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目 录

1 总论 5

1.1项目概况 5

1.2设计要求 5

1.3设计原则 6

2 水质水量 6

2.1废水来源 6

2.2废水水质水量及处理要求 7

3 设计概要 7

3.1基本工艺路线的研究 7

3.1.1 混凝沉淀法 7

3.1.2 离子浮选法 8

3.1.3 吸附法 8

3.1.4生物法 9

3.1.5各方法优缺点对比 9

3.2设计方案的选择 10

3.2.1废水处理部分设计方案的选择 10

3.2.2选矿废水处理工艺流程 10

3.2废水回用部分设计研究 11

3.2.1废水回用概况 11

3.2.2废水回用工艺的选择 12

4废水处理构筑物设计 13

4.1沉砂池 13

4.1.1 设计参数 13

4.1.2 设计计算 13

4.2混凝池 14

4.2.1混合阶段 14

4.2.2絮凝反应阶段 16

4.3沉淀池 18

4.3.1沉淀池的选择 18

4.3.2沉淀池的设计与计算 19

4.3.3沉淀池进出水系统的计算 20

4.4活性炭吸附塔 22

4.4.1设计参数 22

4.4.2设计计算 22

6高程设计 23

6.1平面布置的一般原则和要求 23

6.2沿程水头损失计算 23

6.3高程计算 24

总结 24

参考文献 25

致谢 27

铅锌混合矿选矿废水处理与回用工艺设计

孙菲

Abstract：With the rapid development of the mining industry，a large number of mineral processing wastewater discharge also brings great harm to the water environment in our country．With the rapid development of economy and the increasing of environmental protection，it is necessary to improve the treatment efficiency of wastewater and reduce the discharge of wastewater．The mineral processing wastewater is characterized by high content of suspended matter，heavy metal ions and reagent ions，and the waste liquid is alkaline．This paper is aimed at the design of mineral processing waste water in XX City，taking the treatment process of "coagulation sedimentation and activated carbon adsorption"．The design is not only efficient economic treatment of wastewater，and the effluent quality meets the requirements of wastewater reuse，to achieve full recovery of purified water，zero emissions，so that enterprises truly clean production．

Key words：mineral processing wastewater；coagulation and sedimentation；activated carbon adsorption；reuse

1 总论

1.1项目概况

矿区的生产过程中，选矿废水的产量极大，我国矿山每年选矿排出的废水量达1.2~1.5×10⁹t，占有色金属采矿业总废水量的30%左右。不同的选矿方式产生的废水量各不相同^[1]。例如，处理1t矿石浮选法用水4~7m³，重选用水20~26m³，浮磁联选用水23~27m³，重浮联选用水20~30m³。

该铅锌混合矿地处ＸＸ市东部山区，采取浮选法处理原矿石，矿石处理量2000t/d。该矿区处理1t原矿石产生选矿废水4.5m³，矿区的选矿废水产生量为9000m³/d。

选矿废水具有水量大、悬浮物含量高、含有害物质种类较多而浓度较低等特点。选矿废水中含有各种选矿药剂(如氰化物、黑药、黄药等) 一定量的金属离子及氟、砷等污染物，若不经处理直接排入水体会产生很大的危害：大量含有泥沙和尾矿粉的选矿废水可使整条河流变色；选矿药剂是选矿废水中另一重要的污染物，浮选药剂一般都是有毒的，含浮选药剂的选矿厂废水进入自然水体后，会使鱼类及浮游生物受害^[2]。XX市矿场自投产以来，一直选用新水（自来水）参与生产，每年消耗超过300万m³的水资源，并排出相应量的选矿废水。这些选矿废水的外排对水环境造成了极大的负担，对排出废水的处理与回用是较为可行的解决方案。

现决定设计一废水处理厂对该矿区选矿废水进行处理，使处理后废水的各项指标符合《城市污水再生利用 工业用水水质》标准。处理后的废水返回矿区重新参与生产，缓解了选矿废水外排对环境带来的危害以及水资源的浪费。

该污水处理厂主要针对选矿废水排放量大、成分复杂、悬浮物含量高、COD高和重金属离子浓度高的特点，首先利用沉砂池去除废水中的无机颗粒，后经混凝沉淀池一次性去除多余的重金属离子和悬浮物，最后利用活性炭吸附塔解决废水COD偏高的问题。选矿废水经过一系列处理后，水质符合回用水标准，返回矿场循环利用。

1.2设计要求

要求浮选废水经处理后符合回用标准，实现真正的清洁生产。在处理后废水的各项指标符合《城市污水再生利用 工业用水水质》标准的同时，选取较为高效、经济的处理方案。

废水处理标准参照：

（1）国家环境保护总局科技标准司. GB 20426-2006 污水综合排放标准[S]，国家环境保护总局和国家技术监督检验总局，2006.

