关于武山铜矿北矿带废水处理站改造的探讨

宋 飞 胡剑涛

(江西铜业集团股份有限公司， 江西 九江 332000)

武山铜矿是江西铜业股份有限公司的下属矿山之一，是一座20世纪60年代开始建设的地下开采矿山，位于江西省瑞昌市白杨镇境内。全矿分南、北两矿带，探明铜金属储量137万t，硫储量1226万t，属大型铜硫矿床。由于武山铜矿建设时间较早，随着生产技术与环保技术的发展，主体工程所配套的环保设施的工艺技术、设备和设施能力不平衡，不协调，在节能、综合利用等方面需要改进。根据相关环保部门的监测结果，目前最终排放的部分污染物（主要是水污染物）不能稳定的达到环保要求，存在超标现象，表明现有环保设施的处理能力与效果不满足需要，随着采选规模的逐步增大，相应地，排放废水、废石等将有明显增加，同时环境管理在改进，需要增设环保设施，改善矿山及周边环境质量，实现可持续发展。

1 北矿带废水站处理规模及水质

1.1 北带废水站处理规模

根据生产部门记录，挖潜扩产后北矿带井下最小涌水量 4500m3/d，最大涌水量 5500m3/d，平均 5000m3/d；井下生产废水排水量 1187m3/d，因此北矿带井下废水最小排放量为 5687m3/d，最大排放量达 6687m3/d，平均 6187m3/d。在北矿带井下废水中，现有1500m3/d用于选厂尾砂输送，中和尾矿浆，进入尾矿库水系统。但由于北矿带井下废水pH为2～3，尾矿水pH值为9～11；当尾矿水pH为9时，按尾矿库水量为20000m3/d，仅需要20 m3/d的pH为2的北带污水即能使pH达到7；当尾矿水pH为11时，按尾矿水量为20000m3/d，1500m3/d的pH为3的北带污水方仅能使pH达到10.9。其波动性太大，在实际运行中难以掌控；且根据实际运行效果来看，此股废水常造成尾矿库水酸化，给输送管道及设备带来腐蚀。因此项目可研报告取消北带井下废水中和选厂尾矿水，则北带井下废水为平均6187 m3/d完全进入北带废水站。

B、另在暴雨期间，为了保证老污水塘不溢流外排，则需要将暴雨期间老污水塘不能贮存的废水（640m3/d）排入北带废水站进行处理后达标排放。则北带废水站的处理水量范围为 6327 m3/d（5687m3/d +640m3/d ）～7327 m3/d（6687m3/d+640m3/d ），平均6827 m3/d。因此，北带废水站的规模应为7000 m3/d。

1.2 北带废水站进、出水水质。

北带废水站正常状况下处理的是北矿带矿坑废水，另在暴雨期间增加处理老污水塘不能储存的废水。

武山铜矿北矿带井下废水和南桥排口水质一览表（单位：mg/L，pH无量纲）

2 北带废水站扩容改造工艺选择

重金属废水的处理方法有化学沉淀法、离子交换树脂法、吸附法、电解法、活性炭吸附法、腐殖酸树脂吸附法、斜发沸石吸附法、麦饭石吸附法、反渗透法、电渗析法、蒸发浓缩法、生物法等等，这些处理方法都是将废水中的重金属转化成沉淀或是富集的形式，对这些物质最终的处置，通常是进行回收或安全填埋。由于直接对重金属回收的废水处理工艺，目前在经济上大多无法承受，考虑企业承受能力，使废水达到环境保护要求，便于运行操作，化学沉淀处理方法是首选。将来根据技术和经济条件，预留电渗析法、捕收剂法等，进行金属回收。

重金属废水化学沉淀法，目前主要有中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体法，项目可研报告从处理工艺、处理效果等多方面比较它们的优缺点后，得出目前采用石灰中和沉淀是一种可行及经济的工艺方法。

