一種選礦廢水的處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種選礦廢水的處理方法，廢水依次通過集水井、粗格柵、一次沉淀池、pH值調節池、二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器、曝氣池、生物氧化濾池、二次沉淀池、凈水池進行處理。本方法創造性的利用了流體力學中的旋流附壁效應，當處于容器中的液體發生渦旋運動時，如果同時在該渦旋中心位置施加反向旋轉動力，使之產生反向渦旋，液體中的鋇離子會發生旋流附壁效應，逐漸匯聚于內部反渦旋與外部正渦旋之間的狹窄區域，造成局部離子濃度增高，此時，導入二氧化碳氣體使其溶解于溶液中形成碳酸根離子，鋇離子即可與該碳酸根離子結合，生成難溶的鋇鹽沉淀，并沿兩股渦旋之間的狹窄區域上浮，最終形成鋇鹽浮渣，從而使溶液中的鋇離子得以去除。
【專利說明】
一種選礦廢水的處理方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種選礦廢水的處理方法，屬于環境保護中的廢水處理領域。
【背景技術】
[0002]礦物資源是人類社會發展和國民經濟建設的重要物質基礎，礦業是我國歷史最悠久的產業，同時又是國民經濟發展的基礎產業，涉及到農業、輕工業、化工、冶金、機械、建筑、能源、交通、國防及人民日常生活的多個領域。可見，礦業對我國經濟的發展起著不可替代的重要作用。然而，礦山在開采過程中需要大量的生產用水，同時排放出大量的廢水，這些廢水中重金屬離子濃度、固體懸浮物濃度和化學需氧量等各項指標，都遠遠超過了國家排放標準，這就很容易對選礦廠周邊環境造成巨大的影響。而且，從國內外選礦廢水的凈化處理現狀來看，對選礦廢水進行處理并使之達標排放，不僅處理技術難度大，而且處理成本非常高。因此，如何有效處理選礦廢水，是我國礦業亟待解決的重要課題。
[0003]選礦廢水中主要有害物質是重金屬離子、礦石浮選時用的各種有機和無機浮選藥劑，包括劇毒的氰化物、氰鉻合物等。廢水中還含有各種不溶解的粗粒及細粒分散雜質。選礦廢水中往往還含有鈉、鎂、鈣等的硫酸鹽、氯化物或氫氧化物。選礦廢水中的酸主要是含硫礦物經空氣氧化與水混合而形成的。
[0004]在選礦廢水的諸多污染物中，重金屬離子污染物是不可忽視的，如銅、鉛、鋅、鉻、汞及砷等離子及其化合物的危害，已是眾所周知。同時，還有一種金屬離子可能被人們忽視，那就是鋇離子。雖然鋇離子不像上述幾種高毒性重金屬離子那樣具有非常嚴重的危害性，但是如果不加治理而任其排放至地表水體環境中，鋇離子會很快進入自然界食物鏈循環，最終還是會被人體攝入和吸收，輕者引起惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛，嚴重時可能發生身體麻痹、面部青紫、四肢發冷、肌肉震顫、抽搐、舌肌及咽喉麻痹，甚至發生語言障礙。
[0005]目前，我國對于含有重金屬離子的選礦廢水，主要有以下幾種處理方法:
(I)中和沉淀法:
中和沉淀法是目前處理酸性廢水中重金屬離子比較成熟的方法。該方法可將廢水中的有價金屬離子在不同的PH值條件下一氫氧化物的形式沉淀出來，達到回收的目的。中和劑主要采用石灰石或石灰，也有部分企業采用堿性廢液或廢渣(粉煤灰、煤矸石、電石渣、石灰渣等)中和酸性廢水。該方法具有技術簡單易行、初期建設投資較低、運行維護方便等優點，但其缺點是處理效果不夠理想、出水指標不穩定、處理過程中使用大量中和劑易造成二次污染。
[0006](2)硫化物沉淀法:
硫化沉淀法是利用硫化劑將廢水中的重金屬離子轉化為不溶或難溶的硫化物沉淀，然后加入表面活性劑使沉淀物上浮的方法。硫化物沉淀法金屬去除率高，沉淀渣量較少，沉淀渣中金屬品位高，便于后期的回收利用，對于中和沉淀法較難去除的砷、汞、鉛等重金屬離子，硫化物沉淀法均可除去。但是，硫化劑價格比較昂貴，使得該方法的處理成本非常高，不適合大范圍推廣。
[0007](3)吸附法:
用固體吸附劑去除污水中污染物質的方法，稱為廢水處理的吸附法。根據吸附劑類型不同可以分為材料吸附法和生物吸附法。材料吸附主要是利用活性炭去除廢水中的重金屬離子，而生物吸附則是利用微生物去除廢水中有毒的重金屬離子。吸附法因其處理物料成本低、去除效果好而一直受到人們的青睞，但同時，吸附法也存在處理周期長、設施占地面積大、初期建設投資較高等缺點。
[0008](4)膜分離技術:
