氧化法處理鉛鋅選礦廢水實驗探索

導語：氧化法處理鉛鋅選礦廢水實驗探索一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：鉛鋅選礦廢水主要來源是鉛鋅選礦廠，由于在生產過程中使用大量的浮選藥劑，會產生大量的選礦廢水，這些廢水含有殘留的浮選藥劑導致COD的超標。針對鉛鋅選礦廢水達標排放問題，對選礦廢水進行氧化處理，達到去除COD的目的,最終使廢水能夠回用或達標排放。實驗結果表明采用次氯酸鈣氧化工藝對選礦廢水具有較好的處理效果。同時，具有COD去除效率高、運行成本低等優點。

關鍵詞：選礦廢水；COD；氧化

0引言

由于鉛鋅選礦廢水中含有各種殘留選礦藥劑，因此需要將其中殘留的選礦藥劑去除才能回用或排放[1，2]，而殘留的選礦藥劑主要為黃藥、黑藥和起泡劑等有機藥劑，其在水中的含量可用COD衡量?；瘜W氧化法是向廢水中添加氧化劑，將其中有機物氧化降解為易降解的小分子有機酸，達到降低廢水COD、BOD及毒性的目的。本文針對某礦業公司鉛鋅選礦廢水處理問題，實地取樣，研究去除COD的方法，最終提出技術可行、經濟合理的選礦廢水處理工藝。

1實驗材料

實驗用選礦廢水取自某礦業公司鉛鋅選礦廢水，該廢水無色無味，pH12左右，COD為80~100mg/L，有少量懸浮物，所有重金屬均滿足排放指標。實驗用藥劑采用30%次氯酸鈉溶液和過氧化氫、工業級次氯酸鈣、硫酸亞鐵和聚丙烯酰胺。模擬高濃度選礦廢水均采用工業級選礦藥劑。COD采用美國哈希COD消解儀和多功能分析測試儀進行測試。

2實驗內容及分析

2.1混凝沉淀實驗

首先采用混凝沉淀進行預處理，旨在降低廢水當中的懸浮物。通過投加不同的絮凝劑來對尾礦水進行處理，探索不同絮凝劑混凝沉降效果的影響。配制10%的PAFC溶液、0.1%的PAM溶液和10%的PAC溶液，分別加入5ml配置好的絮凝劑溶液，慢速攪拌10min后，開始靜態沉降20min，上清液分析數據見圖1，圖2。由圖1可知，投加PAM時，沉降效果最好，最終濁度可達5~6左右，與清水濁度基本相同。由圖2可知，幾種絮凝劑都對COD幾乎沒有去除效果。因此針對本選礦廢水水樣，絮凝劑選擇PAM較為適宜。PAM投加量會直接影響到絮凝過程礬花的生成過程，PAM投加量過小，則礬花的生成速率慢、形成的絮體小，較難聚集沉淀，PAM投加量過大，則會造成藥品的浪費，水體黏度增大容易堵住管道，甚至對沉降過程起反作用。分別取尾礦水500mL，分別加入0.05、0.075、0.1、0.4、0.8、1mL配制好的PAM溶液絮凝沉降，靜置沉淀5min，取樣分析，實驗結果如圖3所示，結果表明投加1mL/L的PAM對選礦廢水的混凝沉淀效果最好。

2.2氧化試驗

2.2.1次氯酸鈉氧化試驗

次氯酸鈉是普遍使用的氧化劑，既用于給水消毒，又用于污水氧化，其機理是次氯酸鈉水解后生成的次氯酸（HClO），HClO分子極不穩定，分解生成OCl-在被還原的過程中，極易得到電子而且有極強的氧化性[3]，在溶液中OCl-與H+結合，呈現很小的中性分子狀態[4]。NaClO溶于水中發生如下反應：NaClO+H2O→HClO+NaOHHClO→H++ClO-分別量取1mL、2mL、4mL、6mL、8mL次氯酸鈉（游離氯含量30%）加入1L的尾礦水中，放置于攪拌器上，以200r/min的轉速攪拌20min，測定反應后尾礦水中的COD含量。從圖4中可見，次氯酸鈉對選礦廢水中的COD有較好的去除效果，在20分鐘左右可達反應平衡。在次氯酸鈉投加量為6mL的條件下，選礦廢水中殘余的COD含量可降低至11mg/L，去除率達89%；次氯酸鈉投加量為8mL時，選礦廢水中COD去除率為94%。

2.2.2次氯酸鈣氧化試驗

次氯酸鈣與次氯酸鈉的反應原理類似[2]，但由于其溶解度較低，因此在實驗中將其配成懸濁液投加。分別稱取0.05g、0.1g、0.2g、0.4g、0.6g次氯酸鈣放入1L的尾礦水中，放置于攪拌器上，以200r/min的轉速攪拌10min，測定反應后選礦廢水中的COD含量。從圖5數據可以看出，次氯酸鈣試劑對選礦廢水具有較好的處理效果，同樣在20分鐘左右可達反應平衡。根據投加量的不同，可以將尾礦水處理到不同的COD濃度，在次氯酸鈣投加量為0.6g時，尾礦水中殘余的COD含量可降低至6mg/L，去除率達94%。

