选矿废水中COD氧化处理效果研究

黄家新，罗郑琼，戴 汛，贵一夫

（江西铜业集团公司 城门山铜矿，江西 九江 332100）

1 引言

某铜矿山在进行选矿的过程中，添加了一些有机物比如黄药、二号油和六偏磷酸钠等等；利用这些有机物进行矿物和杂质的分选。选矿作业产生的废水整体呈现出中性特质，其中硫化矿呈现出酸性，黄药以及六偏磷酸钠呈现出碱性特征。在中性条件下Zn、Fe 等金属会在尾矿库中自然氧化沉淀，但在短时间内选矿药剂无法进行有效的分解，因此外排废水中的污染物主要是残留药剂形成的COD（化学需氧量）。为了保证外排水的达标排放，需对化学需氧量浓度进行有效控制。

目前，国内外对选矿废水中COD的处理有自然沉降净化法［1］、混凝沉淀法［2］、中和法［3］、微生物降解法［4］、氧化法［5］等。自然沉降法易受外界条件影响；微生物降解法具有高效降解效果、无二次污染，但是操作较复杂［6］；氧化法处理工艺有着流程简单，反应速率快，处理药剂种类较少，工艺参数控制稳定等特点。

2 实验部分

2.1 曝气氧化降解实验

实验取选矿废水3桶，经检测其COD浓度范围为50～60mg/L，pH为7左右，并且无重金属无硫化物超标。分别在桶密闭、桶自然敞口、桶内持续曝气等三种环境下进行，定时检测桶内水的COD浓度变化情况。

2.2 不同氧化剂氧化降解实验

取选定量的矿废水，加入次氯酸钙粉末、次氯酸钠溶液、双氧水、高锰酸钾、氯酸钾等强氧化剂，监测分析水中COD浓度变化情况以及添加氧化剂后COD浓度随时间变化情况。

2.3 检测方法

水样的主要测定项目为COD、pH、水温，其中COD测定方法参照《水质 化学需氧量快速消解分光光度法（HJ/T399-2007）》，pH测定方法参照《水质pH值的测定 玻璃电极法（GB/T6920-1986）》。

3 结果分析与讨论

3.1 曝气实验结果分析

在封闭、自然敞口、持续曝气这三种环境下，定时检测COD浓度情况见表1。

表1 曝气实验各条件下COD变化情况

实验结果显示这三种环境条件下，COD没有明显变化趋势，浓度值基本保持不变。表明尾矿库废水在自然环境或者单曝气环境下，空气对水体COD无明显氧化能力，降解效果不明显。

3.2 添加不同强氧化剂实验

在定量选矿废水中加入次氯酸钙粉末、次氯酸钠溶液、双氧水、高锰酸钾、氯酸钾等氧化剂各水体的COD浓度变化情况见表2。

实验结果显示：

（1）废水中加入高锰酸钾对COD浓度没有明显变化；

（2）加入双氧水后，COD浓度明显呈10倍浓度增加，其原因可能是双氧水将水体中不可溶有机碳氧化为可溶性有机碳；

（3）废水中加入少量次氯酸钠后，COD浓度无明显变化趋势；且当次氯酸钠加入量超过10mL/L，次氯酸钙加入量超过1g/L,COD浓度出现增加，原因可能是废水中氯离子增加，干扰了COD浓度的测定，同时也将部分不可溶有机碳转化为可溶性有机碳；

（4）废水中加入氯酸钾溶液，COD浓度出现降低趋势，且其效果较为明显。

表2 添加不同强氧化剂氧化效果情况

表2数据显示，废水中加入氯酸钾溶液，其效果较为明显，当添加量在0.5g/L、反应时间为1h时去除率已经达到30.3%，当添加量1g/L时去除率为31.3%。继续增加氯酸钾的量，COD去除率不再明显变化，可以认定0.5g/L已是过量添加浓度。

因此针对氯酸钾做了添加量与去除率的实验。

表3 添加不同浓度氯酸钾及反应时间对废水COD浓度去除效果的影响

表4 添加不同浓度氯酸钠及反应时间对废水COD浓度去除效果的影响

图1 添加不同浓度氯酸钾及反应时间对废水COD浓度去除效果的影响

表3、图1实验结果显示，废水中加入氯酸钾为0.3g/L、0.4g/L时，反应时间为5min后，降解率分别为15.26%、18.78%，反应时间为10min后，降解率分别为20.16%、23.52%，去除率比表2实验效果小，其原因可能是氯酸钾的溶解度较差，造成反应速度慢，氧化反应不充分，因此我们用溶解度较好的氯酸钠替代氯酸钾进行了对比实验。

表4、图2试验结果显示，废水中加入氯酸钠后COD有明显降解趋势。加入后1min COD降解率趋于稳定；加入量对COD的降解呈现正向降解趋势，当加入量为0.2g/L，COD降解率达到20%以上；加入量为0.3g/L，COD降解率达到24%以上；加入量为0.4g/L，COD降解率达到32%以上，之后继续增加氯酸钠的量，COD降解率不再明显变化。

图2 添加不同浓度氯酸钠及反应时间对废水COD浓度去除效果的影响

4 结语

氯酸钠对选矿废水中有机物的降解效果较其他氧化剂好，并且反应迅速，有一定的去除效果，实验最高可达32%。双氧水和次氯酸钙加入使水中COD浓度显著升高，可能是氧化过程中优先对难溶有机物进行氧化分解，大分子的有机物变成可溶性小分子有机物，增加水中COD浓度。

改革工艺，尽量减少选矿药剂的使用，减少选矿过程中的污染物的产生，特别是对有机药剂的使用进行筛选或替代使用。对尾矿废水中的有机物采取有效的控制措施，消除潜在的环境因素。

根据废水水质的实际情况和处理后的走向决定废水处理方法，积极开发和采用有效的治理技术，加强各方法间的联合使用，将有机物的降解方法联合用于废水的整体处理工艺中，制定合理的流程组合，提高处理效率。

废水中有机物的降解方法需要更加深入的实验研究，寻找降解效果更好的氧化剂，结合选矿废水处理的实际情况，提高降解效率将是后一步实验方向。