一種有色金屬礦山酸性廢水治理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及資源與環境領域，特別涉及一種有色金屬礦山酸性廢水治理方法。
【背景技術】
[0002]大多數有色金屬礦山屬于多金屬礦，礦石含有銅、鉛、鋅、金、銀、鉬等有價元素，這些金屬元素主要以次生的硫化礦為主，這些礦物在開采過程中，由于空氣、水和細菌的共同作用，形成硫酸、金屬硫酸鹽，并溶出礦石中的多種金屬離子，從而形成含有銅、鐵、鋅、錳、砷等的酸性廢水。特別是有些金屬礦山只有浮選作業，無電解和堆浸作業，加入礦山所處位置位于青藏高原、云貴高原等高海拔地區，生態系統脆弱，更易形成含有大量硫酸根離子的酸性廢水，進而引發泥石流、山體滑坡等地質災害。
[0003]礦山酸性廢水排入環境后，會使水體的pH值發生變化，破壞水體的自然緩沖作用，消滅或抑制微生物的生長，妨礙水體自凈，導致水體出現發臭、變色等現象，并且酸性水會嚴重腐蝕管道、水泵、水泥等構筑物及其他機械設備，給人們的健康、生活及生產帶來巨大的威脅。目前，對礦山酸性廢水處理的方法主要有化學沉淀法、離子交換法、電解法、膜分離法等。化學沉淀法設備簡單、技術成熟，但反應產渣量大，易造成二次污染，且污泥含水率高，易造成水資源的浪費。離子交換法適宜處理低濃度的重金屬酸性廢水，處理效果較好，但所用的交換樹脂再生頻繁，操作費用較高。電解法應用于廢水處理具有設備簡單、占地小、操作方便、有效地回收有價金屬等優點，但耗電量大，廢水處理量小等缺點限制了它得應用范圍。膜分離法適合處理低濃度重金屬酸性廢水，產水能夠循環回用，但濃縮水需要進一步處理。從上可見，上述各種處理方法有利有弊，在一定程度上限制了此方法的應用，因此，如何研宄一種實際可行、經濟合理的酸性廢水處理方法是目前有色金屬礦山面臨的當務之急。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是針對現有處理方法存在的上述問題，而提供一種工藝流程簡單、處理效果好、處理效率高、運行穩定的有色金屬礦山酸性廢水治理方法。
[0005]本發明根據有色金屬礦山酸性廢水pH值低、含重金屬、硫酸根濃度高等特點，首先采用氧化反應和沉淀反應將廢水中的鐵離子去除，然后選用膜處理方法將酸性廢水進行濃縮，純水達標排放或返回工藝流程中，濃縮液進行置換反應，回收廢水中銅離子等有價資源，置換反應后的上清液進行中和處理。
[0006]本發明包括以下步驟:
[0007](I)、氧化反應:酸性廢水采用投加氧化劑或通入空氣曝氣氧化的方式，將具有還原性金屬離子的二價鐵離子氧化成氧化性金屬離子的三價鐵離子，若廢水中還原性金屬離子含量較少，可直接進行下一步反應；
[0008](2)、沉鐵反應:氧化反應后的廢水通過投加堿性試劑，將pH值調節至3.5?4.0之間，反應時間至少為20min，將三價鐵離子轉變成氫氧化鐵完全沉淀下去，或加入磷酸鹽控制廢水pH值在1.5?2.5之間，反應時間至少為30min，將三價鐵離子轉變成磷酸鐵沉淀下去，反應時可投加混凝藥劑促進沉淀，若廢水中無三價鐵離子，可直接進入膜處理步驟。
[0009](3)固液分離:沉鐵反應的沉淀物通過濃密機、沉淀池、過濾機、離心機的固液分離方式進行固液分離，分離后的清液進入膜處理步驟，分離后的固體進行進一步提純，制備鐵鹽廣品。
[0010](4)膜處理:固液分離后的清液首先進行超濾處理，然后進入到反滲透或納濾膜處理系統進行膜處理，處理后產出的純水中和達標排放或返回工藝流程，產出的濃縮液進行下一步處理；
[0011](5)置換反應:膜處理產出的濃縮液通過投加還原鐵粉、鐵肩或納米鐵粉，置換廢液中的銅離子或其他重金屬離子，置換反應時間至少為20min。
