權(quán)利要求

1.銅礦選礦廢水處理回用裝置，其特征是包括管道混合器、第一反應(yīng)池、第二反應(yīng)池、絮凝池、沉淀池、自清洗過濾器、空化反應(yīng)器、混凝劑投加裝置、助凝劑投加裝置、液體二氧化碳投加裝置、銅礦選礦廢水箱、回用水箱、二氧化碳空化水箱，以及源水泵、回用水泵、氣液混合泵、污泥回流泵、排泥泵、過濾水泵；

其中銅礦選礦廢水箱的進水口接入銅礦選礦廢水，銅礦選礦廢水箱的出水口通過源水泵連接管道混合器的進水口，管道混合器的出水口連接第一反應(yīng)池的進水口，混凝劑投加裝置的出藥口連接第一反應(yīng)池的進藥口，第一反應(yīng)池的出水口連接第二反應(yīng)池的進水口，助凝劑投加裝置的出藥口連接第二反應(yīng)池的進藥口，第二反應(yīng)池的出水口連接絮凝池的進水口，絮凝池的出水口連接沉淀池的進水口，沉淀池的出泥口通過污泥回流泵連接第一反應(yīng)池的污泥回流口，沉淀池的出泥口同時通過排泥泵送出污泥至尾礦濃密池；

沉淀池的出水口連接回用水箱的進水口，回用水箱的第一出水口通過回用水泵送出回用水；回用水箱的第二出水口通過過濾水泵連接自清洗過濾器的進水口，自清洗過濾器的出水口連接二氧化碳空化水箱的進水口，二氧化碳空化水箱的出水口與液體二氧化碳投加裝置的出藥口通過氣液混合泵連接空化反應(yīng)器的進液口，空化反應(yīng)器的出液口連接管道混合器的進藥口。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及的是銅礦選礦廢水處理回用裝置，屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國有著較為豐富的銅礦產(chǎn)資源，銅金屬廣泛應(yīng)用于電氣、輕工、機械、建筑、國防工業(yè)等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟體系中具有重要作用，其消費量在中國有色金屬材料中僅次于鋁。銅的導(dǎo)電性僅次于銀，因此在電力與電訊工業(yè)中應(yīng)用最廣。

通常銅礦選礦生產(chǎn)過程中需要添加大量的石灰、丁基黃藥、2號油等浮選藥劑，由此產(chǎn)生的銅礦選礦廢水具有pH高、懸浮物多、硬度較高，含有大量的Ca2+的特點，直接排放會造成土壤和水源環(huán)境的嚴重污染，如果僅簡單澄清處理回用，不僅會影響銅礦選礦的指標，長期運行過程中產(chǎn)生的大量硫酸鈣垢還會嚴重堵塞工藝管道，影響銅礦選礦的正常生產(chǎn)。

目前傳統(tǒng)的銅礦選礦廢水處理回用方法主要有：硫酸調(diào)pH→混凝沉淀→出水回用方法，其回用水的硬度偏高，長期回用易堵塞管道，難于清洗；另外的方法還有：碳酸鈉除鈣→混凝沉淀→硫酸調(diào)pH→出水回用方法，然而利用碳酸鈉降低硬度，運行成本太高，對于生產(chǎn)廠家而言難于承受。現(xiàn)有專利申請?zhí)枮?00910043609.6的發(fā)明專利公開了一種高海拔地區(qū)復(fù)雜銅鉛鋅多金屬礦選礦廢水治理及回用方法，提供了“混凝沉淀→ClO2氧化→曝氣→調(diào)pH→沉淀”處理工藝，將出水回用于生產(chǎn)，但其技術(shù)方案未能達到有效的除鈣效果，也未解決高硬度回用水堵管的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的旨在針對現(xiàn)有銅礦選礦廢水處理方法存在的上述問題，提出一種銅礦選礦廢水處理回用裝置，綜合考慮降低pH、懸浮物和Ca2+離子，回用于銅礦浮選生產(chǎn)。依據(jù)銅礦選礦廢水的高pH、懸浮物、高硬度的水質(zhì)特點，通過投加LCO2（液體二氧化碳）、混凝劑、助凝劑，進行空化、混凝、絮凝、沉淀，完成除鈣、降pH，降COD、懸浮物、濁度的目的，并將出水回用到銅礦選礦生產(chǎn)過程中，有效提升利用率和節(jié)約成本。

