没有浊度仪采用了目视观察，结果如表3所示。

表3  絮凝剂不同用量的效果

    通过实验表明：请亮度与加入的聚合三氯化铝量成正比，沉降速度与加入的聚合三氯化铝量成反比。综合考虑用量、沉降速度和清液亮度，决定采用0.0375 g/25mL的用量比较合理，即1500g聚合氯化铝处理一吨水。

    七、经济预算

    目前所用的药剂的大概价格如表4所示。

表4  水处理中各种药剂的现价

石灰（60%）

处理1L水消耗1.38g，选1吨原矿需要4吨水，那么消耗5.52kg石灰。处理一吨原矿需要资金=0.00552*400=2.21（元）

硫酸（98%）

处理1L水消耗0.5mL浓硫酸，选1吨原矿需要4吨水，那么需要8L硫酸，即3.68kg硫酸，那么处理一吨原矿需要资金=0.00368*280=1.03（元）。

采用石灰-硫酸处理废水的方法处理1吨原矿需要耗3.24（元）。

氯化钙

处理1L水消耗1g氯化钙，处理一吨原矿需要资金=4.8（元）。

聚合氯化铝

处理1L水消耗1.5g，处理一吨原矿需要资金=0.006*1200=7.2（元）。

八、结语

针对我公司钨尾矿库废水中含有大量水玻璃，使得悬浮物难以沉降的问题，采用氯化钙—聚合氯化铝絮凝法处理尾矿废水破坏了废水的胶体稳定性，然后再通过絮凝剂絮凝吸附，去除废水中残留悬浮物及其他杂质，并加快了沉降速度，试验结果对工业废水处理具有一定的参考价值，可供进一步的工业实验。