Очистка сточных вод и оборотное водоснабжение

Источником сточных вод на обогатительных фабриках являются в основном отходы обогащения (хвосты) в виде пульпы, которые складируются в хвостохранилищах. Хвосты составляют подавляющую часть общего объема всех сточных вод обогатительных фабрик ( 60…90%).Эти сточные воды содержат не только твердые частицы различной крупности, но и растворенные и диспергированные в жидкой фазе различные органические и неорганические вещества – флотационные реагенты и продукты их взаимодействия м минеральными компонентами руды. В соответствии с требованиями к составу воды водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользование содержание взвешенных веществ в водоемы не должно увеличиваться более чем на 0,25 мг/л. В сточных водах не должно быть плавающих примесей, они не должны иметь запахов, содержание растворенного кислорода не менее 4 мг/л и биохимическая потребность в кислороде (БПК) не должна превышать 3 мг/л. Важной характеристикой сточных вод является величина рН, которая колеблется в пределах от 8 до 12. Содержание ионов кальция и магния определяют жесткость сточных вод. Содержание вредных примесей, особенно ионов тяжелых металлов, не должно превышать предельно-допустимую концентрацию (ПДК) их в водоемах. Однако она часто значительно превосходит величину ПДК. Так суммарное содержание сульфатов и хлоритов часто составляет около 1 г/л.

Предельно-допустимые концентрации в воде не должны превышать , мг/л: мышьяка – 0,05, ртути- 0,005, цианидов – 0,1, цинка и меди – 1,0, свинца – 0,1, ПАВ – 0,05, ксантогенат бутиловый – 0,001.

Хвостовая пульпа и сливы поступают в хвостохранилище, где под действием силы тяжести твердые частицы оседают, а жидкая фаза используется в качестве оборотной воды. В хвостохранилище под действием аомосферных факторов, химических и биохимических процессов рн снижается до 7…8, значительно уменьшается содержание тяжелых металлов, сульфидов, цианидов, ксантогенатов. Таким образом, хвостохранилище является также очистным сооружением. В нем происходит прежде всего осаждение твердых частиц, которое зависит от степени их дисперности, рН среды, состава жидкой фазы и температуры. Для ускорения осаждения твердых частиц в хвостохранилище применяют коагулянты ( известь, сульфат железа, сульфат алюминия) и флокулянты ( полиакриламид). При осаждении твердых частиц происходит осаждение и некоторых вредных веществ, например, жирных кислот и их мыл.

Для обезвреживания сточных вод применяются различные химические, физико-химические и микробиологические методы.

Химические или реагентные методы очистки осуществляются с использованием таких химических веществ, как гашеная и хлорная известь, гипохлорит кальция, железный купорос и др.

Ионы тяжелых металлов ( медь, цинк, свинец, никель, кадмий) при очистке осаждаюися в виде труднорастворимых соединений. Так ионы меди осаждаются в присутствии извести при рН 8…9 в виде труднорастворимого гидроксида Cu(OH)₂ или основной соли Cu₂(OH)₂CO₃, также как и ионы никеля, свинца, цинка и кадмия. Для осаждения мышьяка используются также соли двух- и трухвалентного железа.

Для очистки сточных вод от цианидов, которые используются в основном при цианировнии золотосодержащих руд, применяется хлорирование жидким хлором при рН более 9…10, гипохлоритом СаOСl или хлорной известью CaOCl₂ в щелочной среде при рН 10…11.

При этом окисление простых цианидов происходит по реакции

CN ¯ + OCl¯ → CNO ¯ + Cl¯

Образующиеся при этом ионы CNO ¯ подвергаются гидролизу с образованием углекислоты и нитратов

CNO ¯ + 2H₂O → CO + NH

При окислении комплексных цианидов, например, цианида меди, образуется также гидроксид меди Cu(OH)_2.

Роданиды CNS¯ также как и цианиды окисляются хлором при рН 10…12. При изпользовании хлорной извести окисляются ксантогенаты, дитиофосфаты, сульфиды, жирные кислоты, которые переходят в труднорастворимые кальциевые соли, тяжелые металлы при этом осаждаются в виде основных карбонатов или гидроксидов. Расход активного хлота составляет около 30 г на 1 г цианида. Остаточная концентрация цианида в обезвреженном растворе обычно составляет не менее 5 мг/л

Недостатком этого метода является накапливание в сточных водах хлор – ионов.

Для удаления из сточных вод цианидов применяется также озонирование, метод INCO и сульфат двухвалентного железа.

При озонировании в щелочной среде озон О₃ окисляет цианиды до цианатов, которые затем разрушаются с образованием углекислоты и нитратов, при этом отпадает необходимость удаления из сточных вод хлора. Расход озона составляет 4,3…12,9 г на 1 г цианида при остаточной концентрации его менее 0,5…1 мг/л.