2.2.3芬頓試劑氧化試驗

芬頓氧化過程中會產生氧化能力很強的羥基自由基，可將選礦廢水中的藥劑進行分解[5]。芬頓氧化工藝中影響廢水處理效果的因素主要有：反應初始pH、雙氧水投加量、亞鐵鹽投加量、反應時間。取500mL尾礦水，用硫酸將pH調節至4左右，稱取0.2g硫酸亞鐵和5mLH2O2放于1L的尾礦水中，放置于攪拌器上，以200r/min的轉速攪拌10min，測定反應后尾礦水中的COD含量。從表1中可見，使用芬頓體系處理尾礦水中的COD時，出水COD反而增大，原因是水中的Fe2+投加量過多被氧化導致。再分別取500mL尾礦水，用硫酸將pH調節至4左右，稱取0.02g硫酸亞鐵和0.1、0.2、0.3mLH2O2放于500mL的尾礦水中，放置于攪拌器上，以200r/min的轉速攪拌10min，測定反應后尾礦水中的COD含量。從表2中可見，在改變硫酸亞鐵和過氧化氫的投加量的條件下，使用芬頓體系處理尾礦水中的COD時，出水COD依舊會增大，由于反應后已將pH回調以沉淀Fe2+，所以可能是過氧化氫會干擾COD的測試從而導致反應后COD高于原尾礦水。因此，接下來單獨進行過氧化氫氧化試驗，取500mL尾礦水，分別量取20mL，10mL，5mL，0.2mL，0.1mL和0.01mLH2O2放于500mL的尾礦水中，放置于攪拌器上，以200r/min的轉速攪拌10min，測定反應后尾礦水中的COD含量。從圖6中可見，當增大過氧化氫的投加量時，出水COD會隨之增大，過氧化氫投加量為0.01mL（已經非常小）時，出水COD基本與原尾礦水相同，因此得出，過氧化氫會干擾COD的測試從而導致反應后COD高于原尾礦水。H2O2是一種氧化性物質，但遇到氧化性更強的物質如重鉻酸鉀時,則充當還原劑H2O2作為還原劑與重鉻酸鉀反應,對COD測定引入誤差[6]。并且使用Fenton體系處理需要先將pH降至4，反應完后再調回堿性，另外，反應完后的鐵也是需要在堿性條件下進行沉淀去除。且pH先調酸再調堿也大大增加處理費用。相對于本廢水的處理要求來說并不是適合的工藝。

2.3模擬高COD選礦廢水處理試驗

根據之前的實驗結果，使用次氯酸鈉和次氯酸鈣試劑對尾礦水中80~100mg/L左右的COD有較好的去除效果，但由于處理后尾礦水將全部回用到選礦流程中，因此，在重復多次循環后，尾礦水的COD可能會達到較高的值，因此向清水中按照選礦流程添加藥劑的比例添加藥劑，根據現場調研數據配制出COD為340mg/L的模擬選礦廢水[7，8]。分別稱取0.3g、0.6g次氯酸鈣和6mL、12mL的次氯酸鈉放入500mL的尾礦水中，放置于攪拌器上，以200r/min的轉速攪拌10min，測定反應后尾礦水中的COD含量。從表3數據可以看出，當模擬選礦廢水COD濃度340mg/L時，使用次氯酸鈉對模擬選礦廢水的處理效果一般，投加量為24mL/L時，可將COD濃度降至111mg/L，高于鉛、鋅工業污染物排放標準（GB25466—2010）的排放限值，并且投加量較高會導致成本不可接受；而使用次氯酸鈣對模擬選礦廢水的處理效果較好，投加量為1.2g/L時，可將COD濃度降至47mg/L，滿足排放限值。并且根據次氯酸鈣投加量的不同，可以將尾礦水處理到不同的COD濃度。在次氯酸鈣投加量為1.2g/L時，探究不同反應pH對次氯酸鈣去除COD的影響。從圖7中可以看出，反應pH對次氯酸鈣氧化效果影響也不明顯，因此為了節約成本，選擇原水pH比較合適。

3結論

綜合分析上述試驗結果可以得出：次氯酸鈣氧化工藝對尾礦水具有較好的處理效果，廢水COD可降至50mg/L左右，可以滿足直接排放要求，并在模擬廢水循環使用導致COD累積到較高值之后，依然對選礦廢水有較好的氧化效果，說明此工藝對不同COD的選礦廢水均能達到處理要求，可根據原水COD靈活控制次氯酸鈣的投加量。同時，本工藝相對于其他工藝具有COD去除效率高、運行成本低、二次污染少等優點。

作者：喬繼揚 劉艷麗 張凱 劉峰彪 單位：礦冶科技集團有限公司