磨礦含砷廢水處理技術(shù)
近幾年，為從難處理金礦中高效地回收金，選礦工藝一般采用生物氧化法預(yù)處理含砷金精礦。根據(jù)金精礦性質(zhì)和氰化工藝的要求，經(jīng)生物氧化處理后形成的氧化渣需進(jìn)行再磨礦，才能使其粒度達(dá)到氰化工藝的要求。在磨礦工藝中會(huì)產(chǎn)生一定量的廢水，該廢水呈酸性，同時(shí)含有少量的As3+和COD等，需選用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行處理，使其達(dá)到《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB21/1627—2008）后統(tǒng)一排放。本研究根據(jù)廢水的組成并考慮處理成本及處理效果，分別采用活性炭靜態(tài)吸附法和空氣-活性炭催化氧化法對(duì)磨礦含砷廢水進(jìn)行了處理，研究了2種方法對(duì)磨礦含砷廢水的處理效果及影響因素，以尋找處理磨礦含砷廢水的有效方法，使該類廢水經(jīng)處理后能夠達(dá)標(biāo)排放。
1試驗(yàn)材料、儀器及裝置
1.1試驗(yàn)材料
試驗(yàn)廢水為某金業(yè)有限責(zé)任公司磨礦工藝產(chǎn)生的廢水，其水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。
表1磨礦廢水水質(zhì)及排放指標(biāo)
本試驗(yàn)活性炭選擇煤質(zhì)活性炭和椰殼活性炭，椰殼活性炭來(lái)源于鞏義某活性炭制造廠，煤質(zhì)活性炭來(lái)源于梅河口某炭業(yè)有限公司。
1.2試驗(yàn)儀器
5B-1型COD快速測(cè)定儀，蘭州連華環(huán)保科技有限公司；UV-1700紫外分光光度計(jì)，島津；Z-800原子吸收分光光度計(jì)、LMTA2.4pH計(jì)，北京科創(chuàng)海光儀器有限公司。
1.3試驗(yàn)裝置
活性炭靜態(tài)吸附試驗(yàn)裝置如圖1所示，催化氧化試驗(yàn)裝置如圖2所示。
試驗(yàn)均采用DN40有機(jī)玻璃管作吸附柱；钚蕴快o態(tài)吸附試驗(yàn)吸附柱炭層有效高度為420mm，采用底部進(jìn)水，頂部出水的方式，通過(guò)蠕動(dòng)泵將廢水送入充滿活性炭的柱體。試驗(yàn)中，調(diào)節(jié)廢水流量為200mL/h，廢水在柱體停留時(shí)間為1.0h。
催化氧化試驗(yàn)吸附柱炭層高度為520mm。廢水從裝有活性炭的吸附柱頂部噴淋，流經(jīng)活性炭吸附柱，與柱體底部通入的空氣逆向接觸。經(jīng)吸附和空氣氧化后的廢水從柱體底部流出，空氣從柱體頂部排出。視試驗(yàn)狀況適時(shí)調(diào)整進(jìn)氣量，防止液泛發(fā)生。
2磨礦廢水處理試驗(yàn)研究
2.1活性炭靜態(tài)吸附試驗(yàn)
活性炭表面具有發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，是一種非常優(yōu)良的吸附劑。
分別稱取340g煤質(zhì)活性炭和椰殼活性炭裝入吸附柱中，進(jìn)行活性炭靜態(tài)吸附試驗(yàn)，每隔1h分析出水水質(zhì)。不同種類活性炭對(duì)廢水中總砷的去除效果如圖3所示。
由圖3可知，煤質(zhì)活性炭在1h內(nèi)對(duì)砷的吸附很快，當(dāng)達(dá)到6h時(shí)，吸附趨于穩(wěn)定，總砷去除率可達(dá)90%以上；椰殼活性炭對(duì)總砷的吸附在2h時(shí)即達(dá)到平衡，總砷去除率為85%，吸附性能低于煤質(zhì)活性炭。經(jīng)2種活性炭吸附后的出水中的總砷濃度高于排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。說(shuō)明活性炭對(duì)砷的選擇吸附能力較差，去除效果一般。對(duì)此，對(duì)其進(jìn)行改良，采用空氣-活性炭催化氧化法進(jìn)行試驗(yàn)。
圖3不同種類活性炭對(duì)總砷的去除效果
2.2空氣-活性炭催化氧化試驗(yàn)
空氣-活性炭催化氧化法的機(jī)理是首先利用活性炭吸附廢水中的污染物，再利用空氣作為氧化劑與活性炭表面所吸附的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，低價(jià)態(tài)的金屬離子被氧化為高價(jià)態(tài)被活性炭吸附，其中As3+被氧化為As5+，有機(jī)物質(zhì)則被氧化為二氧化碳和水而得以去除。