[0012](6)固液分離:置換反應后的渣水混合物通過沉淀池、過濾機、離心機的固液分離方式進行固液分離，分離出來的固體通過進一步提純，制備金屬產品，分離后的清液進入中和處理步驟；
[0013](7)中和處理:固液分離后的清液通過投加堿性試劑調節pH值至7?9之間進行中和處理，中和處理反應時間至少為30min，然后投加混凝藥劑進行混凝沉淀；
[0014](8)固液分離:中和處理后的渣水混合物通過濃密機、沉淀池、過濾機、離心機的固液分離方式進行固液分離，中和渣輸送至渣場進行堆存或返回到沉鐵反應步驟和中和處理步驟，清液達標排放或返回工藝流程中。
[0015]所述步驟(I)中，氧化劑為雙氧水、漂白粉、次氯酸鈉或臭氧等氧化劑。
[0016]所述步驟(2)中，堿性試劑為生石灰、熟石灰、碳酸鈣、碳酸鈉或氫氧化鈉，磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉或磷酸銨，混凝劑為無機鹽混凝劑或高分子混凝劑。
[0017]所述步驟(4)中，超濾、反滲透或納濾處理系統為一級或多級處理裝置，超濾膜、反滲透膜或納濾膜采用耐酸、抗污染的膜。
[0018]所述步驟(7)中，堿性試劑為生石灰、熟石灰、碳酸鈣、碳酸鈉或氫氧化鈉，混凝劑為無機鹽混凝劑或高分子混凝劑。
[0019]本發明的有益效果:
[0020]本發明根據有色金屬礦山酸性廢水pH低、含多種重金屬等特征，將氧化處理、沉鐵處理、膜處理、置換反應、混凝沉淀及中和處理技術結合在一起，有序分步協同對有色金屬礦山酸性廢水進行處理，具有處理效果好、處理效率高、系統運行穩定、能回收水中有價資源、易于工業應用等優點，處理后的廢水可返回生產工藝流程作為再生水使用或達標排放。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0022]參照附圖1所示，本發明包括以下步驟:
[0023](I)、氧化反應:酸性廢水采用投加氧化劑或通入空氣曝氣氧化的方式，將具有還原性金屬離子的二價鐵離子氧化成氧化性金屬離子的三價鐵離子，若廢水中還原性金屬離子含量較少，可直接進行下一步反應；
[0024](2)、沉鐵反應:氧化反應后的廢水通過投加堿性試劑，將pH值調節至3.5?4.0之間，反應時間至少為20min，將三價鐵離子轉變成氫氧化鐵完全沉淀下去，或加入磷酸鹽控制廢水PH值在1.5?2.5之間，反應時間至少為30min，將三價鐵離子轉變成磷酸鐵沉淀下去，反應時可投加混凝藥劑促進沉淀，若廢水中無三價鐵離子，可直接進入膜處理步驟。
[0025](3)固液分離:沉鐵反應的沉淀物通過濃密機、沉淀池、過濾機、離心機的固液分離方式進行固液分離，分離后的清液進入膜處理步驟，分離后的固體進行進一步提純，制備鐵鹽廣品。
[0026](4)膜處理:固液分離后的清液首先進行超濾處理，然后進入到反滲透或納濾膜處理系統進行膜處理，處理后產出的純水中和達標排放或返回工藝流程，產出的濃縮液進行下一步處理；
[0027](5)置換反應:膜處理產出的濃縮液通過投加還原鐵粉、鐵肩或納米鐵粉，置換廢液中的銅離子或其他重金屬離子，置換反應時間至少為為20min。
[0028](6)固液分離:置換反應后的渣水混合物通過沉淀池、過濾機、離心機的固液分離方式進行固液分離，分離出來的固體通過進一步提純，制備金屬產品，分離后的清液進入中和處理步驟；
[0029](7)中和處理:固液分離后的清液通過投加堿性試劑調節pH值至7?9之間進行中和處理，中和處理反應時間至少為30min，然后投加混凝藥劑進行混凝沉淀；
[0030](8)固液分離:中和處理后的渣水混合物通過濃密機、沉淀池、過濾機、離心機的固液分離方式進行固液分離，中和渣輸送