彭新平

（湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

黃金礦山井下廢水處理試驗(yàn)研究

彭新平

（湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

以某黃金礦山井下廢水為研究對(duì)象，進(jìn)行了混凝、超聲強(qiáng)化混凝處理和氧化處理試驗(yàn)研究，結(jié)果表明鐵系混凝劑SF去除砷、銻效果最好，砷和銻去除率分別達(dá)99.81%和91.84%以上；超聲強(qiáng)化混凝處理可有效提高銻除去效果；二氧化氯在低pH值條件下去除氰化物效果好，超聲強(qiáng)化混凝和氧化可以作為該井下廢水處理的主要工藝單元。

井下廢水；銻；混凝；超聲

我國是黃金生產(chǎn)大國，金在礦石中的品位較低，并常與鉛、銻、砷伴生，黃金礦山開采過程中通常需要進(jìn)行地下開采，采礦廢水指礦山開采過程所形成的廢水，地下采掘工程廢水主要來源于蓄水層涌入或滲入礦井的水和地表降水、采礦工藝過程生產(chǎn)的廢水等，即通常所謂的井下廢水，一般含有鉛、鋅、砷、銻等重金屬及懸浮物等污染因子，直接排放會(huì)造成礦區(qū)環(huán)境污染，需要處理達(dá)標(biāo)后排放。據(jù)《礦井水利用發(fā)展規(guī)劃》（發(fā)改環(huán)資［2013］118號(hào)），我國提倡將礦井水進(jìn)行處理后，用作工業(yè)用水、環(huán)境綠化和農(nóng)業(yè)用水、生活飲用水和礦泉水等水產(chǎn)品，提高水資源利用率，有利于緩解缺水地區(qū)水資源短缺的問題。

1 廢水來源與水質(zhì)

1.1 廢水來源

某黃金礦山礦區(qū)位于西北缺水地區(qū)，采取地下開采方式，實(shí)施尾砂充填，采選生產(chǎn)規(guī)模為2 000 t／d。由于礦藏屬于含砷銻金礦，礦石和尾砂中的砷、銻易于溶于水，易于溶解進(jìn)入到井下涌水中，導(dǎo)致井下廢水含砷、銻等重金屬濃度高，據(jù)了解，該礦區(qū)歷史上曾進(jìn)行過氰化提金作業(yè)，廢渣沒有得到有效安全處置，廢渣滲濾液滲入地下進(jìn)入地下水中，導(dǎo)致井下廢水中氰化物濃度高，目前該井下廢水產(chǎn)生量在2 250 m3／d左右。

1.2 廢水水質(zhì)

對(duì)井下廢水進(jìn)行取樣檢測(cè)，結(jié)果見表1。

表1 井下廢水水質(zhì)情況mg／L

由表1可以看出，該井下廢水pH值呈中性，含有砷、鉛、銻等重金屬及氟、氰化物，其中砷、氰化物、懸浮物等指標(biāo)超過《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996），砷、鉛、銻及氟、氰化物、COD等指標(biāo)均超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838－2002）Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2 試驗(yàn)儀器和試劑

2.1 試驗(yàn)儀器

試驗(yàn)研究采用的儀器與設(shè)備主要有：DJ－1型電動(dòng)攪拌器（江蘇自動(dòng)化儀器廠產(chǎn)）；HP－111L型電磁振動(dòng)式空氣泵（浙江森森實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)）；PHS－3C型單極式pH計(jì)（上?？祪x儀器有限公司產(chǎn)）；ZR4－6混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)（深圳中潤水工業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司產(chǎn)）；YP102N型電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)）；超聲波試驗(yàn)儀（株洲興民科技有限公司產(chǎn)）等。

2.2 試驗(yàn)試劑

試驗(yàn)研究采用的試劑主要有：氧化鈣（石灰，化學(xué)純，天津市科密歐化學(xué)試劑中心產(chǎn)）；生物制劑（工業(yè)品，長沙賽恩斯環(huán)?？萍加邢薰井a(chǎn)）；聚合硫酸鋁鐵（工業(yè)品，長沙宏福環(huán)保技術(shù)有限公司產(chǎn)）；聚丙烯酰胺，工業(yè)品；穩(wěn)定化二氧化氯，民用品（濰坊華實(shí)藥業(yè)有限公司產(chǎn)）；混凝劑SF（自制）等。

3 試驗(yàn)原理與方法

3.1 試驗(yàn)原理

目前，工業(yè)廢水中砷、銻的去除，常用石灰法、石灰－硫酸亞鐵法等［1～4］；COD、氰化物的去除，常用混凝法、氧化法；近年來超聲波在廢水處理領(lǐng)域中得到大量研究和應(yīng)用。

廢水中的砷主要以砷酸和亞砷酸及其鹽的形式存在，當(dāng)向廢水中投加Fe2＋并鼓入空氣時(shí)，砷將反應(yīng)生成難溶的砷酸鐵和亞砷酸鐵沉淀；銻亦類似，主要存在以下反應(yīng)：

3.2 試驗(yàn)方法

3.2.1 絮凝沉降試驗(yàn)

各取1 L廢水，在ZR4－6混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)上進(jìn)行絮凝沉降試驗(yàn)，分別加入不同絮凝劑，攪拌速度設(shè)置為250 r／min，攪拌時(shí)間為30 min，攪拌完成后靜置60 min，取上清水測(cè)砷和銻。