膜分離技術的所有分離過程都是利用在某種環境中混合物各組分性質的差異進行分離。膜分離的原理是:以選擇性透過膜為分離介質，在兩側加以某種推力，原組分選擇性地透過膜，從而達到分離提純的目的。膜分離技術具有低耗、高效、操作方便等優點，在重金屬廢水處理領域逐漸引起重視。但是由于膜組件昂貴、使用過程中膜污染以及通量下降，目前膜分離技術的應用研究目前主要集中在實驗機構。
[0009]目前，現有的處理選礦廢水中鋇離子的方法普遍存在上述缺點。因此，有必要擺脫現有的處理技術思路，開辟出處理含鋇選礦廢水的新途徑，進而開發一種全新形式的選礦廢水中鋇離子的處理技術。
【發明內容】
[0010]為解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種選礦廢水的處理方法，含有鋇離子的選礦廢水進入集水井，在此進行集中收集和初步穩定調節，集水井的出水進入粗格柵，在此去除廢水中的大直徑固體物質，粗格柵的出水進入一次沉淀池，在此進一步去除廢水中的不溶物質，一次沉淀池的出水進入PH值調節池，pH值調節池出水的pH值范圍約為6.0?7.0，以滿足二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器的入水pH值要求，pH值調節池的出水進入二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器，去除廢水中的鋇離子，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器的出水進入曝氣池，在此通過好氧曝氣過程對廢水中剩余的COD進行初步氧化分解處理，曝氣池的出水進入生物氧化濾池，生物氧化濾池的出水進入二次沉淀池，二次沉淀池的出水進入凈水池，凈水池9的出口通過廢水管線將經過本系統處理后的凈化出水外排。
[0011]其中，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器外殼材質為硬質玻璃鋼，反應器左側下部設有進水閥門，右側上部設有排水閥門，反應器底部并排安裝有5支正向攪拌槳葉，反應器中央安裝有I支中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿的中空部分由導氣管連接至二氧化碳儲罐，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿桿身上均勻開設有若干導氣微孔，使螺桿中空部分內部的氣體能夠以微泡形式進入廢水中，并且，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿的頂部連接至I部驅動電機，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿外側包圍I套細孔單向濾網，反應器頂部還安裝有I套浮渣吸引分離裝置，其下端安裝有4支浮渣吸管，浮渣吸管的管口均伸入反應器液面以下，浮渣吸引分離裝置右側設有廢渣排口；經過pH值調節處理后(處理后pH值為6.0?7.0)的含有鋇離子的選礦廢水通過位于反應器左側下部的進水閥門進入反應器內部，此時，位于反應器底部的5支正向攪拌槳葉開始做正向旋轉，使廢水在反應器內部產生正向渦旋，同時，位于反應器中央的中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿開始在驅動電機的驅動下做反向旋轉，從而在正向旋轉的中心位置施加一個反向旋轉動力，使之產生反向渦旋，廢水中的鋇離子會發生旋流附壁效應，逐漸匯聚于內部反渦旋與外部正渦旋之間的狹窄區域，造成局部離子濃度增高，此時，二氧化碳儲罐向中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿中的中空部分輸送二氧化碳氣體，二氧化碳氣體通過中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿桿身上的若干導氣微孔，以氣體微泡的形式溶解于廢水中并形成碳酸根離子，鋇離子會與該碳酸根離子結合，生成難溶的鋇鹽沉淀，由于細孔單向濾網的存在，使得鋇鹽沉淀無法擴散到濾網之外的區域，鋇鹽沉淀只能沿著兩股渦旋之間的狹窄區域上浮，最終形成鋇鹽浮渣，并經浮渣吸管吸引進入浮渣吸引分離裝置，經過分離得到的含鋇廢渣由位于浮渣吸引分離裝置右側的廢渣排口排出，回收后得以再利用，同時，經過凈化處理后的廢水，通過位于反應器右側上部的排水閥門排出反應器，并進入下一處理工序；同時，該鋇鹽浮渣可經吸引分離后，回收再利用；其中，PH值調節池的作用是將經過一次沉淀的廢水PH值調節至6.0?7.0，以滿足二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器的入水pH值要求;其中，曝氣池的作用是通過好氧曝氣過程對廢水中剩余的COD進行初步氧化分解處理;其中，生物氧化濾池的作用是對廢水殘留的COD進行最后的深度凈化處理。
