國外某選礦廠廢水處理水質與氣體揮發規律研究

黃宜卷

（紫金礦業集團股份有限公司）

選礦廢水中成分復雜，對于有浮選作業的選礦廠來說，廢水中含有殘留的選礦藥劑和重金屬離子［1］，在水體中產生復雜的反應，對周邊水體、氣體環境都會形成危害，這種現象在有色金屬礦山表現得尤其突出［2］。

選礦廠廢水殘留的選礦藥劑主要有浮選過程中加入的捕收劑、起泡劑和調整劑，它是導致水體化學需氧量（COD）、pH 值（強酸或高堿）等指標超標的主要因素［3-4］。通常選礦廠規模越大，廢水排放量越多；磨礦粒度越細，廢水中固體懸浮物含量就越高；礦石性質越復雜，廢水中重金屬離子種類就越多、濃度就越高，COD、pH值等指標也越容易超標［5］。

國外某銅礦山的選礦廢水進入沉淀池后經過自然降解、殺菌處理，再進入選礦系統循環利用，對選礦指標無影響，但偶爾會發出惡臭氣味，經檢測為沉淀水池中硫酸還原細菌超標，分解了廢水中的殘余藥劑產生了硫化氫。選廠針對該現象，在沉淀池中加入殺菌劑，抑制揮發性氣體的產生。本研究對該選廠加入殺菌劑前后的水質及硫化氫等揮發性氣體進行了檢測，研究了殺菌劑對循環水水質的影響以及對揮發性氣體的抑制效果。

1 殺菌劑對揮發性氣體去除效果的影響研究

殺菌劑A1 為一種常用硫化氫抑制劑；殺菌劑A2是專為解決廢水中氨氣等惡臭氣體難去除而研發的藥劑，該藥劑作水處理劑時，其對環境的影響滿足環保要求。為了考察2 種藥劑對循環水揮發氣體的去除效果，在實驗室進行了對比試驗。

將100 mL 沉淀池回水裝入1 L 樣品瓶中，然后添加不同用量的殺菌劑A1 或殺菌劑A2，并密閉放置1 d 后檢測瓶內氣體濃度、水樣的COD 和氨氮值，結果見表1、表2。

對比表1、表2 可以看出，殺菌劑A1 可以抑制硫化氫氣體的產生，但不能有效去除NH3和CS2；殺菌劑A2 不僅可以降低水中氨氮含量和COD 值，還可以有效減少甚至消除揮發氣體H2S、NH3和CS2的產生。A2 用量為200 mg/L 時，H2S、NH3和CS2的濃度降至0，說明A2更適用于選廠沉淀池的殺菌抑氣。

2 廢水水質檢測

根據實驗室試驗結果，選廠將殺菌劑A2 投放至沉淀池進行工業試驗，投放量為200 g/t，為考察殺菌處理效果，在沉淀池進、排水口分別取1 L 樣置于1 L樣品瓶中，進水口樣品A 組加蓋密閉放置，B 組敞口放置，C 組敞口放置且每天曝氣3 h；排水口樣品D 組加蓋密閉放置，E組敞口放置，F組敞口放置且每天曝氣3 h，D、E、F 組與A、B、C 組一一對應。6 組樣品分別在0、1、3、5、7 d 后測定pH 值、溶解氧濃度、COD值、氨氮值，及進行BT、SRB檢測［6］。

2.1 pH值檢測

酸性水體是生成硫化氫氣體的重要因素，對加入殺菌劑A2 后的水樣檢測pH 值的變化，結果見圖1。

從圖1 可以看出，放置同樣長時間情況下，排水口水樣的pH 值高于進水口水樣；隨著放置時間的延長，水樣的pH 值呈不同程度的先減小后增大趨勢，但變化幅度均不大。

2.2 COD檢測

沉淀池進、排水口水樣的COD檢測結果見圖2。

從圖2 可以看出，放置同樣長時間情況下，排水口水樣的COD 值高于進水口水樣；隨著放置時間的延長，6 組水樣的COD 值均降低，且敞口和曝氣有利于COD值下降，總體上說，曝氣對COD值下降的影響更顯著。這可能與排水口的水樣經過沉淀池沉淀，部分大分子有機物已降解成小分子物質有關。

