重金屬螯合輔助法對甘肅隴南礦區選礦廢水的凈化效果研究

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摘要：重金屬螯合技術可用于含重金屬廢水的深度處理，去除廢水中的重金屬；反應過程中添加一系列輔助藥劑可進一步降低廢水的COD、S2-和色度等污染物。本文以甘肅隴南某選礦廢水為處理對象，研究了選礦廢水的凈化效果，結果表明，重金屬螯合技術輔助法對選礦廢水具有優良的凈化效果，出水指標可達到《鉛、鋅工業污染物排放標準》（GB25466-2010）的要求。

關鍵詞：重金屬螯合技術；選礦廢水；COD

采選廢水具有排放量大、污染物含量高、組分復雜的特點。目前礦業產業含COD的重金屬廢水處理最常用的方法是氫氧化鈉或硫化中和沉淀法。它能快速去除廢水中的金屬離子，工藝過程簡單。但由于選礦廢水廢水“成分復雜、濃度高、金屬離子種類多、水量大、COD等污染物含量大”，傳統化學沉淀法單一配位體無法實現廢水中多金屬的同時深度凈化，傳統的曝氣法、化學氧化法也無法實現廢水中COD的深度凈化，出水重金屬離子難以穩定達到國家排放標準、COD無法完全降解、易產生二次污染、凈化水硬度高而無法實現達標排放和大規模回用。

重金屬螯合技術作為國內外成熟技術種類，具有凈化重金屬高效、抗沖擊負荷強、無二次污染、使用過程無需外加營養源的優勢，凈化過程中添加一定的氧化劑、絮凝劑等輔助藥劑，對廢水中的COD、S2-、氨氮、懸浮物等具有非常優越的處理效果。

1 黃藥的物理化學性質

黃藥作為最常用到一種選礦藥劑，具有分子結構復雜、不易降解的特點。黃藥學名為黃原酸鹽，結構式為ROCSSMe，式中的R為烴基，Me為鈉或者鉀離子，使用最多的是丁基黃藥。黃藥是淡黃色粉末，常因含雜質而顏色較深，密度為1.3-1.7g/cm3，有刺激性氣味，有一定的毒性，嗅覺值為0.005mg/L，易溶于水，并在水中解離；在酸性溶液中，黃原酸容易分解；在堿性溶液中，黃藥易被氧化成雙黃藥或單硫代硫酸根；黃藥的水溶液與空氣接觸生成醇：

ROCSSMe→ROCSS-+Me

ROCSS-+H2O→ROCSSH+OH-

ROCSSH→ROH+CS2

ROCSS-+CO2+H2O →ROH+CS2+HCO3-

2 試驗部分

2.1 儀器與藥劑

pHS-25型pH計，磁力攪拌器，移液管，COD檢測儀，其他玻璃儀器；重金屬螯合劑（專利產品），氧化劑（專利產品），絮凝劑（PAM），氫氧化鈉，藥劑均為分析純。

2.2 廢水來源

本次所取廢水為甘肅隴南礦區某選礦廢水，經檢測，原水水質結果如下表1所示。

2.3試驗藥劑

COD值分析：國標重鉻酸鉀-硫酸亞鐵銨滴定法；

氨氮的分析：納氏試劑分光光度法；

重金屬離子分析：原子吸收分光光度法；

As的分析：銀鹽分光光度法；

pH值采用數字酸度計進行測定。

2.4試驗方法

試驗方法：取300mL選礦廢水置入500mL燒杯中，向燒杯中加入一定量的重金屬螯合劑以及氧化劑，混合反應一定時間后，加入氫氧化鈉調節至一定的pH值進行水解反應，然后加入少量絮凝劑進行絮凝反應，反應后廢水過濾實現固液分離，實現COD、重金屬、SS等污染物的深度脫除。過濾后取清液進行COD濃度的分析檢測。

3 結果與討論

3.1 氧化劑投加量對COD處理效果的影響

本次所取選礦廢水的COD濃度為178.5mg/L，采用重金屬螯合劑輔助法對其COD、重金屬、SS等進行深度降解。為獲取最佳的藥劑投加量，設計了不同的條件試驗，控制重金屬螯合劑的加入量為0.5g/L，調整氧化劑投加量分別為0.4g/L、0.6g/L、0.8g/L、1.0g/L、1.2g/L，保證輔助法反應時間為40min。試驗藥劑投加量及處理結果如圖1所示。

由圖1可知，重金屬螯合劑輔助法處理甘肅隴南礦區某選礦廢水效果十分明顯。其中氧化劑投加量對COD去除效果的影響較為明顯，當控制重金屬螯合劑投加量為0.5g/L，隨著氧化劑的投加量從0.4g/L升高至1.2g/L，COD的降解效果迅速增強，最低降解至18.6mg/L。綜合考慮去除效果，氧化劑的投加量可控制在0.6-0.8g/L。