[0012]其中，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器的有效容積為245m3，其正向攪拌槳葉的工作電壓為380V，轉速為270轉/min。
[0013]其中，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器的驅動電機的工作電壓為380V，額定功率為4.2kff，轉速為360轉/min。
[0014]其中，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器的細孔單向濾網采用304不銹鋼材質，抗拉強度為560MPa，孔徑為0.8mm。
[0015]通過本系統處理后的廢水，其鋇離子的去除效率可達99.3%。
[0016]本發明的優點在于:
(I)本發明擺脫了現有的選礦廢水中鋇離子的處理技術思路，創造性的利用了流體力學中的旋流附壁效應，使含鋇廢水在容器中發生渦旋運動，并在該渦旋中心位置施加反向旋轉動力，使之產生反向渦旋，廢水中的鋇離子會發生旋流附壁效應，逐漸匯聚于內部反渦旋與外部正渦旋之間的狹窄區域，造成局部離子濃度增高，此時，導入二氧化碳氣體使其溶解于溶液中形成碳酸根離子，鋇離子即可與該碳酸根離子結合，生成難溶的鋇鹽沉淀，并沿兩股渦旋之間的狹窄區域上浮，最終形成鋇鹽浮渣，從而達到去除廢水中鋇離子的目的。
[0017](2)本發明凈化處理含鋇廢水過程中所產生的鋇鹽浮渣可經過吸引分離操作來進行提取，最終可供回收利用，因此不會造成二次污染并能創造一定的經濟效益。
[0018](3)本發明采用了純粹的物理效應作為凈化處理手段，不使用任何化學藥劑，從而消除了引入危害更大的化學污染物的風險。
[0019](4)本發明技術路線先進，能夠達到理想的凈化效果，運行維護成本較低，有利于大范圍推廣應用。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的設備示意圖。
[0021]圖中:1_集水井、2-粗格柵、3-—次沉淀池、4-pH值調節池、5-二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器、6-曝氣池、7-生物氧化濾池、8-二次沉淀池、9-凈水池
圖2是二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器的示意圖。
[0022]51-進水閥門、52-正向攪拌槳葉、53-中空式二氧化碳曝氣中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿、54-細孔單向濾網、55-浮渣吸管、56-驅動電機、57-二氧化碳儲罐、58-浮渣吸引分離裝置、59-廢渣排口、510-排水閥門。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，去除選礦廢水中鋇的處理方法，含有鋇離子的選礦廢水通過廢水管線進入集水井I，在此進行集中收集和初步穩定調節，集水井I的出口通過廢水管線連接粗格柵2，在此去除廢水中的大直徑固體物質，粗格柵2的出口通過廢水管線連接一次沉淀池3，在此進一步去除廢水中的不溶物質，一次沉淀池3的出口通過廢水管線連接pH值調節池4，廢水在此進行pH值的精確調節，pH值調節池4出水的pH值范圍為6.0?7.0，以滿足二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器5的入水pH值要求，pH值調節池4的出口通過廢水管線連接二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器5，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器5的出口通過廢水管線連接曝氣池6，在此通過好氧曝氣過程對廢水中剩余的COD進行初步氧化分解處理，曝氣池6的出口通過廢水管線連接生物氧化濾池7，在此對廢水殘留的COD進行最后的深度凈化處理，生物氧化濾池7的出口通過廢水管線連接二次沉淀池8，在此將廢水中的剩余不溶物質全部除去，二次沉淀池8的出口通過廢水管線連接凈水池9，凈水池9的出口通過廢水管線將經過本系統處理后的凈化出水外排;其中，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