[發明專利]一種利用礦渣或噴砂廢料作為微砂的絮凝沉淀水處理方法

有效

• 申請號: 201510388946.4
• 申請日: 2015-07-03
• 公開（公告）號: CN104944552B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 陸繼來;涂勇;王彧;唐敏;楊振亞
• 申請（專利權）人: 江蘇省環境科學研究院
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

本發明公開了一種利用礦渣或噴砂廢料作為微砂的絮凝沉淀水處理方法，將礦渣粉碎成直徑為15～150μm的微砂或者以噴砂廢料直接作為微砂，成為絮凝污泥的加重劑，用于提高絮凝沉淀中的沉淀速度，并減少微砂沉淀設備的磨損并提升設備使用壽命；其中，所述的微砂材質為綠輝石、石榴石、磁鐵礦、鈦鐵礦、銅礦渣和鋼渣中的任意一種或幾種的任意比例的混合物。本發明將綠輝石、石榴石、磁鐵礦、鈦鐵礦、銅礦渣和鋼渣替換石英砂作為微砂，用于高密度沉淀池的沉淀過程，可以提高微砂沉淀的處理效率并降低運行費用。

技術領域

本發明屬于采礦、固廢資源化和水處理交叉領域，具體涉及一種利用礦渣或噴砂廢料作為微砂的絮凝沉淀水處理方法。

背景技術

礦渣是礦石經過選礦或冶煉后的殘余物，礦渣排放在自然界中，會污染環境，使植被不能生長，礦渣的粉塵會污染空氣，大量礦渣排放到自然水域，污染水源，阻塞河道。因此礦渣的合理處置和資源化利用是環境領域關心的課題。

噴砂是利用高速砂流的沖擊作用清理和粗化基體表面的過程。采用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料(銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂等)高速噴射到需要處理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形狀發生變化，由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用，使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性，增加了它和涂層之間的附著力，延長了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和裝飾。

常用的噴砂原料有石英砂、石榴石、碳化硅、銅礦渣等。其中石榴石具有硬度大(6.5°～7.5°)、熔點(1180°～1200°)高、比重大、角礫性較好和化學性質穩定等特點，有適度的自銳性和適中的韌性，具備了天然優良磨料的特征，粗粒級石榴石可作為噴砂，粗磨用，細(微)粒可用于工件的拋光。自上世紀七十年代以來，石榴石廣泛用于水力射流切割砂料。

石榴石主要產于榴輝巖中。榴輝巖除了包含石榴石以外，還包含綠輝石。綠輝石屬于輝石的一個亞族，是透輝石-硬玉系列中間組分，成分中含有5-9％的Al₂O₃和少量的Na₂O，還有一些Fe₂O₃，密度為3.29～3.37g/cm³。在石榴石的分選過程中，除了產品石榴石，通過磁選還會產生15～20％左右的綠輝石微粉，其直徑一般在80目左右。分選得到的綠輝石也可用于噴砂除銹，但是由于綠輝石的硬度較低，因此所需噴砂量大于石榴石等磨料，噴砂后綠輝石磨損速度較快。因此，綠輝石用于噴砂的量較小，目前尚無有效用途。造成資源浪費。本專利主要目的是解決綠輝石及其類似的水沖砂磨料的再利用問題。

混凝沉淀是水處理的重要環節。作為過濾的預處理工藝，傳統的混凝沉淀工藝停留時間長，表面負荷低，占地面積大，實現高效絮凝一直是現代水處理技術中極具價值的研究方向。在絮凝反應中，脫穩微粒間的凝聚結合成大顆粒絮凝體是一種結晶沉淀過程，絮凝核心的形成是絮凝反應的關鍵控制步驟。微砂沉淀是利用異相成核來強化絮凝過程一種高效絮凝的新方法。其特點是：在水處理過程中投加一定粒度的微細砂粒，作為絮凝反應中的晶核，誘導絮凝體的形成，進而使絮凝體顆粒迅速成長；同時大大增加了絮凝體的密度，其結果必然是絮凝體顆粒密實、體積大且沉降速度快。傳統絮凝沉淀(斜管沉淀)用于初沉時表面負荷在1.5～3.3m³/m²·h，而微砂絮凝沉淀(actiflo)可達31.5～100m³/m²·h。微砂沉淀對低溫低濁水、進水水質水量變化較大、高鹽度、含藻類的原水以及含高色度、重金屬的工業廢水都具有很好的處理效果，能夠在10min內完成絮凝，20min左右的沉淀就可以獲得良好的處理水水質，對于一些用地緊張的區域則更顯其優越性。在微砂沉淀領域，已有研究主要集中在工藝條件優化(加藥量、加砂量、攪拌轉速、反應溫度)等，對于砂粒特性對絮凝沉淀性能影響的研究較少。微砂是Actiflo工藝的核心，通常要求微砂為圓形石英砂，其硅含量>95％，均勻系數(d60/d10)<1.7。