黄金矿山井下废水处理试验研究

彭新平

（湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100）

黄金矿山井下废水处理试验研究

彭新平

（湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100）

以某黄金矿山井下废水为研究对象，进行了混凝、超声强化混凝处理和氧化处理试验研究，结果表明铁系混凝剂SF去除砷、锑效果最好，砷和锑去除率分别达99.81%和91.84%以上；超声强化混凝处理可有效提高锑除去效果；二氧化氯在低pH值条件下去除氰化物效果好，超声强化混凝和氧化可以作为该井下废水处理的主要工艺单元。

井下废水；锑；混凝；超声

我国是黄金生产大国，金在矿石中的品位较低，并常与铅、锑、砷伴生，黄金矿山开采过程中通常需要进行地下开采，采矿废水指矿山开采过程所形成的废水，地下采掘工程废水主要来源于蓄水层涌入或渗入矿井的水和地表降水、采矿工艺过程生产的废水等，即通常所谓的井下废水，一般含有铅、锌、砷、锑等重金属及悬浮物等污染因子，直接排放会造成矿区环境污染，需要处理达标后排放。据《矿井水利用发展规划》（发改环资［2013］118号），我国提倡将矿井水进行处理后，用作工业用水、环境绿化和农业用水、生活饮用水和矿泉水等水产品，提高水资源利用率，有利于缓解缺水地区水资源短缺的问题。

1 废水来源与水质

1.1 废水来源

某黄金矿山矿区位于西北缺水地区，采取地下开采方式，实施尾砂充填，采选生产规模为2 000 t／d。由于矿藏属于含砷锑金矿，矿石和尾砂中的砷、锑易于溶于水，易于溶解进入到井下涌水中，导致井下废水含砷、锑等重金属浓度高，据了解，该矿区历史上曾进行过氰化提金作业，废渣没有得到有效安全处置，废渣渗滤液渗入地下进入地下水中，导致井下废水中氰化物浓度高，目前该井下废水产生量在2 250 m3／d左右。

1.2 废水水质

对井下废水进行取样检测，结果见表1。

表1 井下废水水质情况mg／L

由表1可以看出，该井下废水pH值呈中性，含有砷、铅、锑等重金属及氟、氰化物，其中砷、氰化物、悬浮物等指标超过《污水综合排放标准》（GB8978－1996），砷、铅、锑及氟、氰化物、COD等指标均超过《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）Ⅱ类水质标准。

2 试验仪器和试剂

2.1 试验仪器

试验研究采用的仪器与设备主要有：DJ－1型电动搅拌器（江苏自动化仪器厂产）；HP－111L型电磁振动式空气泵（浙江森森实业有限公司产）；PHS－3C型单极式pH计（上海康仪仪器有限公司产）；ZR4－6混凝试验搅拌机（深圳中润水工业技术发展有限公司产）；YP102N型电子天平（上海精密科学仪器有限公司产）；超声波试验仪（株洲兴民科技有限公司产）等。

2.2 试验试剂

试验研究采用的试剂主要有：氧化钙（石灰，化学纯，天津市科密欧化学试剂中心产）；生物制剂（工业品，长沙赛恩斯环保科技有限公司产）；聚合硫酸铝铁（工业品，长沙宏福环保技术有限公司产）；聚丙烯酰胺，工业品；稳定化二氧化氯，民用品（潍坊华实药业有限公司产）；混凝剂SF（自制）等。

3 试验原理与方法

3.1 试验原理

目前，工业废水中砷、锑的去除，常用石灰法、石灰－硫酸亚铁法等［1～4］；COD、氰化物的去除，常用混凝法、氧化法；近年来超声波在废水处理领域中得到大量研究和应用。

废水中的砷主要以砷酸和亚砷酸及其盐的形式存在，当向废水中投加Fe2＋并鼓入空气时，砷将反应生成难溶的砷酸铁和亚砷酸铁沉淀；锑亦类似，主要存在以下反应：

3.2 试验方法

3.2.1 絮凝沉降试验

各取1 L废水，在ZR4－6混凝试验搅拌机上进行絮凝沉降试验，分别加入不同絮凝剂，搅拌速度设置为250 r／min，搅拌时间为30 min，搅拌完成后静置60 min，取上清水测砷和锑。