本實用新型的技術(shù)解決方案：銅礦選礦廢水處理回用裝置，其結(jié)構(gòu)包括管道混合器、第一反應(yīng)池、第二反應(yīng)池、絮凝池、沉淀池、自清洗過濾器、空化反應(yīng)器、混凝劑投加裝置、助凝劑投加裝置、液體二氧化碳投加裝置、銅礦選礦廢水箱、回用水箱、二氧化碳空化水箱，以及源水泵、回用水泵、氣液混合泵、污泥回流泵、排泥泵、過濾水泵；其中銅礦選礦廢水箱的進水口接入銅礦選礦廢水，銅礦選礦廢水箱的出水口通過源水泵連接管道混合器的進水口，管道混合器的出水口連接第一反應(yīng)池的進水口，混凝劑投加裝置的出藥口連接第一反應(yīng)池的進藥口，第一反應(yīng)池的出水口連接第二反應(yīng)池的進水口，助凝劑投加裝置的出藥口連接第二反應(yīng)池的進藥口，第二反應(yīng)池的出水口連接絮凝池的進水口，絮凝池的出水口連接沉淀池的進水口，沉淀池的出泥口通過污泥回流泵連接第一反應(yīng)池的污泥回流口，沉淀池的出泥口同時通過排泥泵送出污泥至尾礦濃密池；沉淀池的出水口連接回用水箱的進水口，回用水箱的第一出水口通過回用水泵送出回用水；回用水箱的第二出水口通過過濾水泵連接自清洗過濾器的進水口，自清洗過濾器的出水口連接二氧化碳空化水箱的進水口，二氧化碳空化水箱的出水口與液體二氧化碳投加裝置的出藥口通過氣液混合泵連接空化反應(yīng)器的進液口，空化反應(yīng)器的出液口連接管道混合器的進藥口。

本實用新型的優(yōu)點：通過投加二氧化碳，與水反應(yīng)生成碳酸根和氫離子，分別同銅礦選礦廢水中的鈣離子和氫氧根離子反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，直接降低pH和硬度；其次通過投加絮凝劑、助凝劑，協(xié)助降低銅礦選礦廢水中的pH，硬度、懸浮物；最后通過斜管沉淀池進行沉淀與污泥濃縮，使得出水指標達到回用水的要求：pH 7~8、硬度≤100mg/L、懸浮物≤30mg/L、濁度≤40NTU；解決了廢水堵管的問題，又達到了節(jié)水減排的目的。

附圖說明

附圖1是銅礦選礦廢水處理回用裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2是銅礦選礦廢水處理回用工藝流程圖。

圖中的CuTWW表示銅礦選礦廢水、RCW表示回用水、SC表示污泥、T1表示銅礦選礦廢水箱、T2表示回用水箱、T3表示二氧化碳空化水箱，D1表示混凝劑投加裝置、D2表示助凝劑投加裝置、D3表示液體二氧化碳投加裝置、PM表示管道混合器、RT1表示第一反應(yīng)池、RT2表示第二反應(yīng)池、FT表示絮凝池、ST表示沉淀池、AF表示自清洗過濾器、CR表示空化反應(yīng)器，P1表示源水泵、P2表示回用水泵、P3表示氣液混合泵、P4表示污泥回流泵、P5表示排泥泵、P6表示過濾水泵。

具體實施方式

如圖1所示的銅礦選礦廢水處理回用裝置，其結(jié)構(gòu)包括管道混合器PM、第一反應(yīng)池RT1、第二反應(yīng)池RT2、絮凝池FT、沉淀池ST、自清洗過濾器AF、空化反應(yīng)器CR、混凝劑投加裝置D1、助凝劑投加裝置D2、液體二氧化碳投加裝置D3、銅礦選礦廢水箱T1、回用水箱T2、二氧化碳空化水箱T3，以及源水泵P1、回用水泵P2、氣液混合泵P3、污泥回流泵P4、排泥泵P5、過濾水泵P6；其中銅礦選礦廢水CuTWW接入銅礦選礦廢水箱T1的進水口，銅礦選礦廢水箱T1的出水口通過源水泵P1連接管道混合器PM的進水口，管道混合器PM的出水口連接第一反應(yīng)池RT1的進水口，混凝劑投加裝置D1的出藥口連接第一反應(yīng)池RT1的進藥口，第一反應(yīng)池RT1的出水口連接第二反應(yīng)池RT2的進水口，助凝劑投加裝置D2的出藥口連接第二反應(yīng)池RT2的進藥口，第二反應(yīng)池RT2的出水口連接絮凝池FT的進水口，絮凝池FT的出水口連接沉淀池ST的進水口，沉淀池ST的出泥口通過污泥回流泵P4連接第一反應(yīng)池RT1的污泥回流口，沉淀池ST的出泥口也通過排泥泵P5送出污泥SC（至尾礦濃密池）；沉淀池ST的出水口連接回用水箱T2的進水口，回用水箱T2的第一出水口通過回用水泵P2送出回用水RCW；回用水箱T2的第二出水口通過過濾水泵P6連接自清洗過濾器AF的進水口，自清洗過濾器AF的出水口連接二氧化碳空化水箱T3的進水口，二氧化碳空化水箱T3的出水口與液體二氧化碳投加裝置D3出藥口通過氣液混合泵P3連接空化反應(yīng)器CR的進液口，空化反應(yīng)器CR的出液口連接管道混合器PM的進藥口。

