礦山工業(yè)廢水因含高濃度磷和重金屬，處理難度大、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高。本文系統(tǒng)分析了化學(xué)沉淀法、吸附法和生物法在礦山廢水除磷中的應(yīng)用現(xiàn)狀，重點(diǎn)探討了新型復(fù)合除磷劑的技術(shù)原理和工程案例。研究表明，鐵鋁鈣復(fù)合除磷劑在pH 6.5-7.5條件下，對(duì)總磷去除率可達(dá)95%以上，且能同步去除80%以上的重金屬。通過(guò)三個(gè)典型工程案例的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，證實(shí)復(fù)合除磷劑具有成本低（0.8-1.2元/噸水）、污泥量少（較傳統(tǒng)工藝減少30%）等優(yōu)勢(shì)，為礦山廢水處理提供了可靠解決方案。
1. 礦山廢水特征及處理難點(diǎn)
礦山廢水主要來(lái)自選礦、尾礦庫(kù)滲濾等環(huán)節(jié)，具有以下典型特征（表1）：
| 參數(shù) | 濃度范圍 | 很標(biāo)倍數(shù) |
|---|---|---|
| 總磷（TP） | 5-50 mg/L | 10-100 |
| 磷酸鹽 | 3-45 mg/L | - |
| 重金屬（以Cd計(jì)） | 0.5-8 mg/L | 5-80 |
| pH | 2.5-11.0 | - |
| SS | 200-2000 mg/L | - |
處理難點(diǎn)體現(xiàn)在：
-
成分復(fù)雜：含有機(jī)磷選礦藥劑和多種重金屬離子
-
水質(zhì)波動(dòng)大：降雨導(dǎo)致水量和濃度劇烈變化
-
處理成本高：傳統(tǒng)石灰法污泥產(chǎn)量達(dá)5-8kg/m³
-
達(dá)標(biāo)困難：需同時(shí)滿足《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25466-2010）中TP≤0.5mg/L的要求
2. 除磷劑作用機(jī)理
2.1 化學(xué)沉淀主導(dǎo)型
反應(yīng)方程式：
Fe³? + PO?³? → FePO?↓ (Ksp=10?²?) 3Ca²? + 2PO?³? → Ca?(PO?)?↓ (Ksp=10?²?)
某鐵礦廢水處理數(shù)據(jù)顯示（圖1），當(dāng)Fe/P摩爾比=1.5時(shí)，TP從38mg/L降至0.3mg/L。
2.2 吸附-氧化復(fù)合型
采用負(fù)載納米零價(jià)鐵的改性凹凸棒石（nZVI@ATP）：
-
比表面積達(dá)420m²/g
-
對(duì)Cd²?、Pb²?的吸附容量分別為85mg/g和112mg/g
-
同步實(shí)現(xiàn)As(III)氧化為As(V)
2.3 生物-化學(xué)耦合型
在尾礦庫(kù)滲濾液處理中，投加除磷劑后：
-
聚磷菌(PAOs)豐度提升3.2倍
-
厭氧段釋磷量增加45%
-
好氧段攝磷能力提高60%
3. 典型工程案例
3.1 某鉛鋅礦廢水處理站
工藝路線：
調(diào)節(jié)池 → 快混池（投加Fe-Al-Ca復(fù)合劑）→ 斜管沉淀 → 砂濾 → 出水
運(yùn)行效果：
-
處理規(guī)模：5000m³/d
-
出水指標(biāo)：TP 0.28mg/L，Cd 0.05mg/L
-
噸水成本：1.05元（含污泥處置）
3.2 稀土礦酸性廢水處理
技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：
-
采用pH自適應(yīng)型除磷劑（專利ZL202310256789.X）
-
污泥中稀土元素回收率>75%
-
自動(dòng)化加藥系統(tǒng)（控制精度±2%）
經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：
| 項(xiàng)目 | 傳統(tǒng)工藝 | 新型工藝 |
|---|---|---|
| 藥劑成本 | 2.3元/m³ | 1.1元/m³ |
| 污泥處置費(fèi) | 1.8元/m³ | 0.6元/m³ |
| 設(shè)備維護(hù)周期 | 3個(gè)月 | 8個(gè)月 |
4. 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（表2）
| 指標(biāo) | 石灰法 | 傳統(tǒng)除磷劑 | 復(fù)合除磷劑 |
|---|---|---|---|
| TP去除率 | 85-90% | 70-80% | 93-97% |
| 污泥產(chǎn)率 | 5-8kg/m³ | 3-5kg/m³ | 1.5-2kg/m³ |
| 重金屬同步去除率 | 30-50% | 40-60% | 75-85% |
| 適用pH范圍 | >10.5 | 5.0-8.5 | 4.0-10.0 |
5. 運(yùn)行優(yōu)化建議
-
參數(shù)控制：
-
ORP維持在50-150mV
-
G值梯度控制（快混300s?¹，慢攪50s?¹）
-
反應(yīng)時(shí)間20-30min
-
-
污泥資源化：
-
酸浸回收有價(jià)金屬（Cu、Zn等）
-
制備陶粒建材（符合GB/T17431-2010）
-
-
智能運(yùn)維：
-
安裝在線磷分析儀（如Hach PhosVer®）
-
建立PCA預(yù)警模型（控制限Q=95%）
-
6. 結(jié)論與展望
-
復(fù)合除磷劑在礦山廢水處理中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，建議推廣應(yīng)用于：
-
磷礦選礦廢水
-
金屬礦酸性排水
-
尾礦庫(kù)滲濾液
-
-
未來(lái)研究方向：
-
開(kāi)發(fā)耐酸型除磷劑（pH<3適用）
-
研究低溫（<5℃）強(qiáng)化措施
-
探索磷-稀土協(xié)同回收工藝
-
-
政策建議：
-
制定《礦山廢水除磷技術(shù)規(guī)范》
-
將除磷劑納入《國(guó)家先進(jìn)污染防治技術(shù)目錄》
-
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