含PAM的尾矿废水处理循环系统和工艺的制作方法

本发明涉及一种洗矿作业的废水处理系统，具体来说，是一种含PAM的尾矿废水处理循环系统和工艺，属于矿石分选、洗矿作业的废水处理技术领域。

背景技术：

选矿企业在洗矿作业后的矿浆需要再次浓缩分离，有时会由于矿石性质的变化导致矿浆在浓缩机中难以沉降，出现浓缩机跑浑现象，使得炭浸系统矿浆浓细度不达标，尾渣品位超标，严重影响生产，浪费有用尾矿成分。为了避免上述问题发生，国内很多选矿厂在浮选过程以及尾矿水处理时，一般要添加大量的聚丙烯酰胺(PAM)，加速矿浆沉降与浓缩效果。由于大量的使用聚丙烯酰胺，造成尾矿回水COD浓度偏高，黏度增大，经常堵塞设备管道，仅靠常规的混凝沉淀工艺，难以满足循环水使用标准，严重制约选矿企业的发展。现有技术中，针对PAM的降解，有采用高铁酸钾、次氯酸钠、Fenton试剂等方法将PAM彻底氧化为无机物，从而实现PAM的去除，但这样做，需要使用大量的化学药剂，除了污泥量增加、运行费用高昂外，还因为投药后，废水中的药剂和含盐量都增加，处理后的废水只能进行排放，无法再回用。

因此，如何找到一种合理、经济的方法来处理回用尾矿废水，成为选矿企业的头等大事，也成本了本领域急需解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种含PAM的尾矿废水处理循环系统和工艺，解决PAM去除工作运行成本高昂、污泥量增加、处理后废水中药剂和含盐量增加导致无法回用的技术问题。

本发明采取以下技术方案：

一种含PAM的尾矿废水处理循环系统，包括依次连接并连通的尾矿废水调节池、臭氧氧化装置、混凝絮凝反应池、物理过滤装置；经所述物理过滤装置过滤后的净水管路与矿石分选的进水口连接；臭氧与废水在所述臭氧氧化装置处混合，混凝絮凝反应池与外接的、用于使PAM絮凝的PAC及PAM添加通道连接；还包括控制单元、黏度计，所述黏度计实时监测臭氧氧化装置前端的废水黏度，所述控制单元分别与所述臭氧氧化装置上用于臭氧供给的流量控制阀、及所述黏度计电连接。

进一步的，臭氧氧化装置包括依次连接的空压机、制氧机、臭氧发生器、臭氧氧化池，臭氧与废水在所述气水混合器中混合，进入臭氧氧化池。

进一步的，所述物理过滤装置包括依次连接的斜管沉淀池、砂滤池。

更进一步的，所述斜管沉淀池与砂滤池之间设有实时监测废水浊度的浊度仪，所述控制单元还分别与所述浊度仪与用于PAM絮凝的PAC添加流量控制阀电连接。

进一步的，所述砂滤池之后设有用于实时监测废水中COD浓度的COD仪，所述COD仪之后设有双通阀门，双通阀门的第一路与尾矿废水调节池连通，第二路与矿石分选的进水口连通；所述控制单元分别与所述COD仪及所述双通阀门电连接，当COD浓度达标开启第二路关闭第一路，当COD浓度不达标，开启第一路关闭第二路。

更进一步的，所述双通阀门的第二路还与用水设备的循环冷却水系统连通，所述循环冷却水系统的排污水与所述尾矿废水调节池连通。

进一步的，所述臭氧氧化装置的用于废水处理的富裕臭氧，通过气体管道与所述物理过滤装置过滤后的净水管路连通，用于对净水进行杀菌，位于臭氧气体与净水管道的连通部位之后，还设有用于实时监测回用水中氧化还原电位的OPR仪，所述控制单元分别与所述OPR仪、及所述富裕臭氧的流量控制阀电连接。

一种含PAM的尾矿废水处理循环工艺，包括以下步骤：利用臭氧先对废水进行预处理，改变废水中PAM和微量浮选药剂的结构和化学特性，使其发生开环、断链，变成易于物化处理的小分子有机物，减少后续水处理设备的清洗频率和加药量；对混凝絮凝反应池中添加PAC和辅助反应絮凝用的PAM，用于PAM絮凝反应；于此同时，控制单元预设臭氧预处理之前的废水黏度与所需添加的PAC的量的一一对应的关系，并根据黏度仪的实时黏度参数对PAC添加量进行在线调控；完成混凝絮凝后的废水继续进行物理过滤，物理过滤完成后的净水进行矿石分选的回用，行程废水处理的循环利用。