Озоном также хорошо окисляются сульфиды до сульфатов,

В методе INCO для разрушения цианидов и роданидов используется смесь воздуха и SO₂ при рН 8,0. Диоксид серы подается в виде метабисульфита натрия ( Na₂S₂O₅). В присутствии медного купороса, как катализатора цианид удаляется в виде железоцианистого комплекса, который осаждается вместе с медью, цинком или никелем. Образующаяся при этом кислота нейтрализуется известью при рН 8…10

При использовании сульфата двухвалентного железа с известью при рН 8…10 образуются комплексные соединения — цианиды железа, в которых группа CN¯ остается неразрушенной, поэтому возможно образование простого растворимого цианида.

Для очистки и осветления сточных вод широко используются такие физико-химические методв, как флотация ( ионная, флокулярная, электрофлотация ), электрокоагуляции и электролиз, сорбция и экстракция.

Все более широкое распространение получают микробиологические методы, основанные на способности микроорганизмов окислять неорганические и органические вещества до углекислоты и воды. При этом микроорганизмы используют эти веществ, присутствующие в сточных водах, в качестве источников энергии и питательных солей, разлагая их до углекислоты, газа и воды. Эти процессы осуществляются в аэробных и анаэробных условиях. Аэробная очистка проводится в водоемах, биологических прудах, аэротенках, в которых проводится аэрация с образованием слоя активного ила, содержащего микроорганизмы.

Для осаждения ионов тяжелых цветных металлов используются сульфатредуцирующие бактерии восстанавливают сульфаты до сероводорода в анаэробных условиях. Они широко распространены в почвах, водах, геотермальных областях, нефтяных месторождениях. Их рост сопровождается образованием сероводорода, который осаждает металлы и подавляет окислительные процессы в отвалах и рудных телах. Очень важная роль этих бактерий в осаждении металлов в отстойниках и прудах, что и позволяет использовать их для очистки сточных вод

Сточные воды обогатительных фабрик обычно после обработки или без нее возвращаются на фабрики для их повторного использования. Для этого на фабриках организуется оборотное водоснабжение, которое позволяет не только предотвратить загрязнение водоемов сточными водами, но и значительно снизить расход свежей воды на производственные нужды. Расход оборотной воды обычно составляет от 80 до 90% от рсвхода всей воды на фабрике.

Схемы оборотного водоснабжения зависят от применяемой технологии обогащения, флотационных реагентов, используемых в этих процессах, состава и свойств свежей и оборотной воды.

При переработке монометаллических руд все осветленные воды из хвостохранилища и сливы сгустителей концентратов возвращаются в операции измельчения и флотации в зависимости от наличия в них флотационных реагентов. При переработке полиметаллических руд применяется схема поциклового оборотного водоснабжения, при котором вода, выделяемая в цикле возвращается в тот же цикл. Так при коллективно-селективной флотации сточные воды, выделяемые из хвостов коллективной флотации, возвращается в измельчение перед коллективной флотацией, а сливы сгустителей получаемых концентратов возвращаются в свои циклы с очисткой от вредных примесей или без нее.

В возвращаемых на флотацию сточных водах допускается небольшое содержание (0,2…0,3 г/л) тонкодисперсных частиц – шламов, оказывающих вредное влияние на процесс флотации.

Системы и схемы водоснабжения обогатительной фабрики

Основная задача водоснабжения обогатительных фабрик это бесперебойная и равномерная подача необходимого количества воды требуемого качества.

Системы водоснабжения включают водозаборные сооружения, водо­напорные сети, насосы для подачи свежей воды и водооборота на фабрике, а также гидротранспорт продуктов обогащения и канализацию.

Водозаборные сооружения предназначены для забора воды из источника и направления ее в водопроводную сеть.

Водопроводные сети. Для транспортирования воды по территории фабрики до ввода в здания служит наружная водопроводная сеть, состоящая из магистральных и распределительных линии. По магистральным линиям транспортируют по территории основные массы воды, а по распределительным линиям воду подводят к цехам и зданиям.

Существуют следующие схемы водоснабжения: прямоточные, оборотные, комбинированные, поцикловые.

Прямоточное водоснабжение (рис. 16.1). Вода, поступающая из источ­ника, используется в процессе однократно и сбрасывается в открытый водоем или в подготовленное водохранилище.

Рис. 16.1 Схема прямоточного водоснабжения 1 – источник водоснабжения; 2, 4 – насосные станции для подачи свежей воды и перекачки хвостов; 3 – фабрика; 5 – дамба хвостохранилища; 6 – очистные сооружения

В зависимости от источника водоснабжения, определяющего объем воды, должно проводиться ее кондиционирование (очистка от примесей, снижение жесткости). Поскольку при прямоточном водоснабжении отработанную воду сбрасывают в хвостохранилище, сточные воды водохранилищ должны быть очищены до норм, не допускающих загрязнения водоемов. Система прямоточного водоснабжения не обеспечивает рационального использования водных ресурсов.

