某铀尾矿库除锰镭工艺及应用效果

主要设备 胃气斜管沉淀池
１．４．１
曝气斜管沉淀池由絮凝反应池、曝气池、沉淀 池构成，使用斜管沉淀池的优点：一是增加沉淀面 积，提高沉淀效率；二是缩短颗粒沉降距离，缩短 沉降时间［４］。絮凝反应池采用竖流高效网格反 应，主要作用是使水中的细小悬浮物形成大的絮 凝体颗粒，使水中的悬浮物更容易分离。曝气池 的作用是对经过除铀系统后的废水中的锰加人适 量空气进行氧化。除铀后的废水经过曝气，二价 锰被水中的溶解氧氧化为易沉淀的二氧化锰，以
水余压直接输送到二级重力式除锰过滤器进行再 处理。处理后清水中锰的质量浓度降到２ ｍｇ／Ｌ 以下，出水通过管道混合器与加入的硫酸将ｐＨ 调节到６～９后自流到清水池贮存备用或排放。 由于除锰过滤器中的滤料是级配锰砂，满足 二氧化锰吸附除镭条件，因此在除锰过程中镭一 同除去，减少了除镭设备和设施。
１．４
万方数据
第１期
李振宗，等：某铀尾矿库除锰镭工艺及应用效果
４３
便更好地在后续滤池内去除。沉淀池的主要作用 是去除残留在水中的二氧化锰等沉淀物和胶体， 减轻后续设备的负荷。
１．４．２
备。中间水泵定为每隔４ ｈ自动切换工作泵。中 间水泵的启动由中间水箱液位进行控制，当水箱 满水时，中间水泵启动；当达到设定的低液位时， 中间水泵停机。同时，在压力式除锰过滤器反洗、 正洗状态下，中间水泵也是处于停机状态。中间 水箱贮存沉淀池产水，外形尺寸为４
处理费用高，有待进一步研究。 关键词：铀尾矿库废水；除锰除镭工艺；应用效果
中图分类号：ＴＬ ９４１．１ 文献标志码：Ａ
文章编号：１０００一８０６３（２０１４）０１—００４卜０４
ｄｏｉ：１０．１３４２６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｙｋｙ．２０１４．０１．０１１
某铀尾矿库建库较早，原水冶厂处理矿石后 的尾渣堆放于此。经过几十年的运行，尾渣中的 锰不断被氧化出来，致使尾矿库外排废水中锰、铀 镭排放超标。分析结果表明，该废水中铀质量浓 度为１．２８～２．００ ｍｇ／Ｌ，锰质量浓度为２９．２６～
１．５．３
重力式除锰无阀过滤器
考虑到废水中锰质量浓度高达约３８ ｍｇ／Ｌ， 采用一级除锰出水难以达到要求，因此工艺设计 采用二级除锰。二级除锰过滤器为重力式，选用 ＲＳＣＴ重力式除锰无阀过滤器。综合各种除锰设 备的特点，采用三级重力跌水曝气，利用进水的余 压进行曝气，能耗低。采用水力全自动控制，能自 动运行及反冲洗，利用自有清水箱的贮水在虹吸 作用下自动进行反冲洗，因此不需像其他除锰设 备那样设置反冲洗水泵。该过滤器具有如下特 点：由于恒速过滤，除锰效果稳定，出水水质好；采 用ＡＢＳ工程塑料滤帽作配水单元，其机械强度 好，配水均匀，并可减少配水层高度，增加过滤层 高度，提高除锰效果；占地面积小，安装方便简单； 采用水力全自动控制运行，操作简单、维护方便、 不用专人管理，避免了人工操作可能出现的失误。