（2）上海市建设和交通委员会.GB 50014-2006 室外排水设计规范[S]，中华人民共和国建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2002.

（3）中华人民共和国建设部.GB/T50103-2001 总图制图标准[S]，中华人民共和国建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2001.

（4）给水排水设计手册编辑部.给水排水设计手册：工业排水[S]，中国建筑工业出版社，2002.

（5）中华人民共和国建设部.GB/T19923-2005 城市污水再生利用 工业用水水质[S]，中华人民共和国建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2005.

1.3设计原则

1、废水经处理后符合回用标准，实现真正的清洁生产。

2、计算构筑物的占地面积及运营成本，选择最经济有效的方案。

3、从各方面考察方案的可行性，保证废水处理系统能够正常运营。

4、确定回用水符合选矿厂进水标准，不会对产品质量造成影响。

5、尽可能提高水处理效率，为以后的矿区开发做准备。

6、做好应对紧急状况的防范措施，以免造成不必要的损失。

2 水质水量

2.1废水来源

一般而言，选矿的废水并非单指选矿工艺中排放的废水，其中还包括一定的地面冲洗水、 冷却水等。选矿水可以根据其排放源分为两种^[3]：1）浓缩精矿及中矿用的浓缩脱水设备的溢流， 其水量一般少于选矿厂总水量的5%；2）浮选等选矿过程中的水流（包含某些冲洗水），其总量为总废水量的95%以上。

因选矿过程各生产阶段的不同特点，各段产生废水的水质水量各有不同^[4,5]。如：

（1）碎矿过程中湿法除尘的排水，碎矿及筛分车间、皮带走廊和矿石转运站的地面冲洗水：这类水主要含原矿粉末状的悬浮物，一般可经沉淀后即可排放，沉淀物可进入选矿系统回收其中的有用矿物。

（2）洗矿废水：含大量悬浮物、通常经沉淀后澄清水回用于洗矿，沉淀物根据其成分进入选矿系统后排入尾矿系统。

（3）冷却水：碎、磨矿设备油冷却器的冷却水和真空泵排水，这类废水只是水温较高，往往被直接外排或直接回用于选矿。

（4）石灰乳及药剂制备车间冲洗地面和设备的废水：这类废水主要含石灰或选矿药剂，应首先考虑回用于石灰乳或药剂制备，或进入尾矿系统与尾矿水一并处理。

（5）选矿废水：包括选矿厂排出的尾矿液、精矿浓密地溢流水、精矿脱水车间过滤机的滤液、主厂房冲洗地面和设备的废水，有时还有中矿浓密溢流水和选矿过程中脱药排水等，这是选厂废水的主要来源，其有害成分基本相同，尾矿液更含有大量的悬浮物。

混合后形成的选矿废水成分非常复杂，归结起来主要具有悬浮物含量高、重金属离子及药剂离子含量高和废液多呈碱性等特点。

2.2废水水质水量及处理要求

矿山原矿石日处理量为2000t/d，污水厂日处理废水水量为9000m³/d，规定每天工作时长为10h，年工作日360d。

废水水质及处理标准见表1。

表1 废水水质及处理要求

3 设计概要

3.1基本工艺路线的研究

选矿废水成分较为复杂，具有排放量大、成分复杂、悬浮物含量高、COD高和重金属离子浓度高等特点^[6]。分析其原因主要是由于^[7]：浮选过程中矿物经破碎、浮选、分离、浓缩、脱水等步骤处理，需加入大量浮选药剂、浓缩剂、脱水剂等，大量重金属、无机有机药剂等带入废水中，并且选矿厂破碎、磨矿工序中，会产生大量微细矿粒，因其粒度极细与选矿药剂等反应产生胶体物质，与水混合后不易自然沉降。

目前，国内选矿废水处理方法常用的有自然降解、混凝沉淀、中和、吸附、氧化分解等。

3.1.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法：混凝沉淀法作为一种基本的、廉价的废水污染净化处理方法，被广泛应用于各种污水处理厂。一般主要选用明矾、氯化铝、聚合硫酸铝，聚合氯化铝，聚合硫酸铁等无机混凝剂^[8]。它主要是通过向废水中添加上述无机混凝剂，通过吸附架桥、沉淀物网捕、压缩双电层等作用使胶体脱稳并聚结成大颗粒絮体而沉降^[9]。

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