Водооборот отличается от прямоточного водоснабжения однократным или многократным использованием воды в различных циклах обогащения. Например, при гравитационно-флотационной схеме вода гравитационного передела после отстоя твердых примесей может быть направлена во флотационный цикл. Однако эта схема не обеспечивает полной экономии свежей воды.

Оборотное водоснабжение дает возможность максимального уменьшения расходов свежей воды и сброса сточных вод, путем организации бессточной системы водоснабжения. Такая система становится эффективной при очистке сточных вод от взвешенных примесей до содержания 0,5 г/л и от растворимых солей до 20 г/л с целью предотвращения отрицательного влияния на качественные показатели обогащения. Полный водооборот может быть организован по схеме: обогатительная фабрика – хвостохранилище – обогатительная фабрика. По этой схеме слив хвостохранилища с допустимыми в соответствии с технологией фабрики примесями возвращается в процесс обогащения. В схеме частичного водооборота часть сточных вод после очистки сбрасывается.

Иногда применяют схему внутрифабричного поциклового (местного) водооборота, при котором воду данного цикла возвращают в этот же цикл, а сточные воды хвостохранилища используют, как правило, в последнем цикле обогащения.

Комбинированные схемы водоснабжения включают элементы рас­смотренных схем: подачу свежей воды, повторное и оборотное использо­вание воды.

Большинство горно-обогатительных комбинатов железорудной про­мышленности имеет системы оборотного водоснабжения с осветлением хвостовой пульпы в хвостохранилищах. На фабриках цветной металлургии Урала доля оборотной воды доведена до 80 %, чему способствовал бесцианидный режим флотации медно-цинковых руд.

Углеобогатительные фабрики, как правило, работают на оборотных схемах водоснабжения.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

Оборотное водоснабжение

Содержание статьи

Что такое оборотное водоснабжение

Оборотное водоснабжение – это система обеспечения водой нужд производственного предприятия, при которой использованная вода после соответствующей подготовки подаётся повторно. Оборотное водоснабжение или водооборотный цикл представляет собой замкнутую систему, состоящую из различного технологического оборудования, соединённого трубопроводами.

Вода достаточно дорогой ресурс, её доставка на предприятие также требует определённых затрат. Поэтому для экономии средств предприятия имеет смысл использовать воду повторно. После использования и прохождение через оборудование вода, как правило, меняет свои свойства, может загрязняется продуктами производства. Сброс такой воды негативно влияет на окружающую среду, что в свою очередь может повлечь санкции со стороны контролирующих органов в области экологии.

Использование системы оборотного водоснабжения

Чаще всего вода используется как теплоноситель для нагрева или охлаждения оборудования. Также оборотное водоснабжение используется в гальванике, в горнодобывающей промышленности, ТЭЦ, в пищевом производстве и др.

Как указывалось выше, после прохождения воды через оборудование, она, как правило, загрязняется продуктами производства, поэтому перед повторным использование воду необходимо подготовить (произвести водоподготовку). В зависимости от характера загрязнений используют различные способы водоподготовки — отстаивание, фильтрация, добавление реагентов, охлаждение, продувка.

Фильтрация используется для очистки воды от механических загрязнений. Очень часто используется боковая фильтрация, когда фильтруется не весь поток воды, а его часть, при этом поддерживается допустимая концентрация примесей. В случае выхода из строя фильтра такая система позволяет какое-то время продолжать рабочий процесс, до замены фильтрующего элемента. Также для механической очистки воды применяются резервуары-отстойники.

Для очистки воды от растворённых примесей используется химическая очистка воды. Так, для декарбонизации жёсткой воды во избежание соляных отложений используют различные кислоты, для уменьшения коррозии трубопроводов и оборудования добавляют ингибиторы коррозии. Если вода подвергается аэрации и в ней содержится большое количество биологических веществ, то оборудование и трубопроводы могут быть подвержены биологическим обрастаниям. Для предотвращения этого воду хлорируют.

Также для снижения концентрации растворённых загрязнений применяют продувку. Продувка — это добавление в систему оборотного водоснабжения чистой воды. В зависимости от технологических процессов, например, при гальванике воду очищают выпариванием и осмосом.

Во время технологического процесса часть воды может теряться в результате испарений и капельного уноса; для компенсации этих потерь в схеме оборотного водоснабжения предусматривается подпитка.

Все перечисленные способы водоподготовки направлены на достижения воды нужного качества. Таким образом, система оборотного водоснабжения позволяет поддерживать длительное время состав циркулирующей воды.