3.2 重金屬螯合劑投加量對COD處理效果的影響

針對甘肅隴南礦區某選礦廢水，采用重金屬螯合劑輔助法對其COD進行深度降解。根據3.1的結果，為進一步獲取最佳的藥劑投加量，設計了不同的條件試驗。控制氧化劑的加入量為0.7g/L，調整重金屬螯合劑投加量分別為0.3g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6g/L、0.7g/L，保證反應時間為40min。試驗藥劑投加量及處理結果如圖2所示。

由圖2可知，重金屬螯合劑+氧化劑輔助法對甘肅隴南礦區某選礦廢水的處理效果十分明顯。當控制氧化劑投加量為0.7g/L，隨著重金屬螯合劑投加量的增加，COD的降解效果越來越好。當重金屬螯合劑投加量為0.5g/L左右時，剩余COD可穩定在60mg/L以下。

3.3 反應時間對COD去除效果的影響

試驗過程中觀察反應時間對COD脫除效果的影響，控制重金屬螯合劑和氧化劑用量分別為0.5g/L和0.7g/L條件下，調整輔助法反應的時間為10min至60min，不同反應時間下COD脫除效果如圖3所示。

由圖3可知，重金屬螯合劑輔助法反應快速高效，當重金屬螯合劑投加量為0.5g/L、氧化劑投加量為1.7g/L時，輔助法反應進行10min的COD去除率即達到了80%，進行30min即可將COD降解至35.9mg/L，COD去除率則達到了90%，再繼續延長反應時間，COD降解效果增加的比較緩慢，說明輔助法反應進行30min左右即可。

3.4 最佳條件試驗

針對甘肅隴南礦區某選礦廢水，采用重金屬螯合劑輔助法對其COD進行深度降解。根據以上條件試驗的結果，得到了最佳的藥劑投加量。在此基礎上選擇最佳條件試驗進行驗證，其中重金屬螯合劑投加量為0.5g/L，氧化劑投加量為0.7g/L，反應時間30min。其COD、重金屬、SS等指標污染物的處理結果如表2所示。

由表2可知，重金屬螯合劑輔助法反應快速高效，在重金屬螯合劑和氧化劑投加量為各組最佳條件時，輔助法反應30min，再投加少量氫氧化鈉將pH值調整至10左右進行水解反應，最后投加絮凝劑進行絮凝反應，即可將COD穩定降解至50mg/L以下。

重金屬螯合劑輔助法處理后重金屬離子濃度進一步降低，重金屬Cd、Pb、Zn、Cu、As離子濃度均降至0.01mg/L以下，處理效果優越，遠遠優于《鉛、鋅工業污染物排放標準》（GB25466-2010）中所規定的各污染物排放限值。在保證企業排水穩定達標的同時，亦可大大降低企業的重金屬排放總量。

4 研究結論

經過反復試驗論證，得到了以下結論：

1、重金屬螯合劑輔助法技術處理甘肅隴南礦區某選礦廢水效果良好，可穩定達標。在最優的條件下：重金屬螯合劑的投加量為0.5kg/m3、氧化劑投加量為0.7kg/m3，能將廢水中COD、SS以及重金屬離子等污染物進行高效凈化，重金屬螯合劑輔助法處理后液中殘余COD的濃度穩定降解至50mg/L以下；重金屬離子及其他污染物濃度優于《鉛、鋅工業污染物排放標準》（GB25466-2010）中所規定的排放限值。

2、重金屬螯合劑輔助法處理技術產生的渣量少，渣水分離效果好，出水SS低。

3、反應時間控制在30min即可，繼續延長反應時間，效果更好。

4、重金屬螯合劑輔助法處理技術凈化高效、抗沖擊負荷強、無二次污染，出水穩定可適用于處理各種采、選礦廢水。

參考文獻：

[1]P K Malik，S K Saha.Oxidation of direct dyes with hydrogen peroxide using ferrous ion as catalyst.Separation and Purification Technology，2003，31（3）：241-250.

[2]Pascual Vall.A radical approach to industrial wastewater.Water，2007.

[3]HU Li Song，HU Yu Qian，YU Xun Min.Removal and reclamation of copper ions by PSEP chelae resin[A].New York：Academic Press，Inc，2007.1567-1571.

[4]吉祥；王彩鳳；恒芳；；高分子重金屬絮凝劑在水處理中的研究與應用[J]；廣州化學；2010年04期

[5]魯棟梁；合成硫代氨基淀粉黃原酸鹽及其對重金屬離子吸附實驗研究[D]；廣西民族大學；2010年

[6]馬前，張小龍.國內外重金屬廢水處理新技術的研究進展[J].環境工程學報，2007，（07）：10-14

[7]鐘玉鳳；吳少林；戴玉芬；張婷；朱振興；；有機螯合劑在環境保護中的應用[A]；2007中國環境科學學會學術年會優秀論文集（下卷）[C]；2007年

[8]胡鈺倩，余訓民，孫家壽.冶煉廢水無害化和資源化的研究[J].武漢工程大學學報，2007，（02）：34-40.doi：10.3969/j.issn.1674-2869.2007.02.011.

[9]丁偉，曹國民，張大年.處理有機廢水的BCB組合工藝申請（專利）號：200510024314.6

[10]陳小娟；重金屬危險廢物的藥劑穩定化及其機理研究[D]；浙江工業大學；2004年