根据ＥＪ ９９３—２００８《铀矿冶辐射防护规定》，一类 污染物铀质量浓度排放限值为ｏ．３ ｍｇ／Ｌ，镭活度 浓度排放限值为１．１ Ｂｑ／Ｌ；根据ＧＢ ８９７８—１９９６ 《污水综合排放标准》，二类污染物锰的排放标准 为２．０ ｍｇ／Ｌ，ｐＨ的排放标准为６～９。因该废水 中上述污染物均超过国家规定的排放标准，因此 按国防科工委批准的节能减排项目要求，该尾矿 库废水的治理目标是解决尾矿库外排废水锰、铀 超标问题，使废水达标排放。由于除铀工艺已很 成熟，所以笔者只探讨其除锰除镭工艺。 在铀矿山尾矿库废水处理中，还没有成熟的 先进除锰工艺可以借鉴，基本上采取溶解一沉淀法 除锰，需经过浓密、板框压滤等工序。工艺陈旧， 劳动强度大，运行费用高。除镭工艺在铀矿山废 水处理中大部分采用氯化钡一石灰沉淀法ｎ］。为 设计一套既能除锰又能除镭，且劳动强度低的处 理工艺，经调研和试验研究，笔者提出了碱法曝 气一锰砂过滤的处理工艺。现对该工艺及运行结
第３３卷
第１期
铀
矿
冶
Ｖ０１．３３
Ｎｏ．１
２０１４年２月
ＵＲＡＮＩＵＭ ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｆｅｂ．２０１４
某铀尾矿库除锰镭工艺及应用效果
李振宗１，李丛奎２，孔繁锦３，张国亮４
（１．核工业广东矿冶局，广东韶关５１００２６；２．核工业北京化工冶金研究院，北京１０１１４９；３．广东佛山顺德区龙 源环保科技有限公司，广东顺德５２８３００；４．中核韶关金宏铀业有限责任公司，广东韶关５１００２７）
中间水泵和中间水箱
中间水泵为后继设备提供充足动力。本方案 设置２台中间水泵，型号为ＩＳ８０一５０—１６０，１用１
万方数据
４４
铀矿
冶
第３３卷
２除锰除镭工艺系统的应用
２．１
翥瑟篙麓慧鬻嚣蓁赛蒡棠
综合排放标准》的要求。日处理废水量为９７２ ｍ３。 外排废水中污染物设计值与实测结果见表２。
外排废水中污染物设计值与实测结果
作者简介：李振宗（１９６２一），男，河北永清人，高级工程师，主要从事铀矿开采和项目管理工作。
万方数据
４２
铀矿
冶
第３３卷 在软锰矿与废水接触时，其表面水化，形成水
水ｐＨ在９～１０时，氧化除锰效果最好。 实施的工艺为：通过曝气设备将空气中的氧 气溶解到水中，增加水中溶解氧的含量，利用氧的 强氧化性，把水中的二价锰氧化成四价锰，由于四 价锰的溶解度非常小，即从水中析出，再通过沉淀 或过滤将其去除，其反应机制为： ２Ｍｎ２＋＋０２＋２Ｈ２０＝２Ｍｎ０２●＋４Ｈ＋。 在过滤设备中，当滤料（级配锰砂）吸附了水 中的二价锰后，能进一步氧化水解，逐渐在滤料表 面形成具有催化作用的活性膜，该膜能大大加快 锰的氧化速度，提高锰的去除率。
合二氧化锰。它带有氢氧基，这些氢氧基在碱性 条件下能离解，离解的氢离子成为可交换离子，对 碱性水中镭表现出阳离子交换性能，即二氧化锰 吸附除镭。研究［３１表明，在碱性条件下，ｐＨ值对 软锰矿去除镭的影响很大：当进水ｐＨ为８．８时， 穿透体积（穿透点镭活度浓度为１．１１ Ｂｑ／Ｌ）为
１
５００倍床体积；当进水ｐＨ为９．２５～９．９０时，穿
３ ０００ ｍｍｘ ３ ３００ ０００ ｍｍ×
压力式除锰过滤器
该工艺一级除锰过滤器为压力式，选用ＣＴ— ＭＰ系列锰砂过滤器。设计的过滤器公称直径为
２ ４００
ｍｍ，过滤速度为１０ ｍ／ｓ，内填装锰砂质量
ｍｍ，同时为后继设备提供充足
为２５ ｔ，分６层设置，颗粒粒径分别为ｏ．６、１．２、
２．Ｏ、４．Ｏ、８．０、１６．Ｏ、３２．０
水源，防止中间水泵无水运行。中间水箱配置１ 套静压式液位计，实时反馈水箱液位。
１．４．５
ｍｍ不等，经一级除锰
过滤器处理后的出水锰质量浓度可降到５ ｍｇ／Ｌ
