礦產資源開采過程中產生大量廢水，特別是硫鐵礦山酸性廢水由于酸度高(pH值一般為1.5~2.5)、含有多種高濃度的重金屬離子(如Cu、Zn、Cd、As、Mn等），嚴重污染環境。為落實國家的節能減排目標，實現工業酸性廢水達標排放，酸性廢水技術改造項目日益增多。本文以安徽某硫鐵礦山為例，設計采用高效底泥循環回流技術(HDS技術)處理井下酸性廢水，出水達到GB8978—1996《污水綜合排放標準》中一級排放標準的要求，部分出水回用于企業選礦生產，將大大減少廢水排放量，降低企業水消耗量。目前，HDS技術代表了治理工業酸性廢水的前沿發展水平，本文結合工程實例詳細介紹了其工藝系統設計和運行控制要點。

1、HDS工藝簡介

傳統石灰中和法(LDS工藝)雖然工藝簡單、成本低，但存在沉淀底泥含水率高，污泥處理費用大，污泥濃度較低導致管道易結垢等一系列問題，大大限制了該工藝的連續運行時間和應用范圍。

限制了該工藝的連續運行時間和應用范圍。HDS工藝是LDS工藝的革新和發展。HDS工藝在LDS工藝的基礎上融入了晶種循環處理技術，即底泥回流系統；增加了藥劑/底泥混合系統，可以促進中和藥劑顆粒在回流沉淀物上的凝結，從而增加沉淀顆粒粒徑和污泥密度。很大程度上克服了LDS工藝結垢嚴重、石灰消耗量大、易堵塞管道及污泥密度低、操作環境惡劣等一系列缺點，成為其最佳的先進實用替代技術。HDS與LDS比較具有以下優勢院

(1)處理同體積酸性廢水HDS可減少石灰消耗5%~10%。

(2)在原有水處理設施基礎上將LDS改造HDS，可提高水處理能力1~2倍。

(3)HDS法產生的污泥固含率高（20%~30%)，污泥體積是LDS法的1/20~1/30。

(4)HDS法能夠延緩設備、管道的結垢。

(5)LDS通常為手動操作，而HDS法為全自動化操作。

通過對比，HDS工藝具有LDS工藝無法比擬的優勢，對于類似本項目廢水量較大、可用土地面積較小的企業來說尤為合適，因此本項目選擇HDS工藝作為井下酸性廢水處理工藝。

2、工程應用

2.1 工程概況

安徽某硫鐵礦山井下酸性廢水為連續排放，正常排水量為39134m3/d，最大排水量為52998m3/d。廢水pH值為1.0~3.5，鐵、錳、鋅的質量濃度分別為1500~4300、180~450、80~420m早轅蘊。設計采用HDS工藝處理該廢水，出水達到GB8978—1996—級排放標準后部分回用于選礦生產。井下酸性廢水處理構筑物分2組，1用1備，正常排放時，開啟1組處理構筑物，單組處理能力為40000m3/d，最大排放時，2組處理構筑物同時開啟。

2.2 工藝流程廢水處理流程見圖1。

礦山井下酸性廢水先進入混合反應池，進行中和反應，提高混合液pH值，使混合液pH值在合適范圍內，同時對混合液進行鼓風曝氣，將混合液中的Fe2+氧化成Fe3+。混合反應池溢流水進入絮凝池，通過加入絮凝劑使中和污泥形成絮體，提高在輻流式沉淀池中的沉降性能。輻流式沉淀池中沉降污泥一部分外排進行處理處置，一部分進入底泥循環系統進一步循環利用，上層清液進生產新水池和溢流排放。廢水處理產生的污泥經污泥泵輸送至尾礦濃縮機進行濃縮處理后，輸送至尾礦庫。

2.3 HDS工藝系統設計

2.3.1 工藝系統

(1)混合反應池。

石灰乳投加系統與pH值自動檢測儀進行聯動控制，根據反應池pH值調節石灰乳投加量，控制反應池內pH值為8.5~9.0，同時反應過程中鼓入空氣進行曝氣，氧化廢水中的Fe2+，混合曝氣反應時間取40min。

(2)絮凝反應池。

絮凝池分兩級，在一級絮凝池中加入絮凝劑，一級絮凝池快速攪拌，使原水與絮凝劑快速混合，攪拌槳邊緣線速度取0.5m/S；二級絮凝池慢速攪拌，使小絮凝體生成大的絮凝體，便于沉淀，攪拌槳邊緣線速度取0.2m/S。絮凝反應時間取15~20min。

(3)輻流式沉淀池。

Fe3+與石灰乳形成的氫氧化鐵沉渣沉降至沉淀池的底部，再由刮泥機將沉渣刮到底部的中央。回流栗從沉淀池的底部連續地將沉渣回流到混合反應池中，回流比取12%~15%，剩余的沉渣由輸送栗送至尾礦濃縮機。輻流式沉淀池表面水力負荷取1.5m3/(m2.h)。

2.3.2 藥劑配制添加系統

(1)絮凝劑配制。

絮凝劑采用PAM高分子絮凝劑，PAM投加量為5mg/L，藥劑配制質量分數為0.3%，絮凝劑消耗量在井下正常排水時為5kg/d，最大排水時為7.5kg/d。

(2)石灰乳液配制。

乳液配制質量分數為10%，生石灰消耗量在井下正常排水時為1120kg/d，最大排水時為1680kg/d。本系統所有藥劑添加均由PLC根據工藝控制要求，自動控制并設低液位報警提示。

2.3.3 自動檢測控制系統

為保證HDS工藝達產達標，整個處理工藝均安裝了測試儀表和自動控制裝置，在酸性水進水管、排泥管、藥劑管道安裝有電磁流量計，顯示和記錄瞬時、累計流量。采用調整電動閥啟閉大小的方法來實現石灰乳液額定流量的近似連續調節，從而達到自動控制中和pH值的目的。處理后的水設pH計檢測，進行水質監測把關。

2.4 主要設備及構筑物

井下廢水處理的主要設備及構筑物分別見表1、表2。

2.5 運行控制要點

(1)在項目運行初期，廢水中Fe2+濃度較低，污泥回流系統不必運行，曝氣系統也可以間歇性運行，從而能夠減少日常運行處理費用；

(2)鼓風曝氣按照處理單位體積廢水的供氣量為4m3進行設計；

⑶污泥回流比為12%~15%，因現場水質隨礦山開采情況會有變化，因此應根據水質化驗結果，隨時調整污泥回流量。

2.6 主要技術和經濟指標

經HDS系統處理，出水水質可達到GB8978—1996的第二類污染物最高允許排放濃度中相應的一級排放標準。出水水質詳見表3。

該工程總投資為1550萬元，其中設備投資250萬元，土建投資1300萬元；處理成本為0.50元/m3。

3、結語

采用HDS工藝處理硫鐵礦酸性廢水，當控制反應責勻值為8.5~9.0，混合反應時間在40min以上，曝氣氣水比為4:1，底泥回流比為12%~15%時，出水總鐵、錳、鋅去除率分別能達到99.94%、99.27%、99.97%以上，污泥含固率達到25%以上；同時處理后出水中鈣離子的含量低，有效延緩設備、管道的結垢現象，保證處理設施的正常運行。

該方法適用于新建硫鐵礦山酸性廢水治理及現有硫鐵礦山石灰法處理系統的改造，該工藝應用將大幅度減輕硫鐵礦廢水對區域水體產生的不良影響，為企業持續發展創造良好的環境效益和社會效益。（來源：北京城建設計發展集團股份有限公司）