國外某選礦廠廢水處理水質(zhì)與氣體揮發(fā)規(guī)律研究

黃宜卷

（紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司）

選礦廢水中成分復(fù)雜，對(duì)于有浮選作業(yè)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(chǎn)生復(fù)雜的反應(yīng)，對(duì)周邊水體、氣體環(huán)境都會(huì)形成危害，這種現(xiàn)象在有色金屬礦山表現(xiàn)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(diào)整劑，它是導(dǎo)致水體化學(xué)需氧量（COD）、pH 值（強(qiáng)酸或高堿）等指標(biāo)超標(biāo)的主要因素［3-4］。通常選礦廠規(guī)模越大，廢水排放量越多；磨礦粒度越細(xì)，廢水中固體懸浮物含量就越高；礦石性質(zhì)越復(fù)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(biāo)也越容易超標(biāo)［5］。

國外某銅礦山的選礦廢水進(jìn)入沉淀池后經(jīng)過自然降解、殺菌處理，再進(jìn)入選礦系統(tǒng)循環(huán)利用，對(duì)選礦指標(biāo)無影響，但偶爾會(huì)發(fā)出惡臭氣味，經(jīng)檢測(cè)為沉淀水池中硫酸還原細(xì)菌超標(biāo)，分解了廢水中的殘余藥劑產(chǎn)生了硫化氫。選廠針對(duì)該現(xiàn)象，在沉淀池中加入殺菌劑，抑制揮發(fā)性氣體的產(chǎn)生。本研究對(duì)該選廠加入殺菌劑前后的水質(zhì)及硫化氫等揮發(fā)性氣體進(jìn)行了檢測(cè)，研究了殺菌劑對(duì)循環(huán)水水質(zhì)的影響以及對(duì)揮發(fā)性氣體的抑制效果。

1 殺菌劑對(duì)揮發(fā)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(fā)的藥劑，該藥劑作水處理劑時(shí)，其對(duì)環(huán)境的影響滿足環(huán)保要求。為了考察2 種藥劑對(duì)循環(huán)水揮發(fā)氣體的去除效果，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。

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(cè)瓶內(nèi)氣體濃度、水樣的COD 和氨氮值，結(jié)果見表1、表2。

對(duì)比表1、表2 可以看出，殺菌劑A1 可以抑制硫化氫氣體的產(chǎn)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(fā)氣體H2S、NH3和CS2的產(chǎn)生。A2 用量為200 mg/L 時(shí)，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(zhì)檢測(cè)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果，選廠將殺菌劑A2 投放至沉淀池進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，投放量為200 g/t，為考察殺菌處理效果，在沉淀池進(jìn)、排水口分別取1 L 樣置于1 L樣品瓶中，進(jìn)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(xiàn)組敞口放置且每天曝氣3 h，D、E、F 組與A、B、C 組一一對(duì)應(yīng)。6 組樣品分別在0、1、3、5、7 d 后測(cè)定pH 值、溶解氧濃度、COD值、氨氮值，及進(jìn)行BT、SRB檢測(cè)［6］。

2.1 pH值檢測(cè)

酸性水體是生成硫化氫氣體的重要因素，對(duì)加入殺菌劑A2 后的水樣檢測(cè)pH 值的變化，結(jié)果見圖1。

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

2.2 COD檢測(cè)

沉淀池進(jìn)、排水口水樣的COD檢測(cè)結(jié)果見圖2。

從圖2 可以看出，放置同樣長時(shí)間情況下，排水口水樣的COD 值高于進(jìn)水口水樣；隨著放置時(shí)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(duì)COD值下降的影響更顯著。這可能與排水口的水樣經(jīng)過沉淀池沉淀，部分大分子有機(jī)物已降解成小分子物質(zhì)有關(guān)。

2.3 氨氮檢測(cè)

沉淀池進(jìn)、排水口水樣的氨氮檢測(cè)結(jié)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(tài)下，水樣的氨氮含量隨時(shí)間的變化規(guī)律一致，都是先升高后降低。

2.4 溶解氧檢測(cè)

沉淀池進(jìn)、排水口水樣的溶解氧濃度檢測(cè)結(jié)果見圖4。

從圖4 可以看出，在曝氣和敞口狀態(tài)下，沉淀池進(jìn)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(jìn)水口水樣中有機(jī)藥劑的濃度較高，降解需消耗較多的氧氣所致。

2.5 細(xì)菌檢測(cè)

沉淀池進(jìn)、排水口水樣的細(xì)菌檢測(cè)結(jié)果顯示，無論現(xiàn)取水樣還是放置一定時(shí)間的水樣，也不論水樣的保存狀態(tài)，BT（細(xì)菌）檢測(cè)均為陽性，SRB（硫酸還原菌）檢測(cè)均為陰性。說明水樣中不存在硫酸鹽還原菌，但存在其他細(xì)菌，導(dǎo)致沉淀池水樣產(chǎn)生了惡臭氣體。

根據(jù)選礦藥劑組分，可知藥劑單獨(dú)降解或與礦石作用均不能直接生成氨氣，而細(xì)菌既可以通過固氮作用將大氣中的氮?dú)膺€原成氨，也可通過氨化作用將水中選礦藥劑等有機(jī)物中的氮轉(zhuǎn)化成氨，且在有氧或無氧條件下均可以發(fā)生。說明細(xì)菌新陳代謝活動(dòng)是水樣產(chǎn)生惡臭氣體的主要因素。

3 廢水水質(zhì)變化規(guī)律

從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)反饋情況得知，在不添加A2情況下，沉淀池中產(chǎn)生惡臭氣味，且持續(xù)近一個(gè)月；添加A2后，除排水口附近有輕微臭味外，其他地方已恢復(fù)正常。為了研究是否因殺菌劑A2的減少導(dǎo)致臭氣濃度超標(biāo)，分別對(duì)使用A2、停用A2 和恢復(fù)使用A2 時(shí)的沉淀池進(jìn)、排水口水質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果見表3，同時(shí)對(duì)相應(yīng)點(diǎn)位周圍氣體環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表4。

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

從表4 可以看出，停用殺菌劑A2 情況下，細(xì)菌的大量繁殖一方面其代謝產(chǎn)物使NH3超標(biāo)，另一方面加速了藥劑的分解，使空氣中的CS2濃度超標(biāo)；恢復(fù)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(fù)正常，空氣中的H2S濃度也大幅度降低，雖然仍存在其他細(xì)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(jié)論

（1）對(duì)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(fā)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(wěn)，經(jīng)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(jìn)水口附近，且水樣中存在細(xì)菌（BT）、未檢測(cè)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(dá)到減少沉淀池周邊環(huán)境H2S含量的目的，可以抑制其他細(xì)菌的繁殖，以減少NH3等其他惡臭氣體的產(chǎn)生，但在實(shí)際廢水處理中還有待進(jìn)一步改進(jìn)配方，以提高殺菌的廣譜性。