混凝吸附法处理铅锌硫化矿选矿废水实验研究

    随着目前国家对矿山环保的日益重视，如何有效处理利用选矿废水是矿山的一个重要课题。选厂废水排放量大，水中重金属离子浓度、固体悬浮物浓度和化学需氧量等各项指标均大大超过国家排放标准，对选厂周边环境造成很大的影响。本文针对选矿厂废水处理题，重点研究了选矿废水混凝处理，然 后活性炭吸附的方法，处理后的废水各项水质指标达到了国家矿山废水排放标准，此法不仅解决了矿山废水的外排问题， 还合理的回用净化废水 ，使矿山进一步向环保友好型企业迈出了坚实的一步。 

    一、试验方法与材料

    （一）试验原料

    选矿废水取自选矿车间，水质分析见表1。

表 1

   （二）试验试剂、设备

    试验试剂：聚合硫酸铁 ,聚合氯化铝，聚丙烯酰胺，Al₂(SO4)₃·18H₂0（明矾），粉末活性炭，颗粒活性炭。 

    试验设备：COD快速测定仪，721—型分光光度计，加热磁力搅拌器， P H一3型精密pH计，光电分析天平，原子吸收光谱仪。

    监测方法：金属离子浓度—原子吸收法，化学需 氧量(C0D)—重铬酸钾法，浊度—分光光度法，固体悬浮物浓度(SS)—称重法。 

    二、试验结果与分析

    （一）混凝剂效果比较试验

    取一组500mL的选矿废水,在不调整原废水的PH值条件下于室 温加入不同种类、不同剂量的絮凝剂，先快速搅拌1min(250r／min)，再 慢速搅拌5min(50—80r／min)，静置30min后取上清液测定剩余浊度 。处理效果见表2。

表 2

    由表 2可看出，聚合硫酸铁在不调pH值的情况下，混凝效果并不理想，这是因为其混凝的最佳PH值没有达到,采用聚合氯化铝或明矾的混凝效果比较好，水合铝离子发生配位的水分子离解，可产生多种羟基铝离子，并形成多核羟基化合物,它们不但可以中和胶体表面所带负电荷 ，还可在其聚合度较高时，使胶体颗粒架桥连接起来，这种形态的凝聚作用最强,由于聚合氯化铝中的氯离子影响废水COD的测定,加上从成本角度考虑,采用明矾作为混凝剂较为合理，其最佳用量为30mg／L。

    聚丙烯酰胺PAM是一种有机高分子絮凝剂，它对去除悬浮物颗粒有较好的效果,且不受p H和金属离子的影响,其分子链中基团可在较远的各个颗粒间形成聚合物桥,因而能大大加速混凝絮状物的形成和沉淀,又因其分子量高分子在水中的伸展度大，更有利于两个带负电胶粒颗粒之间越过势能峰并将其桥连起来,若先加入一定量的明矾，后加入 PAM，最初是明矾的电荷中和作用，使高浓度原水中的表面电荷中和到一定程度，胶体间排斥能减弱，而增多了相互的碰撞次数，以后再加入PAM， 使被部分中和的胶粒迅速被吸附和桥联，形成絮凝体。试验是在明矾的最佳投人量(30mg／L )的条件下进行，其余条件同试验 （一） ， 试验结果见表 3 

表 3

    由表3可知少量PAM的加入，进一步提高了废水的混凝处理效果， 但 由于其是有机高分子，导致水中COD值略有上升，生产中，将混凝处理效果的变化和 COD 值的增加结合考虑，试验中采用PAM的投入量 0.2mg／L。

   按前所述最佳条件下加人混凝剂后，在废水中形成大量絮凝体需静置沉降,在不同时间取上清液作浊度分析，制成浊度与静置沉降时间曲线，见下图：

    由此曲线可以看出，随着时间的增长，浊度去除率缓慢上升，从20 min开始，曲线斜率有大的增加，浊度去除率增长很快，而30min以后，曲线几乎为平直，浊度去除率几乎没有发生变化，在此，确立混凝后的静置时间为30min。

    虽然经明矾、PAM混凝沉淀后的出水的固体悬浮物和金属离子浓度比较低，为lmg／L左右，但COD含量仍然比较高，为390-420 mg／L，不仅未达到国家排放标准，而且由于废水中的剩余药剂浓度高，返回使用时会影响选矿指标，因此混凝沉淀后的出水必须作进一步的处理后才能排放或者返 回选矿流程使用。本试验重点研究了采用活性炭作吸附剂的处理效果，将混凝后的水分别加入不同种类、不同量的 活性炭，慢速搅拌(100r／min)吸附30 min，试验结果见表4

    由表4可以看出，随着活性炭量的增加，水中的有机物含量大幅度降低，活性炭吸附后废水除了 COD略高一点外，其余基本上达到国家排放标准，由于粉末活性炭的粒径较小，在溶液中分布均匀，吸附表面积较大，其吸附效果好于颗粒活性炭，特别是对液中的起泡剂有较好的吸附效果，使其起泡性有明显降低，从其用量上可看出，达到同样的消泡效果，粉末活性炭的用量比颗粒活性炭的用量少，其最佳用量的质量分数为50×10^一6。

    选矿废水经过明矾(30mg／L )、PAM(O.2mg／L)混凝沉淀,然后用粉末活性炭(50mg／L )净化后，达到国家工业废水排放标准，该法流程筒单，效果好，具有广泛的工业应用前景。