主流程：銅礦選礦廢水CuTWW依次通過銅礦選礦廢水箱T1、源水泵P1、管道混合器PM、第一反應(yīng)池RT1、第二反應(yīng)池RT2、絮凝池FT、沉淀池ST、回用水箱T2、回用水泵P2，利用在管道混合器PM中投加二氧化碳，在第一反應(yīng)池RT1中投加混凝劑，在第二反應(yīng)池RT2中投加助凝劑，針對銅礦選礦廢水進行空化氧化分解有機污染物、二氧化碳除鈣降pH、混凝、絮凝、沉淀，最終送出回用水RCW，將銅礦選礦廢水的pH值從10～12.5降低到7～8，硬度從250mg/L～2000mg/L降低到小于100mg/L，懸浮物從70mg/L～200mg/L降低到小于30mg/L、濁度從50NTU～150NTU降低到小于40NTU，解決了廢水堵管的問題。

二氧化碳空化投加流程：回用水箱T2中的部分回用水依次通過過濾水泵P6、自清洗過濾器AF、二氧化碳空化水箱T3、氣液混合泵P3、空化反應(yīng)器CR，首先利用過濾精度25μm～50μm的自清洗過濾器AF精濾部分回用水，再將液體二氧化碳投加到氣液混合泵前，利用氣液混合泵進行溶解，并通過空化反應(yīng)器進行空化反應(yīng)，最后投加到管道混合器，與銅礦選礦廢水中的氫氧化鈣進行充分反應(yīng)，生成碳酸鈣，達到同時除鈣、降pH的作用，使得鈣離子濃度小于40mg/L，pH 7～8；同時，利用空化反應(yīng)生成的強氧化劑氧化廢水中的有機污染物，將COD值降低到小于60mg/L。

針對銅礦選礦廢水具有高pH、高鈣的特點，除鈣、降pH最理想的方法是利用投加LCO2（液體二氧化碳），與H2O（水）反應(yīng)，生成CO32-（碳酸根離子）和H+（氫離子），同水中的OH-（氫氧根離子）和Ca2+（鈣離子）反應(yīng)，生成CaCO3（碳酸鈣）和H2O（水）。實現(xiàn)同時沉淀除Ca2+（鈣離子）、降低pH，并降低TDS（總?cè)芙夤腆w）。而常規(guī)的除鈣方法是利用投加Na2CO3（碳酸鈉）與Ca2+（鈣離子）反應(yīng)，形成CaCO3（碳酸鈣）沉淀，因為碳酸鈉較液體二氧化碳要貴，而且2個Na+（鈉離子）比1個Ca2+（鈣離子）更重，所以不僅運行費用高，而且增加水的TDS與pH值，造成降pH時，要投加更多的硫酸。

其主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

CO2 + H2O = CO32- + 2H+ (1)

CO32- + Ca2+ = CaCO3↓ (2)

H+ + OH- = H2O (3)

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O (4)

Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + 2NaOH(5)

針對銅礦選礦廢水中含有較多的有機選礦藥劑，具有高COD的特點，利用空化氧化有機污染物，降解COD。水力空化是指水流快速通過限流區(qū)產(chǎn)生壓降，使得局部壓力小于相應(yīng)溫度下飽和蒸汽壓力，產(chǎn)生氣泡的瞬間潰滅，從而在極小的空化范圍中產(chǎn)生局部的高溫和高壓，水中的氫氧健斷裂，形成·H（氫基）、·OH（羥自由基）等游離基，從而達到降低有機污染物的目的。

銅礦選礦廢水處理回用方法，包括如下步驟：1）二氧化碳混合反應(yīng)；2）混凝反應(yīng)；3）絮凝反應(yīng)；4）絮凝池停留；5）斜管沉淀，出水回用；6）二氧化碳空化投加。

