黃金礦山井下廢水處理試驗研究

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象，進行了混凝、超聲強化混凝處理和氧化處理試驗研究，結果表明鐵系混凝劑SF去除砷、銻效果最好，砷和銻去除率分別達99.81%和91.84%以上；超聲強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，直接排放會造成礦區環境污染，需要處理達標后排放。據《礦井水利用發展規劃》（發改環資［2013］118號），我國提倡將礦井水進行處理后，用作工業用水、環境綠化和農業用水、生活飲用水和礦泉水等水產品，提高水資源利用率，有利于緩解缺水地區水資源短缺的問題。

1 廢水來源與水質

1.1 廢水來源

某黃金礦山礦區位于西北缺水地區，采取地下開采方式，實施尾砂充填，采選生產規模為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，易于溶解進入到井下涌水中，導致井下廢水含砷、銻等重金屬濃度高，據了解，該礦區歷史上曾進行過氰化提金作業，廢渣沒有得到有效安全處置，廢渣滲濾液滲入地下進入地下水中，導致井下廢水中氰化物濃度高，目前該井下廢水產生量在2 250 m3／d左右。

1.2 廢水水質

對井下廢水進行取樣檢測，結果見表1。

表1 井下廢水水質情況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、懸浮物等指標超過《污水綜合排放標準》（GB8978－1996），砷、鉛、銻及氟、氰化物、COD等指標均超過《地表水環境質量標準》（GB3838－2002）Ⅱ類水質標準。

2 試驗儀器和試劑

2.1 試驗儀器

試驗研究采用的儀器與設備主要有：DJ－1型電動攪拌器（江蘇自動化儀器廠產）；HP－111L型電磁振動式空氣泵（浙江森森實業有限公司產）；PHS－3C型單極式pH計（上海康儀儀器有限公司產）；ZR4－6混凝試驗攪拌機（深圳中潤水工業技術發展有限公司產）；YP102N型電子天平（上海精密科學儀器有限公司產）；超聲波試驗儀（株洲興民科技有限公司產）等。

2.2 試驗試劑

試驗研究采用的試劑主要有：氧化鈣（石灰，化學純，天津市科密歐化學試劑中心產）；生物制劑（工業品，長沙賽恩斯環保科技有限公司產）；聚合硫酸鋁鐵（工業品，長沙宏福環保技術有限公司產）；聚丙烯酰胺，工業品；穩定化二氧化氯，民用品（濰坊華實藥業有限公司產）；混凝劑SF（自制）等。

3 試驗原理與方法

3.1 試驗原理

目前，工業廢水中砷、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域中得到大量研究和應用。

廢水中的砷主要以砷酸和亞砷酸及其鹽的形式存在，當向廢水中投加Fe2＋并鼓入空氣時，砷將反應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：

3.2 試驗方法

3.2.1 絮凝沉降試驗

各取1 L廢水，在ZR4－6混凝試驗攪拌機上進行絮凝沉降試驗，分別加入不同絮凝劑，攪拌速度設置為250 r／min，攪拌時間為30 min，攪拌完成后靜置60 min，取上清水測砷和銻。

3.2.2 曝氣絮凝沉降試驗

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

3.2.3 超聲強化絮凝沉降試驗

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

3.2.4 氧化條件試驗

采用二氧化氯作氧化劑，對超聲強化混凝處理水進行氧化處理，調處理水pH值至7～9，再加入不同劑量的二氧化氯，用DJ－1型電動攪拌器攪拌30 min，靜置60 min后取上清水測定氰含量。

4 結果與討論

4.1 混凝劑種類對砷、銻去除率的影響

混凝劑種類對砷、銻去除的影響試驗結果如圖1所示，對于除砷，鈣系和鐵系混凝劑均表現出優異的除砷效果，鋁系混凝劑除砷效果較差；對于除銻，鐵系混凝劑表現優異，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99.81%和91.84%。

圖1 混凝劑種類對砷、銻去除率的影響

4.2 混凝劑SF投加量對砷、銻去除的影響

混凝劑SF投加量對砷、銻去除的影響試驗結果如圖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，當混凝劑SF投加量達到1.8 g／L以上時，處理水中殘留銻低于0.01 mg／L，遠低于《污水綜合排放標準》（GB 8978－1996）規定的限值。

圖2 混凝劑投加量與殘余銻濃度的關系

混凝劑SF投加量與銻去除率的關系如圖3所示，隨著混凝劑SF投加量增加，脫銻效率快速提高，當混凝劑SF投加量達到1.5 g／L以上時，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系

4.3 超聲處理時間對銻脫除的影響

超聲處理時間對銻脫除的影響如圖4所示，隨超聲處理時間延長，處理水中殘余銻濃度逐步降低，當混凝劑SF投加量1.8 g／L，超聲處理時間達4 min時，處理水中殘留銻低于0.005 mg／L，達到《地表水環境質量標準》（GB3838－2002）Ⅱ類水質標準限值要求。

圖4 超聲處理與殘余銻濃度關系

4.4 氧化劑對氰除去的影響

氧化劑對氰除去的影響如圖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達到相應排放標準要求。

圖5 二氧化氯投加量與殘余氰濃度關系

5 結 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，需要對井下廢水進行處理，才能實現達標排放。

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99.81%和91.84%以上；超聲強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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［3］ 陳臻，呂文英，姚琨.超聲協助活性炭去除水中銻的研究［J］.安徽農業科學，2014，43（12）：3 647－3 649.

［4］ 羅津新.石墨爐原子吸收法測定水和廢水中微量銻［J］.廣州環境科學，2000，15（3）：27－29.

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.