另根据武山铜矿试验数据：北矿带井下废水在pH调整为9～11的情况下进行混凝沉淀处理后，外排废水的各项指标（除pH外）均可满足《铜、镍、钴工业污染物排放标准》；在pH调整为6～9的情况下混凝沉淀，污染物Cu、Zn及SS部分时段会超标。因此本方案在参考武山铜矿试验数据的基础上，提出以下几种备选方案：

方案Ⅰ：传统酸性废水中和沉淀法。北矿带井下水的主要污染为 Cu、Zn及SS超标，最佳的处理方法是加入OH-让其生成氢氧化物沉淀。考虑到NaOH调节矿山废水pH值时，存在pH较难控制以及成本比较高的特点，一般采用石灰乳（即Ca（OH）2溶液）调节pH值，但石灰乳调节pH值存在管道结垢的问题。

方案Ⅱ：HDS处理工艺----即高效底泥循环回流技术。其在传统处理工艺的基础上融入了晶种循环处理技术，也即底泥回流系统；增加了药剂/底泥混合系统，浓缩池底泥回流后与中和药剂在药剂底泥混合池中混合，促进中和药剂石灰颗粒在回流沉淀物上的凝结，增加沉淀颗粒粒径和污泥密度，同时通过石灰的添加调节混合池pH值。混合池溢流进入快速反应池（RMT）与酸性废水发生中和反应，污泥也进入中和反应池，完成进一步的中和反应。通常反应过程中要鼓入空气进行曝气，氧化废水中的亚铁，产生共沉作用。中和反应池溢流水进入絮凝池，使中和污泥形成絮体，提高在澄清池中的沉降性能。澄清池沉降污泥一部分外排（高效浓密池）进尾矿库，一部分进入底泥循环系统，进一步循环利用。

HDS处理技术在世界范围内的多数矿山都有广泛的应用。国内，江西德兴铜矿与加拿大PRA公司合作，开展了利用HDS技术处理矿山酸性废水的改造，已经取得了较好的效果，生产实践中可有效的延长设备的使用周期。

与方案Ⅰ相比，方案Ⅱ投资运行成本相对较高，但其克服了方案Ⅰ的缺点，减小了底流的量，且经过德兴铜矿生产运营实例检验，可研已经推荐采用方案Ⅱ。

反应中主要的控制参数为pH值，pH值的控制关系到废水能否达标排放，从现有北带废水站运行系统可得出，在pH=9～10左右，絮凝沉淀效果比较好，金属离子去除效果较好。为了使废水能够稳定达标，满足《铜镍钴工业污染物排放标准》。本工艺pH调节分二段进行反应：第一段先用石灰/液碱将pH控制在9～10，生成 Fe（OH）3和 Cu（OH）2等，再絮凝沉淀；第二段即对沉淀池出水进行 pH回调，将出水pH控制在6～9。

3 改造后期效果

处理后的废水部分提升至新建高位废水回用池回用于选厂尾砂分级稀释、北矿带井下胶结充填等处，多余部分pH回调至6～9后达标排放。目前井下废水全部泵入选厂1800m3水池：一部分用于中和尾矿浆，随尾矿排入尾矿库；一部分进入沉淀池中，经自然沉淀后由南桥排口排入南桥河，最终排入赤湖；其它废水部分泵入北矿带废水处理站处理，部分随北矿带废水站出水由南桥排口排入南桥河，最终排入赤湖。本方案扩大北矿带废水站处理能力之后，北矿带井下废水完全进入北矿带废水处理站，处理达标后部分回用，其余部分由南桥排口排入南桥河，最终排入赤湖。

4 结语

矿井废水处理系统优化升级改造后，出水水质有了明显改善，在降低污染因子对周边水体环境影响的同时，也减少了新鲜水的投入，节约了大量的水资源。此次废水处理系统优化升级改造的成功，不仅进一步体现了我矿大力开展环保工作的决心和信心，而且为我矿今后的节能减排和环保工作探索了一条新路，提供了无限的发展空间。