进一步的，臭氧预处理中富裕的臭氧还对物理过滤完成后的净水进行杀菌，并通过ORP仪实时监控回用水中氧化还原电位，反馈给控制单元，控制单元实时调节富裕的臭氧通往净水的流量，防止臭氧浓度过高导致管路受腐蚀和结垢。

进一步的，物理过滤后的净水分为两路，一路供给矿石分选的进水口，另一路供给用水设备的循环冷却水系统。

本发明的有益效果在于：

1)采用臭氧预氧化，使PAM大分子发生开环、断链，转变为简单的小分子有机物，配合混凝沉淀砂滤工艺，去除废水中的PAM(即降低废水中的COD)，降低水的黏度和浊度，解决了由于PAM的存在使得设备管道堵塞的困扰；

2)提高废水的处理效率及重复利用率，是选矿企业响应国家节能减排与资源化的关键手段；

3)根据矿石废水浊度较大的特点，巧妙的采用黏度仪对臭氧氧化前的废水的黏度进行实时监控，并反馈给控制单元，控制单元据此实时控制臭氧供给的流量，从而达到最佳效果；

4)整个处理过程，采用自动检测仪表反馈控制机制，实时调整臭氧和PAC的投加量，充分发挥臭氧氧化和PAC混凝沉淀效率，节省电耗和药剂费用；

5)采用分路系统，将废水处理富裕出臭氧投到回用水系统中，杀菌消毒，减少资源浪费，自动化程度高，污泥沉淀量少，减少安全风险，降低投资和运行费用。

附图说明

图1是本发明含PAM的尾矿废水处理循环系统的整体工艺流程图。

图2是制取臭氧及混合投加流程的示意图。

图3是黏度仪与ORP仪对相应流量控制阀开度控制的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明原理进一步说明。

实施例一：

参见图1-3，本发明基于该废水COD处理负荷不高，可生化性差，因此在臭氧处理的后续工艺选择物化处理，即臭氧预氧化+混凝沉淀+砂滤的组合工艺，确保出水稳定满足循环水水质要求，实现废水回用。整个工艺采用黏度、浊度、水中臭氧浓度等反馈机制，实现药剂投加量的自动控制，有利于水回用的良性循环。

臭氧+混凝沉淀+砂滤工艺组合处理含PAM尾矿废水回用的工艺流程如下：

含PAM的尾矿废水主要来源于矿石分选工艺排水、尾矿池溢流水及矿渣浓缩液等，主要含有未完全反应的PAM及少量的金属离子、悬浮物、胶体、微量浮选药剂等，由各个收集系统排至PAM尾矿废水调节池内，进行均质均量后，泵入臭氧氧化池内，经过臭氧水的预氧化，改变废水中PAM和微量浮选药剂的结构和化学特性，使其发生开环、断链，变成易于物化处理的小分子有机物，减少后续水处理设备的清洗频率和加药量，通过混凝絮凝及斜管沉淀后，去除废水中大部分PAM、悬浮物和胶体物质，消除出水黏性，降低COD浓度，并在末端增加砂滤系统，通过COD在线监测，合格水达标回用至车间分选工艺或设备用水的循环冷却水系统。不合格水、循环水排污水及砂滤反冲洗水，各自收集，通过排污管网返回调节池重新处理。

斜管沉淀池的沉淀污泥，利用高效絮凝沉淀原理，将污泥泵入尾矿池，既可增强尾矿的沉淀效果，又能减少单独处理的费用。尾矿浓浆经矿渣浓缩机浓缩后，矿渣可做建筑材料或其他综合利用，浓缩液返回调节池重新处理。