器5外殼材質為硬質玻璃鋼，反應器左側下部設有進水閥門51，右側上部設有排水閥門510，反應器底部并排安裝有5支正向攪拌槳葉52，反應器中央安裝有I支中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53的中空部分由導氣管連接至二氧化碳儲罐57，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53桿身上均勻開設有若干導氣微孔，使螺桿中空部分內部的氣體能夠以微泡形式進入廢水中，并且，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53的頂部連接至I部驅動電機56，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53外側包圍I套細孔單向濾網54，反應器頂部還安裝有I套浮渣吸引分離裝置58，其下端安裝有4支浮渣吸管55，浮渣吸管55的管口均伸入反應器液面以下，浮渣吸引分離裝置58右側設有廢渣排口 59;經過pH值調節處理后(處理后PH值為6.0?7.0)的含有鋇離子的選礦廢水通過位于反應器左側下部的進水閥門51進入反應器內部，此時，位于反應器底部的5支正向攪拌槳葉52開始做正向旋轉，使廢水在反應器內部產生正向渦旋，同時，位于反應器中央的中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53開始在驅動電機56的驅動下做反向旋轉，從而在正向旋轉的中心位置施加一個反向旋轉動力，使之產生反向渦旋，廢水中的鋇離子會發生旋流附壁效應，逐漸匯聚于內部反渦旋與外部正渦旋之間的狹窄區域，造成局部離子濃度增高，此時，二氧化碳儲罐57向中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53中的中空部分輸送二氧化碳氣體，二氧化碳氣體通過中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53桿身上的若干導氣微孔，以氣體微泡的形式溶解于廢水中并形成碳酸根離子，鋇離子會與該碳酸根離子結合，生成難溶的鋇鹽沉淀，由于細孔單向濾網54的存在，使得鋇鹽沉淀無法擴散到濾網之外的區域，鋇鹽沉淀只能沿著兩股渦旋之間的狹窄區域上浮，最終形成鋇鹽浮渣，并經浮渣吸管吸55引進入浮渣吸引分離裝置58，經過分離得到的含鋇廢渣由位于浮渣吸引分離裝置58右側的廢渣排口59排出，回收后得以再利用，同時，經過凈化處理后的廢水，通過位于反應器右側上部的排水閥門510排出反應器，并進入下一處理工序；同時，該鋇鹽浮渣可經吸引分離后，回收再利用；其中，PH值調節池4的作用是將經過一次沉淀的廢水PH值調節至6.0?7.0，以滿足二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器5的入水pH值要求;其中，曝氣池6的作用是通過好氧曝氣過程對廢水中剩余的COD進行初步氧化分解處理;其中，生物氧化濾池7的作用是對廢水殘留的COD進行最后的深度凈化處理。其中，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器5的有效容積為245m3，其正向攪拌槳葉52的工作電壓為380V，轉速為270轉/min;其中，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器5，其驅動電機56的工作電壓為380V，額定功率為4.2kW，轉速為360轉/min;其中，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器5，其細孔單向濾網54采用304不銹鋼材質，抗拉強度為560MPa，孔徑為0.8mm。
[0024]通過本系統處理后的廢水，其鋇離子的去除效率可達99.3%。
【主權項】
