[发明专利]酸性矿山废水处理及废水中铁、铝、铜、锌的资源化回收系统

说明书

技术领域

本发明属于废水治理领域，特别是涉及一种酸性矿山废水处理及废水中铁、铝、铜、锌的资源化回收系统。

背景技术

金属矿山酸性废水(acid mine drainage，AMD)是硫化矿和磁黄铁矿在空气、水和微生物作用下，发生溶浸、氧化、水解等一系列物理化学反应，形成含大量重金属离子和硫酸根阴离子的黄棕色酸性废水。在许多国家酸性矿山废水普遍对环境造成了严重影响。酸性矿山废水排出后会腐蚀管道、水泵、钢轨等矿井设备和混凝土结构；使水体酸化，消耗水中的溶解氧，造成河流、湖泊等水体的污染；还会造成农田土壤的污染而导致植被枯萎、死亡，农作物减产，生物绝迹，特别是对鱼类、藻类构成极大威胁，更严重的是重金属还会通过食物链的富集直接危害人类的健康。

为此，世界各国为治理酸性矿山废水，对酸性矿山废水的成因及治理方法进行了大量的研究。提出了各种处理酸性矿山废水的方法，如湿地法，但此法占地面积大，受环境的影响也大，处理不彻底，逸出的硫化氢对环境有污染；另外如电化学、铁氧体法、离子浮选法、离子树脂交换法、膜法等，这些方法技术上都是可行的，但是成本很高，目前的研究主要还是在实验室或者是小规模废水处理。

传统上处理酸性矿山废水最常用的方法是中和法：通过化学方法中和酸性物质，使金属离子形成硫化物、氢氧化物和碳酸盐沉淀而去除。但这种方法处理后的渣量大，含水率高，易造成二次污染，废水中的重金属离子只是转移到废渣中而并没有被除去，它们在自然界也无法被生物降解，进入环境后就在环境中积累从而造成长期污染。例如中国专利：矿山含硫矿物、As、Pb、Cd废水的处理工艺(申请号：201010136085.8)，公开了一种通过中和、混凝，控制pH在8.6-9.5之间，沉淀去除重金属，使出水达到《农田灌溉水质标准》的方法，但是该工艺对废水中重金属离子没有进行有效的分离回收，易产生二次污染；又如中国专利：酸性矿山废水中锌铁锰分离及回收的方法(申请号：200910044501.9)，公开了一种采用机械活化硫铁矿吸附，氧化沉淀以及中和沉淀处理酸性矿山废水，使废水中锌、铁、锰得到分离与回收的方法，但该方法使用硫铁矿吸附除锌，硫化物沉淀物颗粒小，易产生胶体，给分离带来困难，硫化剂在水中残留，过量的硫与某些重金属离子会生成溶于水的络合离子而降低处理效果，与HCl、H₂SO₄等酸接触，会产生有害硫化氢气体，造成空气污染，对人体产生危害。

发明内容：

针对目前我国金属矿山酸性废水处理存在的弊端，基于金属离子在不同pH值下沉淀的差异性，结合铜与锌与含硫有机螯合剂反应的溶度积(k_sp)不同，采用分段沉淀法，开发了一种既能消除酸性矿山废水污染，又可回收废水中的主要金属的工艺系统，消除了废渣二次污染的隐患，并且对处理后水中存在的硫酸盐进行了回收利用，处理后的水可以进入选矿生产水池回用。

为实现本发明目的，本发明矿山酸性废水的处理及废水中铁、铝、铜、锌的资源化回收系统采用下述技术方案：

本发明系统由除铁系统、除铝系统、除铜系统、除锌系统、1#沉淀池、2#沉淀池顺次连接而成，其中除铁系统的进水口作为引入所处理矿山酸性废水的进水口，所述2#沉淀池的出水口作为处理后的清水的排出口，进入选矿生产水池回用；

所述除铁系统由除铁池、固液分离机、铁渣回收池组成，首先向除铁池中加入质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至3.2～4，混合搅拌，再加入T-301高分子絮凝剂，快速搅拌1～3min，(速度为60～80r/min)，慢速搅拌1～5min，(速度为40～50r/min)，静置30min。除铁池中沉淀采用离心机实现固液分离，得到铁渣，废水中铁实现分离与回收；除铁池出水以及分离池出水均溢流至除铝系统；

所述除铝系统由除铝池、浓缩机、铝渣回收池组成，向除铝池中加入质量分数为30％氢氧化钠溶液，pH调至5～5.5，充分混合搅拌，加入T-302高分子絮凝剂，快速搅拌1～3min，(速度为60～80r/min)，慢速搅拌1～5min，(速度为40～50r/min)，静置30min。除铝池出水以及浓缩池出水均排入除铜系统，其中沉淀利用抽滤装置进行抽滤，实现铝渣的回收；