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臭氧氧化—生化法处理凡口铅锌矿废水及其循环利用

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刘威, 王俊, 段连鑫, 蒋少军. 臭氧氧化—生化法处理凡口铅锌矿废水及其循环利用[J]. 矿产保护与利用, 2021, 41(4): 28-34. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.04.003
引用本文: 刘威, 王俊, 段连鑫, 蒋少军. 臭氧氧化—生化法处理凡口铅锌矿废水及其循环利用[J]. 矿产保护与利用, 2021, 41(4): 28-34. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.04.003
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LIU Wei, WANG Jun, DUAN Lianxin, JIANG Shaojun. Ozone Oxidation-biochemical Method Combined Treatment of Fankou Lead-zinc Mine Wastewater and Recycling[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2021, 41(4): 28-34. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.04.003
Citation: LIU Wei, WANG Jun, DUAN Lianxin, JIANG Shaojun. Ozone Oxidation-biochemical Method Combined Treatment of Fankou Lead-zinc Mine Wastewater and Recycling[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2021, 41(4): 28-34. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.04.003
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臭氧氧化—生化法处理凡口铅锌矿废水及其循环利用

  • 1.

    深圳市中金岭南有色股份有限公司凡口铅锌矿, 广东 韶关 512300

  • 2.

    华南师范大学 环境学院, 广东 广州 510006

  • 基金项目:
    广东省科技计划项目（2018SG00118）；广东省科技计划（2015B020237003）
详细信息
    作者简介: 刘威, 男, 广东韶关人, 工程师, 研究方向为矿山修复与资源可持续发展。E-mail: fklw2012@163.com
    通讯作者: 蒋少军, 男, 江西吉安人, 博士生, 研究方向矿山可持续发展与资源化利用。E-mail: shaojunj93@163.com

  • 中图分类号: TD926.5

Ozone Oxidation-biochemical Method Combined Treatment of Fankou Lead-zinc Mine Wastewater and Recycling

  • 1.

    Fankou Lead Zinc Mine of Shenzhen Zhongjin Lingnan nonferrous Co., Ltd., Shaoguan 512300, Guangdong, China

  • 2.

    School of environment, South China Normal University, Guangzhou 510006, Guangdong, China

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    摘要

  • 基于凡口铅锌矿选矿废水特性的解析及技改需要，以"初期氧化+预处理+生化处理法"工艺处理选矿废水。通过研究不同O3浓度、催化氧化时间和不同水力停留时间（HRT）对废水处理效果的影响，考察处理后废水回用对选矿指标的影响，评估该工艺的可行性。结果表明，初期氧化阶段，利用O3直接或间接氧化废水中残留药剂；协同预处理去除废水中Ca2+和重金属；后续的生化处理进一步提升出水质量。在O3浓度为60 mg/L，催化氧化时间为20 min，水力停留时间为16.71 h，能够将废水COD浓度降至为34.32 mg/L，去除率为91.9%；HRT和O3浓度的增加对废水处理效果显著；将处理后废水回用于选矿工艺，与清水的选矿指标接近。该工艺在运行稳定下不仅能够实现选矿废水高效处理和回用，处理成本较低为2.65元/m3，该工艺可为国内类似铅锌选厂废水的处理及回用提供借鉴。

    This study was analyzing the beneficiation wastewater of Fankou lead-zinc mine and meeting the technical upgrade requirements, the research on the treatment of wastewater with the technology of "initial oxidation+pretreatment+biochemical treatment" was carried out to explore the wastewater with different ozone, catalytic oxidation time and different hydraulic retention time. Moreover, the influence of wastewater reuse after treatment on mineral processing index was investigated, and the feasibility of the process was evaluated. The results show that O3 was used to directly or indirectly oxidize the residual organic chemicals in the wastewater in the initial oxidation, ; the co-pretreatment removes Ca2+ and heavy metals in the wastewater; the subsequent biochemical treatment further improves the quality of the water. In addition, the ozone concentration is 60 mg/L, the catalytic oxidation time is 20 min, and the hydraulic retention time is 16.71 h, which can reduce the wastewater COD concentration to 34.32 mg/L, and the removal rate is 91.9%. Further research shows that the increase in hydraulic retention time and ozone concentration significantly improves the wastewater treatment effect. Reusing the treated wastewater for ore beneficiation can effectively eliminate the influence of reused water on the instability factors of ore beneficiation, and it is close to the beneficiation index of clean water. Under stable operation, this process can not only realize the efficient treatment and reuse of mineral processing wastewater, but also has a lower processing cost of 2.65 ￥/m3, which can provide usable technical experience for the reuse of wastewater from domestic lead-zinc processing plants.

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  • 图 1  试验工艺流程图

    Figure 1. 

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    图 2  BAF试验装置

    Figure 2. 

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    图 3  BAF示意图

    Figure 3. 

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    图 4  生物滤池挂膜过程镜检结果

    Figure 4. 

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    图 5  驯化期间各节点COD含量

    Figure 5. 

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    图 6  驯化期间COD去除率

    Figure 6. 

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    图 7  不同臭氧浓度及氧化时间对COD去除的影响

    Figure 7. 

