WFRL-AO重慶市礦山污水處理設(shè)備

WFRL-AO重慶市礦山污水處理設(shè)備

　為了有效地浮選出有價礦物，鉛鋅硫化礦選礦廠在各個浮選階段均加入了一定量的有機(jī)巰基類捕收劑，這些有機(jī)巰基類捕收劑致使選礦作業(yè)廢水的成分復(fù)雜、有毒有害成分增多，若將這些大水量的選礦作業(yè)廢水直接排放，勢必對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重危害.因此，選礦作業(yè)廢水一般先排入尾礦庫中，在尾礦庫通過自然降解后再外排至周邊水體.盡管尾礦庫外排水的硫化物指標(biāo)達(dá)到了《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466—2010)的排放要求，但該標(biāo)準(zhǔn)并沒有提出關(guān)于尾礦庫外排水的揮發(fā)性有機(jī)硫化物(VOSCs)排放種類的要求，而揮發(fā)性有機(jī)硫化物會對水體周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響.VOSCs進(jìn)入大氣對流層后被氧化生成SO2，形成liu酸鹽，對區(qū)域酸沉降有較大影響，另外，多數(shù)含硫的有機(jī)物毒性很強(qiáng)，會危害人體健康.常見的VOSCs物質(zhì)如二硫化碳(CS2)、二甲基二硫醚(C2H6S2)和3，6-二甲基-1，2，4，5-四硫環(huán)己烷(C2H4S4)等因具有刺激性的惡臭氣味和極低的嗅閾值而受到人們的廣泛關(guān)注.但目前還未見到有關(guān)鉛鋅硫化礦礦山廢水中VOSCs組成特征及來源的研究.

　　人類活動所產(chǎn)生的人類排放，如化石燃料的燃燒、石化煉油行業(yè)的生產(chǎn)排放、城市污水處理廠、禽畜養(yǎng)殖場、垃圾填埋場和礦山行業(yè)等是VOSCs的重要來源.一部分VOSCs是生產(chǎn)過程中“跑冒滴漏”的排放，一部分是廢水中大量繁殖的厭氧微生物在進(jìn)行新陳代謝過程中產(chǎn)生的.國內(nèi)外對礦山行業(yè)中浮選廢水的VOSCs組成及來源的很少，Simpson等(2010)發(fā)現(xiàn)油砂在露天開采的過程中會有VOSCs排放.但這些研究僅對礦石開采過程中的VOSCs進(jìn)行分析，沒有摸清VOSCs在廢水中的組成特征，也沒有對選礦廢水和尾礦庫外排水中VOSCs進(jìn)行探討.因此，本研究以國內(nèi)某鉛鋅硫化礦作為研究對象，對其浮選過程及尾礦庫外排水中VOSCs的組成進(jìn)行系統(tǒng)研究，在獲得VOSCs組成特征的基礎(chǔ)上，分析各單元作業(yè)廢水及尾礦庫外排水中VOSCs的來源，以期為鉛鋅硫化礦浮選工藝改進(jìn)和尾礦庫外排水安全排放提供參考.

　　2 材料與方法(Materials and methods) 2.1 采樣點的布設(shè)

　　以國內(nèi)某鉛鋅硫化礦各選礦作業(yè)廢水及尾礦庫外排水作為研究對象，采樣點分布如圖 1所示.洗礦廢水為破碎洗礦作業(yè)出水;φ45 m濃密機(jī)溢流水為浮選作業(yè)混合水;φ 53 m濃密機(jī)溢流水為鋅尾濃縮作業(yè)出水;φ 30m濃密機(jī)溢流水為選硫作業(yè)后硫尾產(chǎn)品濃縮出水，是尾礦庫進(jìn)水水源.對上述4種作業(yè)廢水及尾礦庫外排水進(jìn)行采集，用采水器采集采樣點水樣，裝于25 L聚乙烯水桶并帶回實驗室.同時，收集選礦作業(yè)過程中投加的工業(yè)用浮選藥劑，真空密封帶回實驗室用于研究自然降解特性.

　　　2.2 樣品處理與分析

　　采用QJ-8001Y臭氧發(fā)生器(5 g · h-1)對尾礦庫外排水與各單元作業(yè)廢水進(jìn)行臭氧氧化處理，臭氧濃度為40 mg · L-1，水樣放置在自制玻璃圓柱反應(yīng)器中(總體積3.5 L，有效液體體積3 L)，臭氧從反應(yīng)器底部曝氣盤以鼓泡方式通入水樣中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程維持在25 ℃左右，總?cè)芋w積保持在水樣體積10%以下.當(dāng)水樣總有機(jī)碳(TOC)、pH和liu酸根離子(SO2-4)濃度趨向穩(wěn)定時停止反應(yīng)，并對水樣臭氧氧化處理前后TOC、pH和SO2-4濃度進(jìn)行觀察.根據(jù)臭氧處理前后SO2-4濃度增量，通過摩爾質(zhì)量公式推算水中低價態(tài)硫(價態(tài)小于+6)濃度，同時與無機(jī)硫化物的濃度測定值進(jìn)行對比.