以下。其工作原理：当含溶解氧的原水经过滤层 过滤时，水中的二价锰被滤料吸附，进而氧化水 解，逐渐生成具有催化作用的锰质活性“滤膜”。 在“滤膜”的作用下，锰的氧化速度大大加快，进而 将锰过滤分离出来去除。被截留在容器内的锰等 沉淀物会逐渐堵塞滤料，设备运行到一定时间后， 用反冲洗泵提供的反冲洗水将这些锰的沉淀物冲 洗并排出体外。反冲洗时间一般为５～７ ｍｉｎ，反 洗１次用水量约为７．５ ｍ３，２～３ ｄ对过滤器反冲 洗１次，反冲洗水源采用滤后的清水，反冲出来的 水进入收集池，用泵打回除铀后的水池。该设备 采用水力全自动控制，能自动运行、自动反冲洗， 减少人为操作失误。
运行效果 除锰除镭工艺系统运行后，有效解决了尾矿
表２
２．２ ２．２．１
运行中存在的问题及改进措施 污泥干化的问题
该工艺系统虽然达到了对废水的处理效果， 实现了节能减排，社会效益明显，但是运行成本较
原设计认为沉淀物排放到污泥干化池中通过 滤水进行干化能满足要求，但是在运行中发现干 化池无法满足干化要求。由于排出的沉淀物呈油 性胶体状，滤水性差，堵塞干化池滤道，使其无法 滤水。为解决这一问题，增加了１台ＤＹＱｌ０００一 ＷＰｌ带式污泥脱水机及配套设备。先将干化池 中的沉淀物进行充分絮凝，然后通过带式污泥脱 水机进行固液分离，达到了干化的目的，污泥含水 率在１５％以下，取得了很好的效果。污泥收集装 袋后，集中掩埋处理。
收稿日期：２０１３－０８－２６
表ｌ
除铀后的废水中主要污染物组分
１．２
除锰除镭的基本原理 待处理废水中的溶解性锰，一般以二价锰形
态存在，其假想化合物形态为重碳酸盐，要除去水 中的这种锰，必须将其氧化为高价锰。在ｐＨ为 ６．８～７．２的条件下，高价锰化合物呈胶凝聚沉 降，用过滤的方法即可去除［２］。试验结果表明，废
１．４．４
加碱装置
加氢氧化钠（４１０ ｇ液碱或片碱）装置由搅拌 槽、搅拌器、计量箱、计量泵组成。该设备与废水 泵联锁，除药剂配制以及流量调节采用手动操作 外，其余控制均采用自动控制方式。在自动状态 下，加氢氧化钠泵的启动和停机由计量箱液位以 及在线ｐＨ仪表反馈信号进行操作。
１．５．４
自动控制系统
该系统通过立地式ＰＬＣ电控柜对在线总锰 分析仪、ｐＨ在线检测仪等进行分析控制，及时调 整有关数据，保证处理结果的准确性。
１．５．２
加氢氧化钙装置
加氢氧化钙装置由搅拌槽、搅拌器、计量箱、 加药泵、流量计组成。由除铀后的废水分析结果 可知，该废水ｐＨ较低，加氢氧化钙主要作用是调 节ｐＨ值、降低废水硬度。同时由于氢氧化钙具 有良好的絮凝作用，因此可以省去投加其他絮凝 剂，从而降低运行和投资成本。该设备与废水泵 联锁，除药剂配制以及流量调节采用手动操作外， 其余控制均采用自动控制方式。在自动状态下， 加药泵的启动和停机由计量箱液位、在线ｐＨ仪 表以及进水电磁流量计信号反馈进行操作。
１．４．３
污泥干化池
通过曝气沉淀池排出的污泥进入污泥干化池 干化，干化池设计为２个，交替使用。污泥经过沙 石滤水，再通过晾晒风干收集处理。
１．５ １．５．１
辅助装ห้องสมุดไป่ตู้ 加酸装置
由于除锰时的ｐＨ＞９，因此，需要采用加酸 装置调整最终出水的ｐＨ，使其控制在６～９范围 内。本工艺设置计量箱１个和加药计量泵１台。 加酸计量泵的启动和停机由出水ｐＨ予以控制。