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    表 1  水力停留时间方案

    Table 1.  Hydraulic retention time scheme

    工艺阶段 HRT /h
    方案1 方案2 方案3
    进水 2.25 1.7 0.85
    臭氧出水 1.13 0.8 0.42
    厌氧出水 10 8 4
    好氧出水 3.33 2.5 1.25
        注：进水，指选矿废水进入臭氧催化反应器的阶段；臭氧出水，指水臭氧催化反应器阶段；厌氧出水，预处理阶段和厌氧反应阶段；好氧出水，水好氧反应阶段；HRT，水力停留时间。
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    表 2  废水水质分析

    Table 2.  water quality analysis /(mg·L-1)

    成分 固含率/% pH COD TOC Fe2+ Pb Zn Cu Cr
    硫尾水 0 6.85 642.24 15.63 0.353 4.45 7.27 nd nd
    2#池水 0.006 7 12.19 367.24 19.65 0.197 1.44 nd nd nd
    硫精水 0.011 6 8.04 314.65 35.98 0.119 0.86 nd nd nd
    试验用水 0.006 2 10.07 397.45 21.29 0.211 1.872 1.073 nd nd
    成分 Cd Mn K+ Na+ Ca2+ F- Cl- SO42- NO3-
    硫尾水 nd 2.17 122.98 32.17 809.4 0.46 13.23 84.70 30.80
    2#池水 nd nd 43.96 13.39 578.3 0.66 3.95 65.19 17.50
    硫精水 nd 0.26 51.91 15.32 664.8 nd 2.51 54.56 13.75
    试验用水 nd 0.352 57.19 16.83 628.46 0.52 5.19 65.39 19.107
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    表 3  不同水力停留时间对COD去除的影响

    Table 3.  Effect of different hydraulic retention time on COD removal

    方案 名称 COD/(mg·L-1) 去除率/% HRT/h
    进水 424.44 - 2.25
    臭氧出水 151.96 64.2 1.13
    方案1 厌氧出水 141.48 66.7 10
    好氧出水 34.32 91.9 3.33
    进水 445.4 1.7
    臭氧出水 145.9 67.2 0.8
    方案2 厌氧出水 138.2 68.9 8
    好氧出水 62.16 86.1 2.5
    进水 460.8 0.85
    臭氧出水 253.44 45.0 0.42
    方案3 厌氧出水 207.2 55.0 4
    好氧出水 51.26 88.9 1.25
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    表 4  出水水质分析

    Table 4.  Analysis of effluent quality /(mg·L-1, 除pH外)

    出水 pH Ca Fe Cu Zn Pb CODcr NH3-N TP SS
    本工艺 7.10 655 2.14 1.52 0.71 1.44 35.4 10.3 0.48 15.5
    对比1 6.52 712 3.05 1.43 0.88 1.26 52.1 15.2 0.55 37.8
    对比2 4.55 805 3.67 1.99 0.52 1.70 80.5 12.6 1.41 55.1
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    表 5  废水处理回用选矿试验结果

    Table 5.  test results of wastewater treatment and reuse beneficiation

    产品 Q/g γ/% 品位/% 金属量 回收率/%
    Pb Zn Pb Zn Pb Zn
    K铅精矿 95.50 6.03 61.95 2.45 373.5 14.8 84.4 1.7
    清水 K锌精矿 226.00 14.27 1.01 58.47 14.4 834.3 3.3 95.3
    尾矿 1 262.40 79.70 0.68 0.33 54.5 26.0 12.3 3.0
    原矿 1 583.9 442.4 875.1 100.0 100.0
    K铅精矿 98.50 6.20 60.94 2.31 378.0 14.3 83.8 1.6
    本工艺 K锌精矿 227.00 14.30 1.21 58.16 17.4 831.4 3.8 95.5
    尾矿 1 262.40 79.50 0.70 0.32 55.6 25.2 12.3 2.9
    原矿 1 587.9 450.9 870.9 100.0 100.0
    K铅精矿 115.00 7.34 54.31 3.58 398.8 26.3 87.7 3.0
    对比1 K锌精矿 240.00 15.33 0.56 51.75 8.6 793.1 1.9 91.8
    尾矿 1 211.00 77.33 0.61 0.58 47.2 44.9 10.4 5.2
    原矿 1 566 454.6 864.2 100.0 100.0
    K铅精矿 132.00 8.46 49.19 3.52 416.0 29.8 91.3 3.4
    对比2 K锌精矿 269.00 17.23 0.37 47.02 6.4 810.3 1.4 93.8
    尾矿 1 160.00 74.31 0.45 0.32 33.4 23.6 7.3 2.7
    原矿 1 561 455.8 863.6 100.0 100.0
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    表 6  小试试验经济成本核算

    Table 6.  economic cost accounting of pilot test

    项目 臭氧成本 生化成本 活性炭成本 砂滤成本 药剂成本 总计 参考文献
    费用/ (元·m3) 1.0 0.6 0.5 0.3 0.25 2.65 本研究
    统计结果 2.20 [20]
    调查结果 2~3 [21]
          注：臭氧成本是基于经验成本。
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出版历程
收稿日期:  2021-04-05
刊出日期:  2021-08-25

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