3.2.2 曝气絮凝沉降试验

各取1 L废水，分别加入不同剂量的混凝剂SF，采用HP－111L型电磁振动式空气泵曝气60 min，再用DJ－1型电动搅拌器进行搅拌，并投加PAM1 mg／L，搅拌速度设置为250 r／min，搅拌时间为5 min，搅拌完成后，静置60 min后取上清水测砷、锑。

3.2.3 超声强化絮凝沉降试验

各取1 L废水，分别加入不同剂量的混凝剂SF，采用超声波试验仪进行超声处理3～5 min，再用DJ－1型电动搅拌器进行搅拌，并投加PAM1 mg／L，搅拌速度设置为250 r／min，搅拌时间为5 min，搅拌完成后，静置60 min后取上清水测砷、锑。

3.2.4 氧化条件试验

采用二氧化氯作氧化剂，对超声强化混凝处理水进行氧化处理，调处理水pH值至7～9，再加入不同剂量的二氧化氯，用DJ－1型电动搅拌器搅拌30 min，静置60 min后取上清水测定氰含量。

4 结果与讨论

4.1 混凝剂种类对砷、锑去除率的影响

混凝剂种类对砷、锑去除的影响试验结果如图1所示，对于除砷，钙系和铁系混凝剂均表现出优异的除砷效果，铝系混凝剂除砷效果较差；对于除锑，铁系混凝剂表现优异，其中混凝剂SF除锑效果最好，钙系次之，铝系混凝剂除锑效果较差；综合而论，混凝剂SF除砷和锑效果最好，砷和锑去除率分别达99.81%和91.84%。

图1 混凝剂种类对砷、锑去除率的影响

4.2 混凝剂SF投加量对砷、锑去除的影响

混凝剂SF投加量对砷、锑去除的影响试验结果如图2所示，使用混凝剂SF可以获得良好的脱锑效果，随混凝剂SF投加量增加，残留的锑浓度快速下降，当混凝剂SF投加量达到1.8 g／L以上时，处理水中残留锑低于0.01 mg／L，远低于《污水综合排放标准》（GB 8978－1996）规定的限值。

图2 混凝剂投加量与残余锑浓度的关系

混凝剂SF投加量与锑去除率的关系如图3所示，随着混凝剂SF投加量增加，脱锑效率快速提高，当混凝剂SF投加量达到1.5 g／L以上时，脱锑效率提高缓慢，并保持最高水平。

图3 混凝剂投加量与锑去除率的关系

4.3 超声处理时间对锑脱除的影响

超声处理时间对锑脱除的影响如图4所示，随超声处理时间延长，处理水中残余锑浓度逐步降低，当混凝剂SF投加量1.8 g／L，超声处理时间达4 min时，处理水中残留锑低于0.005 mg／L，达到《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）Ⅱ类水质标准限值要求。

图4 超声处理与残余锑浓度关系

4.4 氧化剂对氰除去的影响

氧化剂对氰除去的影响如图5所示，二氧化氯可有效去除前段混凝处理水中残留的CN－、COD，在较低pH条件下，跟有利于氰化物的氧化脱除，当向混凝处理水中投加二氧化氯5～10 mg／L，可使处理水中氰化物和COD达到相应排放标准要求。

图5 二氧化氯投加量与残余氰浓度关系

5 结 论

1.该金矿井下废水含有砷、铅、镉、锑等重金属及氟、氰化物等污染物，需要对井下废水进行处理，才能实现达标排放。

2.铁系混凝剂SF具有良好除砷、锑效果，砷和锑去除率分别达99.81%和91.84%以上；超声强化处理可有效提高锑除去效果；二氧化氯在低pH值条件下去除氰化物效果好。

3.超声强化混凝和氧化处理可以作为该井下废水处理的主要工艺单元。

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［4］ 罗津新.石墨炉原子吸收法测定水和废水中微量锑［J］.广州环境科学，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，高级工程师，主要从事废水处理及资源综合利用研究工作。

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.