2.3 氨氮檢測

沉淀池進、排水口水樣的氨氮檢測結果見圖3。

從圖3可以看出，受曝氣或敞口條件下水樣中空氣的飽和度高、氮源充足的影響，氨氮濃度總體較密閉情況下高；3 種狀態下，水樣的氨氮含量隨時間的變化規律一致，都是先升高后降低。

2.4 溶解氧檢測

沉淀池進、排水口水樣的溶解氧濃度檢測結果見圖4。

從圖4 可以看出，在曝氣和敞口狀態下，沉淀池進水口水樣的溶解氧濃度先快速升高后逐漸降低，沉淀池排水口水樣的溶解氧濃度顯著上升后維持在高位，且排水口水樣的溶解氧濃度總體更高。這是由于進水口水樣中有機藥劑的濃度較高，降解需消耗較多的氧氣所致。

2.5 細菌檢測

沉淀池進、排水口水樣的細菌檢測結果顯示，無論現取水樣還是放置一定時間的水樣，也不論水樣的保存狀態，BT（細菌）檢測均為陽性，SRB（硫酸還原菌）檢測均為陰性。說明水樣中不存在硫酸鹽還原菌，但存在其他細菌，導致沉淀池水樣產生了惡臭氣體。

根據選礦藥劑組分，可知藥劑單獨降解或與礦石作用均不能直接生成氨氣，而細菌既可以通過固氮作用將大氣中的氮氣還原成氨，也可通過氨化作用將水中選礦藥劑等有機物中的氮轉化成氨，且在有氧或無氧條件下均可以發生。說明細菌新陳代謝活動是水樣產生惡臭氣體的主要因素。

3 廢水水質變化規律

從現場實時反饋情況得知，在不添加A2情況下，沉淀池中產生惡臭氣味，且持續近一個月；添加A2后，除排水口附近有輕微臭味外，其他地方已恢復正常。為了研究是否因殺菌劑A2的減少導致臭氣濃度超標，分別對使用A2、停用A2 和恢復使用A2 時的沉淀池進、排水口水質進行分析，結果見表3，同時對相應點位周圍氣體環境進行檢測，結果見表4。

從表3 可以看出，使用殺菌劑A2 的BT 檢測結果為陽性，SRB 檢測結果為陰性，說明在殺菌劑正常使用時，水中不存在硫酸鹽還原菌，但存在其他細菌；停用殺菌劑A2 后，水體中已存在大量硫酸鹽還原菌（25 個/mL），硫酸鹽還原菌通過分解有機藥劑獲得能量，同時將水中的硫酸鹽（循環水中含有大量硫酸根）還原成H2S 氣體，導致沉淀池中水體質量變差和空氣中的硫化氫濃度嚴重超標。

從表4 可以看出，停用殺菌劑A2 情況下，細菌的大量繁殖一方面其代謝產物使NH3超標，另一方面加速了藥劑的分解，使空氣中的CS2濃度超標；恢復使用殺菌劑A2后，水體中已沒有硫酸鹽還原菌，水中的硫化物含量已基本恢復正常，空氣中的H2S濃度也大幅度降低，雖然仍存在其他細菌，但是氨氮含量開始下降，空氣中的NH3濃度已降低到較低水平。

4 結論

（1）對于國外某銅礦山的選礦廢水的處理來說，殺菌劑A2較殺菌劑A1效果更好，不僅可以降低水中的氨氮含量和COD 值，還可以有效減少揮發氣體中H2S、NH3和CS2的濃度，可作為殺菌劑A1的替代品。

（2）殺菌劑A2加入后的沉淀池中水體的pH值較平穩，經過沉淀池的靜置后，排水口附近水樣的COD值、氨氮和溶解氧濃度均高于進水口附近，且水樣中存在細菌（BT）、未檢測出硫酸鹽還原菌（SRB）。

（3）選廠使用A2能夠抑制硫酸鹽還原菌，達到減少沉淀池周邊環境H2S含量的目的，可以抑制其他細菌的繁殖，以減少NH3等其他惡臭氣體的產生，但在實際廢水處理中還有待進一步改進配方，以提高殺菌的廣譜性。