2.2.1空氣流量的影響
稱取400g煤質(zhì)活性炭裝入吸附柱中，調(diào)節(jié)空氣流量分別為0.04、0.08、0.40m3/h，在廢水流量為200mL/h的條件下，進(jìn)行空氣-活性炭催化氧化試驗(yàn)，考察空氣流量對(duì)處理效果的影響，結(jié)果如圖4所示。
圖4空氣流量對(duì)砷的去除的影響
由圖4可知，當(dāng)空氣流量由0.04m3/h升至0.40m3/h時(shí)，處理出水中的總砷質(zhì)量濃度僅由0.089mg/L降至0.066mg/L，出水總砷濃度仍高于排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。由此可以看出，單一的空氣-活性炭催化氧化法對(duì)總砷的去除不明顯。
2.2.2pH的影響
由于單一空氣-活性炭催化氧化法對(duì)廢水中砷的去除不明顯，需要對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理。研究表明，活性炭在強(qiáng)酸性條件下，吸附活性增加。因此，向廢水中加入一定量的酸，調(diào)節(jié)廢水為強(qiáng)酸性。
取若干升廢水，加入濃硫酸調(diào)節(jié)廢水pH至3.2（濃硫酸投加量為0.1mL/L）。稱取400g煤質(zhì)活性炭裝入吸附柱中，在廢水流量為200mL/h，空氣流量為0.04m3/h的條件下，考察了廢水中加酸和不加酸情況下空氣-活性炭催化氧化法對(duì)廢水的處理效果，結(jié)果如圖5、圖6所示。
由圖5可知，經(jīng)過(guò)酸化預(yù)處理的廢水，再經(jīng)空氣-活性炭催化氧化法處理后，廢水中的總砷可由初始的0.485mg/L降至0.03mg/L，總砷去除率可達(dá)94%，處理后廢水中的總砷低于排放標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的0.05mg/L。探其原因，可能是經(jīng)空氣-活性炭催化氧化法處理后As3+被氧化為高價(jià)態(tài)的As5+，又因?yàn)樗峄鹆嘶钚蕴勘砻嫜趸，加?qiáng)了對(duì)As5+的吸附，從而提高了對(duì)As3+的去除率。
由圖6可知，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為1h時(shí)，廢水中加酸和不加酸情況下，空氣-活性炭催化氧化法均可使廢水COD降低至10mg/L左右。但隨著吸附過(guò)程的進(jìn)行，經(jīng)單一空氣-活性炭催化氧化法處理出水中的COD不斷上升，而先經(jīng)過(guò)酸化預(yù)處理，再經(jīng)空氣-活性炭催化氧化法處理后的出水COD隨著反應(yīng)過(guò)程的進(jìn)行基本保持不變，且其出水COD低于單一空氣-活性炭催化氧化法。
3結(jié)論
對(duì)磨礦含砷廢水的處理，由于活性炭靜態(tài)吸附法主要是依靠范德華力的作用對(duì)總砷進(jìn)行吸附去除，總砷去除率相對(duì)較低，出水總砷濃度超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此，該方法難以在生產(chǎn)中應(yīng)用。
采用空氣-活性炭催化氧化法，一部分低價(jià)態(tài)的As3+會(huì)轉(zhuǎn)變成As5+，增強(qiáng)了靜電作用，對(duì)提高總砷的去除有一定幫助，但總砷去除率的提高并不明顯。
而經(jīng)酸化預(yù)處理后，再進(jìn)行空氣-活性炭催化氧化處理，不僅增強(qiáng)了靜電吸附，而且因活性炭表面受到氧化作用，表面活性增強(qiáng)，二者的迭加作用使廢水中的總砷由初始的0.485mg/L降至0.03mg/L，總砷去除率高達(dá)94%。處理后廢水中的總砷、COD均低于排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。對(duì)吸附飽和的活性炭通過(guò)再生，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，可有效降低處理成本。因此，采用酸化預(yù)處理+空氣-活性炭催化氧化法處理磨礦含砷廢水具有很好的應(yīng)用前景。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