　　取尾礦庫外排水原水與各單元作業(yè)廢水原水使用Stratum PTC 吹掃-捕集樣品濃縮器(美國特利丹公司)進(jìn)行樣品濃縮，然后注入GC7890A/5975CMSD氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國安捷倫公司)進(jìn)行分析，觀察尾礦庫進(jìn)水與外排水中揮發(fā)性有機(jī)硫化物變化情況.

　　以純凈水為溶劑，分別配制藥劑質(zhì)量濃度為100 mg · L-1的丁基二硫代碳酸鈉(n-BX)、二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC)、腐殖酸鈉(SH)和*油溶液，藥劑溶液置于相對濕度75%、周邊平均溫度28 ℃、敞開明亮光照環(huán)境下進(jìn)行自然降解試驗.當(dāng)4種浮選藥劑水溶液自然降解率達(dá)到*時，取水樣使用Stratum PTC 吹掃-捕集樣品濃縮器(美國特利丹公司)進(jìn)行樣品濃縮，然后注入GC7890A/5975CMSD氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國安捷倫公司)進(jìn)行分析.

　　其中，pH測定方法參照《水質(zhì) pH值的測定玻璃電極法(GB/T6920—1986)》;水質(zhì)中無機(jī)硫化物濃度測定方法參照《水質(zhì)硫化物的測定碘量法(HJ/T60—2000)》;liu酸根離子(SO2-4)經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后用882型離子色譜儀(瑞士萬通公司)測定;總有機(jī)碳(TOC)經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后用TOC-V CPH總有機(jī)碳分析儀(日本津島公司)測定;自然降解過程中浮選藥劑的濃度采用紫外分光光度法測定;GC色譜柱為:30 m×250 μm×0.25 μm HP-5MS彈性石英毛細(xì)管柱，柱始溫40 ℃，以5 ℃ · min-1升至100 ℃，以15 ℃ · min-1升至280 ℃，再以30 ℃ · min-1升至330 ℃;載氣為氦氣，流速為2.20 mL · min-1.MS為電子電離源(EI);離子化能量70 eV，離子源溫度為230 ℃，接口溫度為300 ℃，質(zhì)量掃描范圍20~550 amu.

　　3 結(jié)果與討論(Results and discussion) 3.1 浮選廢水中的VOSCs組成及來源分析 3.1.1 各單元作業(yè)廢水中低價態(tài)硫的存在形式

　　各單元作業(yè)廢水經(jīng)臭氧氧化處理30 min后，pH、TOC、SO2-4濃度變化情況見表 1.各作業(yè)出水經(jīng)過臭氧持續(xù)處理后，各單位作業(yè)廢水pH均下降至2.20左右，洗礦廢水、φ45 m濃密機(jī)溢流水、φ53 m濃密機(jī)溢流水、φ30 m濃密機(jī)溢流水TOC去除率分別是8.83%、10.55%、10.79%、2.96%，說明臭氧氧化處理后各單位作業(yè)廢水中仍含有部分難降解有機(jī)物.

　　5 展望(Prospects)

　　本研究中尾礦庫水體中的兼性異養(yǎng)微生物、厭氧自養(yǎng)型微生物在自身新陳代謝的過程中消耗CS2生成C2H4S4，其代謝機(jī)理及菌種鑒定和篩選仍然需要進(jìn)一步探討.同時，根據(jù)鉛鋅硫化礦浮選廢水及尾礦庫外排水中VOSCs的組成特征和來源解析，針對鉛鋅硫化礦浮選工藝改進(jìn)提出以下幾點建議：

　　1)根據(jù)實際情況減少并控制丁基二硫代碳酸鈉(n-BX)、二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC)、腐殖酸鈉(SH)的藥劑用量，或選用新型浮選藥劑和新型浮選工藝，以期減少浮選藥劑自然降解產(chǎn)物對浮選廢水VOSCs的貢獻(xiàn).

　　2)建議采用曝氣吹脫的方式處理浮選工藝中的回用水，利用CS2易揮發(fā)性進(jìn)行強(qiáng)制吹脫收集并進(jìn)行處理，減少VOSCs對浮選廢水回用系統(tǒng)的負(fù)荷.

　　3)浮選廢水在進(jìn)入尾礦庫前進(jìn)行曝氣吹脫，減少進(jìn)入尾礦庫廢水中CS2濃度和總量，同時提高尾礦庫水體的溶解氧含量，提高尾礦庫水體中微生物對有機(jī)污染物的礦化效率.