1.一種選礦廢水的處理方法，其特征在于，含有鋇離子的選礦廢水進入集水井，在此進行集中收集和初步穩定調節，集水井的出水進入粗格柵，在此去除廢水中的大直徑固體物質，粗格柵的出水進入一次沉淀池，在此進一步去除廢水中的不溶物質，一次沉淀池的出水進入pH值調節池，pH值調節池出水的pH值范圍約為6.0-7.0,以滿足二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器的入水PH值要求，pH值調節池的出水進入二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器，去除廢水中的鋇離子，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器的出水進入曝氣池，在此通過好氧曝氣過程對廢水中剩余的COD進行初步氧化分解處理，曝氣池的出水進入生物氧化濾池，生物氧化濾池的出水進入二次沉淀池，二次沉淀池的出水進入凈水池，凈水池9的出口通過廢水管線將經過本系統處理后的凈化出水外排。2.一種選礦廢水的處理方法，其特征在于，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器左側下部設有進水閥門，右側上部設有排水閥門，反應器底部并排安裝有5支正向攪拌槳葉，反應器中央安裝有I支中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿的中空部分由導氣管連接至二氧化碳儲罐，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿桿身上均勻開設有若干導氣微孔，使螺桿中空部分內部的氣體能夠以微泡形式進入廢水中，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿的頂部連接至I部驅動電機，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿外側包圍I套細孔單向濾網，反應器頂部還安裝有I套浮渣吸引分離裝置，其下端安裝有4支浮渣吸管，浮渣吸管的管口均伸入反應器液面以下，浮渣吸引分離裝置右側設有廢渣排口。3.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，經過pH值調節處理后(處理后pH值為6.0?7.0)的含有鋇離子的選礦廢水通過位于反應器左側下部的進水閥門進入反應器內部，此時，位于反應器底部的5支正向攪拌槳葉開始做正向旋轉，使廢水在反應器內部產生正向渦旋，同時位于反應器中央的中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿開始在驅動電機的驅動下做反向旋轉，從而在正向旋轉的中心位置施加一個反向旋轉動力，使之產生反向渦旋，廢水中的鋇離子會發生旋流附壁效應，逐漸匯聚于內部反渦旋與外部正渦旋之間的狹窄區域，造成局部離子濃度增高，此時，二氧化碳儲罐向中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿中的中空部分輸送二氧化碳氣體，二氧化碳氣體通過中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿桿身上的若干導氣微孔，以氣體微泡的形式溶解于廢水中并形成碳酸根離子，鋇離子會與該碳酸根離子結合，生成難溶的鋇鹽沉淀，由于細孔單向濾網的存在，使得鋇鹽沉淀無法擴散到濾網之外的區域，鋇鹽沉淀只能沿著兩股渦旋之間的狹窄區域上浮，最終形成鋇鹽浮渣，并經浮渣吸管吸引進入浮渣吸引分離裝置，經過分離得到的含鋇廢渣由位于浮渣吸引分離裝置右側的廢渣排口排出，回收后得以再利用，經過凈化處理后的廢水，通過位于反應器右側上部的排水閥門排出反應器，并進入下一處理工序;該鋇鹽浮渣經吸引分離后，回收再利用。4.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器的有效容積為245m3，其正向攪拌槳葉的工作電壓為380V，轉速為270轉/min。5.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，二氧化碳渦旋對流浮渣分離反應器，其驅動電機的工作電壓為380V，額定功率為4.2kW，轉速為360轉/min。6.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，細孔單向濾網的孔徑為0.8_。
【文檔編號】C02F9/14GK106082560SQ201610671402
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月16日 公開號201610671402.3, CN 106082560 A, CN 106082560A, CN 201610671402, CN-A-106082560, CN106082560 A, CN106082560A, CN201610671402, CN201610671402.3
【發明人】涂瑞強
【申請人】涂瑞強