通过自动分路系统和自动阀，将废水处理富裕的臭氧量，投入到回用水系统中，杀菌消毒，减少臭氧浪费的同时消除回用水系统的微生物，并对管路系统起到一定的阻垢和缓蚀作用。

综上所述，整个尾矿废水处理过程，无废水外排、矿渣和污泥综合利用，资源循环利用，完全实现零排放。

其中控制工艺部分：

1.臭氧自动智能投加：根据水中黏度，折算PAM用量，通过PLC控制和自动阀，自控调节臭氧的投加量，提高臭氧利用率，减少臭氧发生成本，节能降耗；

2.PAC的智能投加：根据回用水浊度控制指标，采用浊度仪自动反馈控制PAC加药量，减少药剂投加量，节省药剂费用的同时降低TDS；

3.出水达标回用智能控制：利用COD在线监测和浊度仪，合格水达标回用，不合格水返回调节池重新处理；

4.回用水清洁无污染智能控制：通过自动分路系统和PLC调控，将废水处理富裕臭氧，自动投入到回用水系统中，杀菌消毒，并利用ORP仪表，实时监控回用水中氧化还原电位，以防投加臭氧过量腐蚀后续管网，这样减少臭氧浪费的同时消除回用水系统的微生物，并对管路系统起到一定的阻垢和缓蚀作用。

处理结果分析：

1、PH值的影响

通过小试实验可知，用臭氧处理选矿废水，在中性或碱性条件下,即pH7-9最佳，对PAM有较好的去除率。

2、臭氧投加浓度的影响

在废水PH为8左右，随着臭氧投加浓度的增加，PAM浓度下降较快，黏度逐渐降低，在2.5mg/l左右时，氧化反应30min，水的黏度接近蒸馏水，而COD的去除率仅10％左右，逐渐加大臭氧投加量，COD下降不明显，考虑节能减耗，组合混凝沉淀及砂滤处理，经小试实验，COD去除效果明显，去除率可达80％；

3、臭氧接触反应时间的影响

在废水PH为8左右，投加臭氧浓度为2.5mg/l，在反应5min时，臭氧对PAM质量浓度开始下降，10min后，降低50％左右，但是对COD的去除率并不明显，由于臭氧投加初期，打断PAM分子变为小分子有机物，增加COD浓度，反应20min后，部分小分子有机物被氧化为CO₂，COD浓度开始下降，接触时间越长，COD去除效果越好。但考虑经济性，仅采用臭氧进行预氧化，氧化时间选在30min左右，组合混凝沉淀工艺，更加经济合理。

总之,臭氧氧化处理改善出水堵塞管路问题，起到了非常重要的作用，且经臭氧预氧化-混凝沉淀-砂滤工艺处理后,COD去除率达80％、SS去除率达85％、浊度去除率达93％。臭氧预氧化处理选矿废水效果是显著的，不增加额外污泥沉淀量、不产生二次污染,可以稳定达到相关水质标准，并在回用水管路中投加适量臭氧，消除循环水中生物黏泥，减少管道的结垢和腐蚀，并防止设备管道堵塞。

实施例二：

某铝矿厂原尾矿回用水中含聚丙烯酰胺，经过简单的混凝沉淀处理后回用，经常堵塞设备管道系统，增加设备清洗频率和工人工作强度，影响企业的生产效率。为此，我们取该厂水样进行小试实验，经过多次工艺组合和比选，最终选出臭氧预氧化+混凝沉淀+砂滤的组合工艺。在尾矿出水PH值弱碱性条件，投加臭氧1-4mg/L，反应30min后，用粘度计测量水中粘度，控制粘度在1mPa·s以内，出水进入混凝反应池，投加PAC 120mg/l，视矾花大小，实时调整PAC的加药量或适当添加微量PAM助凝，经过斜管沉淀后，COD去除率约73％、SS去除率约87％、浊度去除率约92.3％，达到预期处理效果。为了确保回用水稳定达标，又在末端增设砂滤系统，去除废水中剩余的悬浮物。沉淀污泥泵入尾矿池，与矿渣一起经过矿渣浓缩机浓缩后，矿渣综合利用，浓缩液回流至调节池重新处理。砂滤出水满足回用水标准，重新循环使用，响应国家节水减排要求。

在最佳投药条件下，试验处理效果如下表：

由上表可知，经臭氧预氧化-混凝沉淀+砂滤工艺处理后,出水均能满足相关水质标准，明显改善出水堵塞管路问题，且不增加额外污泥沉淀量、不产生二次污染,提高废水处理效率及重复利用率，是选矿企业实现节能减排与资源化的关键手段。