3.2.2 曝氣絮凝沉降試驗(yàn)

各取1 L廢水，分別加入不同劑量的混凝劑SF，采用HP－111L型電磁振動(dòng)式空氣泵曝氣60 min，再用DJ－1型電動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌，并投加PAM1 mg／L，攪拌速度設(shè)置為250 r／min，攪拌時(shí)間為5 min，攪拌完成后，靜置60 min后取上清水測(cè)砷、銻。

3.2.3 超聲強(qiáng)化絮凝沉降試驗(yàn)

各取1 L廢水，分別加入不同劑量的混凝劑SF，采用超聲波試驗(yàn)儀進(jìn)行超聲處理3～5 min，再用DJ－1型電動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌，并投加PAM1 mg／L，攪拌速度設(shè)置為250 r／min，攪拌時(shí)間為5 min，攪拌完成后，靜置60 min后取上清水測(cè)砷、銻。

3.2.4 氧化條件試驗(yàn)

采用二氧化氯作氧化劑，對(duì)超聲強(qiáng)化混凝處理水進(jìn)行氧化處理，調(diào)處理水pH值至7～9，再加入不同劑量的二氧化氯，用DJ－1型電動(dòng)攪拌器攪拌30 min，靜置60 min后取上清水測(cè)定氰含量。

4 結(jié)果與討論

4.1 混凝劑種類對(duì)砷、銻去除率的影響

混凝劑種類對(duì)砷、銻去除的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，對(duì)于除砷，鈣系和鐵系混凝劑均表現(xiàn)出優(yōu)異的除砷效果，鋁系混凝劑除砷效果較差；對(duì)于除銻，鐵系混凝劑表現(xiàn)優(yōu)異，其中混凝劑SF除銻效果最好，鈣系次之，鋁系混凝劑除銻效果較差；綜合而論，混凝劑SF除砷和銻效果最好，砷和銻去除率分別達(dá)99.81%和91.84%。

圖1 混凝劑種類對(duì)砷、銻去除率的影響

4.2 混凝劑SF投加量對(duì)砷、銻去除的影響

混凝劑SF投加量對(duì)砷、銻去除的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，使用混凝劑SF可以獲得良好的脫銻效果，隨混凝劑SF投加量增加，殘留的銻濃度快速下降，當(dāng)混凝劑SF投加量達(dá)到1.8 g／L以上時(shí)，處理水中殘留銻低于0.01 mg／L，遠(yuǎn)低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978－1996）規(guī)定的限值。

圖2 混凝劑投加量與殘余銻濃度的關(guān)系

混凝劑SF投加量與銻去除率的關(guān)系如圖3所示，隨著混凝劑SF投加量增加，脫銻效率快速提高，當(dāng)混凝劑SF投加量達(dá)到1.5 g／L以上時(shí)，脫銻效率提高緩慢，并保持最高水平。

圖3 混凝劑投加量與銻去除率的關(guān)系

4.3 超聲處理時(shí)間對(duì)銻脫除的影響

超聲處理時(shí)間對(duì)銻脫除的影響如圖4所示，隨超聲處理時(shí)間延長，處理水中殘余銻濃度逐步降低，當(dāng)混凝劑SF投加量1.8 g／L，超聲處理時(shí)間達(dá)4 min時(shí)，處理水中殘留銻低于0.005 mg／L，達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838－2002）Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

圖4 超聲處理與殘余銻濃度關(guān)系

4.4 氧化劑對(duì)氰除去的影響

氧化劑對(duì)氰除去的影響如圖5所示，二氧化氯可有效去除前段混凝處理水中殘留的CN－、COD，在較低pH條件下，跟有利于氰化物的氧化脫除，當(dāng)向混凝處理水中投加二氧化氯5～10 mg／L，可使處理水中氰化物和COD達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖5 二氧化氯投加量與殘余氰濃度關(guān)系

5 結(jié) 論

1.該金礦井下廢水含有砷、鉛、鎘、銻等重金屬及氟、氰化物等污染物，需要對(duì)井下廢水進(jìn)行處理，才能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

2.鐵系混凝劑SF具有良好除砷、銻效果，砷和銻去除率分別達(dá)99.81%和91.84%以上；超聲強(qiáng)化處理可有效提高銻除去效果；二氧化氯在低pH值條件下去除氰化物效果好。

3.超聲強(qiáng)化混凝和氧化處理可以作為該井下廢水處理的主要工藝單元。

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Study on the Gold Mine Wastewater Treatment

PENG Xin-ping
（Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China）

underground wastewater；antimony；coagulation；ultrasound

X703

A

1003－5540（2016）05－0056－04

2016－07－11

彭新平（1969－），男，高級(jí)工程師，主要從事廢水處理及資源綜合利用研究工作。

Abstract：Taking a gold mine wastewater as the research object，the results of the coagulation，ultrasonic strengthening coagulation treatment and oxidation treatment show that the iron series coagulant SF works best to remove arsenic and antimony，arsenic and antimony removal rate is above 99.81%and 99.81%respectively；Ultrasonic strengthening coagulation treatment can improve the effect of antimony removal effectively；The treatment effect of chlorine dioxide cyanide under the condition of the low pH is good，ultrasonic strengthening coagulation and oxidation can be used as themain unit of the mine wastewater treatment process.