所述的步驟1）通過二氧化碳混合反應(yīng)，利用投加二氧化碳，與水反應(yīng)，生成碳酸根和氫離子，分別同銅礦選礦廢水中的鈣離子和氫氧根離子反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，將銅礦選礦廢水的pH值從10～12.5降低到7～8，硬度從250mg/L～2000mg/L降低到小于100mg/L。

所述的步驟2）通過混凝反應(yīng)，利用投加絮凝劑進行混凝反應(yīng)，混凝反應(yīng)時間1～5分鐘。

所述的步驟3）通過絮凝反應(yīng)，利用投加助凝劑進行絮凝反應(yīng)，絮凝反應(yīng)時間1～5分鐘。

所述的步驟4）通過絮凝池，停留時間5～15分鐘，生成較大絮體，以利于后續(xù)沉淀。

所述的步驟5）通過斜管沉淀，利用絮凝池生成的絮體與碳酸鈣顆粒在斜管沉淀池進行沉淀，沉淀區(qū)表面負荷8～14m3/m2·h，利用污泥回流泵將廢水流量5%～10%的回流污泥送回混凝反應(yīng)池，以節(jié)約混凝劑與絮凝劑的投加，同時，當污泥濃度達到5%～10%時，利用排泥泵排出剩余污泥；從而利用斜管沉淀池進行沉淀與污泥濃縮，使得出水達到回用水的指標：pH 7～8、硬度≤100mg/L、懸浮物≤30mg/L、濁度≤40NTU。

所述的步驟6）通過二氧化碳空化投加，首先利用過濾精度25μm～50μm的自清洗過濾器精濾部分回用水，并將液體二氧化碳投加到氣液混合泵前，利用氣液混合泵進行溶解，并通過空化反應(yīng)器進行空化反應(yīng)，然后投加到管道混合器，與銅礦選礦廢水中的氫氧化鈣進行充分反應(yīng)，生成碳酸鈣，達到同時除鈣、降pH的作用，使得鈣離子濃度值降低到≤40mg/L，pH 7～8；同時，利用空化反應(yīng)生成的強氧化劑氧化廢水中的有機污染物，將COD值降低到≤60mg/L。

實施例

下面根據(jù)實施例進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。

某銅業(yè)有限公司的銅礦選礦廠生產(chǎn)處理能力為7000噸/天，產(chǎn)生的銅礦選礦廢水處理回用于選礦工藝。項目主要設(shè)計數(shù)據(jù)如下：

1.設(shè)計水質(zhì)與水量

設(shè)計銅礦選礦廢水處理水量：20000T/D（833T/H）。

銅礦選礦廢水處理回用工藝采用軟化澄清處理技術(shù)，使得處理后的選礦廢水的各項指標滿足《銅、鈷、鎳工業(yè)污染物排放標準》（GB25467-2010），同時，將處理后的廢水達到更高的回用指標，而返回生產(chǎn)使用，保證銅礦選礦生產(chǎn)正常進行。設(shè)計進、出水水質(zhì)指標如下：

2.銅礦選礦廢水處理回用工藝流程

銅礦選礦廢水處理回用工藝流程如圖2所示?？紤]到銅礦選礦生產(chǎn)過程中大量使用浮選劑，主要有石灰、丁基黃藥、2號油，銅選礦廢水pH、懸浮物、硬度較高，含有大量的Ca2+離子，長期直接澄清回用會堵塞管道。銅礦選礦廢水處理回用綜合考慮降低pH、懸浮物和Ca2+離子，回用于銅礦浮選生產(chǎn)。依據(jù)銅礦選礦廢水的高pH、懸浮物、高硬度的水質(zhì)特點，利用投加CO2，與水（H2O）反應(yīng)，生成CO32-和H+，同水中的Ca2+和OH-反應(yīng)，生成CaCO3和H2O，直接降低pH和硬度，同時降低廢水的部分TDS，并通過投加絮凝劑（PFS）、助凝劑（PAM），協(xié)助降低銅礦選礦廢水中的pH，硬度、懸浮物，通過高效反應(yīng)沉淀池進行沉淀與污泥濃縮，使得回用水的指標達到pH 7~8、硬度≤100mg/L、懸浮物≤30mg/L、濁度≤40NTU。同時，通過設(shè)置兩套高精度自清洗過濾器過濾部分水，并設(shè)置空化反應(yīng)器用于CO2的空化投加。

3.銅礦選礦廢水處理回用系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)

（1）土建工程：

注：廢水處理車間中設(shè)置的設(shè)備包括：反應(yīng)池、絮凝池、沉淀池、加藥裝置、CO2空化水箱、回用水箱等，以及配電與控制室。

（2）主要設(shè)備。