選礦廢水中COD氧化處理效果研究

黃家新，羅鄭瓊，戴 汛，貴一夫

（江西銅業集團公司 城門山銅礦，江西 九江 332100）

1 引言

某銅礦山在進行選礦的過程中，添加了一些有機物比如黃藥、二號油和六偏磷酸鈉等等；利用這些有機物進行礦物和雜質的分選。選礦作業產生的廢水整體呈現出中性特質，其中硫化礦呈現出酸性，黃藥以及六偏磷酸鈉呈現出堿性特征。在中性條件下Zn、Fe 等金屬會在尾礦庫中自然氧化沉淀，但在短時間內選礦藥劑無法進行有效的分解，因此外排廢水中的污染物主要是殘留藥劑形成的COD（化學需氧量）。為了保證外排水的達標排放，需對化學需氧量濃度進行有效控制。

目前，國內外對選礦廢水中COD的處理有自然沉降凈化法［1］、混凝沉淀法［2］、中和法［3］、微生物降解法［4］、氧化法［5］等。自然沉降法易受外界條件影響；微生物降解法具有高效降解效果、無二次污染，但是操作較復雜［6］；氧化法處理工藝有著流程簡單，反應速率快，處理藥劑種類較少，工藝參數控制穩定等特點。

2 實驗部分

2.1 曝氣氧化降解實驗

實驗取選礦廢水3桶，經檢測其COD濃度范圍為50～60mg/L，pH為7左右，并且無重金屬無硫化物超標。分別在桶密閉、桶自然敞口、桶內持續曝氣等三種環境下進行，定時檢測桶內水的COD濃度變化情況。

2.2 不同氧化劑氧化降解實驗

取選定量的礦廢水，加入次氯酸鈣粉末、次氯酸鈉溶液、雙氧水、高錳酸鉀、氯酸鉀等強氧化劑，監測分析水中COD濃度變化情況以及添加氧化劑后COD濃度隨時間變化情況。

2.3 檢測方法

水樣的主要測定項目為COD、pH、水溫，其中COD測定方法參照《水質 化學需氧量快速消解分光光度法（HJ/T399-2007）》，pH測定方法參照《水質pH值的測定 玻璃電極法（GB/T6920-1986）》。

3 結果分析與討論

3.1 曝氣實驗結果分析

在封閉、自然敞口、持續曝氣這三種環境下，定時檢測COD濃度情況見表1。

表1 曝氣實驗各條件下COD變化情況

實驗結果顯示這三種環境條件下，COD沒有明顯變化趨勢，濃度值基本保持不變。表明尾礦庫廢水在自然環境或者單曝氣環境下，空氣對水體COD無明顯氧化能力，降解效果不明顯。

3.2 添加不同強氧化劑實驗

在定量選礦廢水中加入次氯酸鈣粉末、次氯酸鈉溶液、雙氧水、高錳酸鉀、氯酸鉀等氧化劑各水體的COD濃度變化情況見表2。

實驗結果顯示：

（1）廢水中加入高錳酸鉀對COD濃度沒有明顯變化；

（2）加入雙氧水后，COD濃度明顯呈10倍濃度增加，其原因可能是雙氧水將水體中不可溶有機碳氧化為可溶性有機碳；

（3）廢水中加入少量次氯酸鈉后，COD濃度無明顯變化趨勢；且當次氯酸鈉加入量超過10mL/L，次氯酸鈣加入量超過1g/L,COD濃度出現增加，原因可能是廢水中氯離子增加，干擾了COD濃度的測定，同時也將部分不可溶有機碳轉化為可溶性有機碳；

（4）廢水中加入氯酸鉀溶液，COD濃度出現降低趨勢，且其效果較為明顯。

表2 添加不同強氧化劑氧化效果情況

表2數據顯示，廢水中加入氯酸鉀溶液，其效果較為明顯，當添加量在0.5g/L、反應時間為1h時去除率已經達到30.3%，當添加量1g/L時去除率為31.3%。繼續增加氯酸鉀的量，COD去除率不再明顯變化，可以認定0.5g/L已是過量添加濃度。

因此針對氯酸鉀做了添加量與去除率的實驗。

表3 添加不同濃度氯酸鉀及反應時間對廢水COD濃度去除效果的影響

表4 添加不同濃度氯酸鈉及反應時間對廢水COD濃度去除效果的影響

圖1 添加不同濃度氯酸鉀及反應時間對廢水COD濃度去除效果的影響

表3、圖1實驗結果顯示，廢水中加入氯酸鉀為0.3g/L、0.4g/L時，反應時間為5min后，降解率分別為15.26%、18.78%，反應時間為10min后，降解率分別為20.16%、23.52%，去除率比表2實驗效果小，其原因可能是氯酸鉀的溶解度較差，造成反應速度慢，氧化反應不充分，因此我們用溶解度較好的氯酸鈉替代氯酸鉀進行了對比實驗。

表4、圖2試驗結果顯示，廢水中加入氯酸鈉后COD有明顯降解趨勢。加入后1min COD降解率趨于穩定；加入量對COD的降解呈現正向降解趨勢，當加入量為0.2g/L，COD降解率達到20%以上；加入量為0.3g/L，COD降解率達到24%以上；加入量為0.4g/L，COD降解率達到32%以上，之后繼續增加氯酸鈉的量，COD降解率不再明顯變化。

圖2 添加不同濃度氯酸鈉及反應時間對廢水COD濃度去除效果的影響

4 結語

氯酸鈉對選礦廢水中有機物的降解效果較其他氧化劑好，并且反應迅速，有一定的去除效果，實驗最高可達32%。雙氧水和次氯酸鈣加入使水中COD濃度顯著升高，可能是氧化過程中優先對難溶有機物進行氧化分解，大分子的有機物變成可溶性小分子有機物，增加水中COD濃度。

改革工藝，盡量減少選礦藥劑的使用，減少選礦過程中的污染物的產生，特別是對有機藥劑的使用進行篩選或替代使用。對尾礦廢水中的有機物采取有效的控制措施，消除潛在的環境因素。

根據廢水水質的實際情況和處理后的走向決定廢水處理方法，積極開發和采用有效的治理技術，加強各方法間的聯合使用，將有機物的降解方法聯合用于廢水的整體處理工藝中，制定合理的流程組合，提高處理效率。

廢水中有機物的降解方法需要更加深入的實驗研究，尋找降解效果更好的氧化劑，結合選礦廢水處理的實際情況，提高降解效率將是后一步實驗方向。