李国栋1 王岩2
1深圳市秦谷投资管理有限公司 518026；2长沙赛恩斯环保科技有限公司 410000
摘要：重金属螯合技术可用于含重金属废水的深度处理，去除废水中的重金属；反应过程中添加一系列辅助药剂可进一步降低废水的COD、S2-和色度等污染物。本文以甘肃陇南某选矿废水为处理对象，研究了选矿废水的净化效果，结果表明，重金属螯合技术辅助法对选矿废水具有优良的净化效果，出水指标可达到《铅、锌工业污染物排放标准》（GB25466-2010）的要求。
关键词：重金属螯合技术；选矿废水；COD
采选废水具有排放量大、污染物含量高、组分复杂的特点。目前矿业产业含COD的重金属废水处理最常用的方法是氢氧化钠或硫化中和沉淀法。它能快速去除废水中的金属离子，工艺过程简单。但由于选矿废水废水“成分复杂、浓度高、金属离子种类多、水量大、COD等污染物含量大”，传统化学沉淀法单一配位体无法实现废水中多金属的同时深度净化，传统的曝气法、化学氧化法也无法实现废水中COD的深度净化，出水重金属离子难以稳定达到国家排放标准、COD无法完全降解、易产生二次污染、净化水硬度高而无法实现达标排放和大规模回用。
重金属螯合技术作为国内外成熟技术种类，具有净化重金属高效、抗冲击负荷强、无二次污染、使用过程无需外加营养源的优势，净化过程中添加一定的氧化剂、絮凝剂等辅助药剂，对废水中的COD、S2-、氨氮、悬浮物等具有非常优越的处理效果。
1 黄药的物理化学性质
黄药作为最常用到一种选矿药剂，具有分子结构复杂、不易降解的特点。黄药学名为黄原酸盐，结构式为ROCSSMe，式中的R为烃基，Me为钠或者钾离子，使用最多的是丁基黄药。黄药是淡黄色粉末，常因含杂质而颜色较深，密度为1.3-1.7g/cm3，有刺激性气味，有一定的毒性，嗅觉值为0.005mg/L，易溶于水，并在水中解离；在酸性溶液中，黄原酸容易分解；在碱性溶液中，黄药易被氧化成双黄药或单硫代硫酸根；黄药的水溶液与空气接触生成醇：
ROCSSMe→ROCSS-+Me
ROCSS-+H2O→ROCSSH+OH-
ROCSSH→ROH+CS2
ROCSS-+CO2+H2O →ROH+CS2+HCO3-
2 试验部分
2.1 仪器与药剂
pHS-25型pH计，磁力搅拌器，移液管，COD检测仪，其他玻璃仪器；重金属螯合剂（专利产品），氧化剂（专利产品），絮凝剂（PAM），氢氧化钠，药剂均为分析纯。
2.2 废水来源
本次所取废水为甘肃陇南矿区某选矿废水，经检测，原水水质结果如下表1所示。
2.3试验药剂
COD值分析：国标重铬酸钾-硫酸亚铁铵滴定法；
氨氮的分析：纳氏试剂分光光度法；
重金属离子分析：原子吸收分光光度法；
As的分析：银盐分光光度法；
pH值采用数字酸度计进行测定。
2.4试验方法
试验方法：取300mL选矿废水置入500mL烧杯中，向烧杯中加入一定量的重金属螯合剂以及氧化剂，混合反应一定时间后，加入氢氧化钠调节至一定的pH值进行水解反应，然后加入少量絮凝剂进行絮凝反应，反应后废水过滤实现固液分离，实现COD、重金属、SS等污染物的深度脱除。过滤后取清液进行COD浓度的分析检测。
3 结果与讨论
3.1 氧化剂投加量对COD处理效果的影响
本次所取选矿废水的COD浓度为178.5mg/L，采用重金属螯合剂辅助法对其COD、重金属、SS等进行深度降解。为获取最佳的药剂投加量，设计了不同的条件试验，控制重金属螯合剂的加入量为0.5g/L，调整氧化剂投加量分别为0.4g/L、0.6g/L、0.8g/L、1.0g/L、1.2g/L，保证辅助法反应时间为40min。试验药剂投加量及处理结果如图1所示。
由图1可知，重金属螯合剂辅助法处理甘肃陇南矿区某选矿废水效果十分明显。其中氧化剂投加量对COD去除效果的影响较为明显，当控制重金属螯合剂投加量为0.5g/L，随着氧化剂的投加量从0.4g/L升高至1.2g/L，COD的降解效果迅速增强，最低降解至18.6mg/L。综合考虑去除效果，氧化剂的投加量可控制在0.6-0.8g/L。
3.2 重金属螯合剂投加量对COD处理效果的影响
针对甘肃陇南矿区某选矿废水，采用重金属螯合剂辅助法对其COD进行深度降解。根据3.1的结果，为进一步获取最佳的药剂投加量，设计了不同的条件试验。控制氧化剂的加入量为0.7g/L，调整重金属螯合剂投加量分别为0.3g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6g/L、0.7g/L，保证反应时间为40min。试验药剂投加量及处理结果如图2所示。
由图2可知，重金属螯合剂+氧化剂辅助法对甘肃陇南矿区某选矿废水的处理效果十分明显。当控制氧化剂投加量为0.7g/L，随着重金属螯合剂投加量的增加，COD的降解效果越来越好。当重金属螯合剂投加量为0.5g/L左右时，剩余COD可稳定在60mg/L以下。
3.3 反应时间对COD去除效果的影响
试验过程中观察反应时间对COD脱除效果的影响，控制重金属螯合剂和氧化剂用量分别为0.5g/L和0.7g/L条件下，调整辅助法反应的时间为10min至60min，不同反应时间下COD脱除效果如图3所示。
由图3可知，重金属螯合剂辅助法反应快速高效，当重金属螯合剂投加量为0.5g/L、氧化剂投加量为1.7g/L时，辅助法反应进行10min的COD去除率即达到了80%，进行30min即可将COD降解至35.9mg/L，COD去除率则达到了90%，再继续延长反应时间，COD降解效果增加的比较缓慢，说明辅助法反应进行30min左右即可。
3.4 最佳条件试验
针对甘肃陇南矿区某选矿废水，采用重金属螯合剂辅助法对其COD进行深度降解。根据以上条件试验的结果，得到了最佳的药剂投加量。在此基础上选择最佳条件试验进行验证，其中重金属螯合剂投加量为0.5g/L，氧化剂投加量为0.7g/L，反应时间30min。其COD、重金属、SS等指标污染物的处理结果如表2所示。
由表2可知，重金属螯合剂辅助法反应快速高效，在重金属螯合剂和氧化剂投加量为各组最佳条件时，辅助法反应30min，再投加少量氢氧化钠将pH值调整至10左右进行水解反应，最后投加絮凝剂进行絮凝反应，即可将COD稳定降解至50mg/L以下。
重金属螯合剂辅助法处理后重金属离子浓度进一步降低，重金属Cd、Pb、Zn、Cu、As离子浓度均降至0.01mg/L以下，处理效果优越，远远优于《铅、锌工业污染物排放标准》（GB25466-2010）中所规定的各污染物排放限值。在保证企业排水稳定达标的同时，亦可大大降低企业的重金属排放总量。
4 研究结论
经过反复试验论证，得到了以下结论：
1、重金属螯合剂辅助法技术处理甘肃陇南矿区某选矿废水效果良好，可稳定达标。在最优的条件下：重金属螯合剂的投加量为0.5kg/m3、氧化剂投加量为0.7kg/m3，能将废水中COD、SS以及重金属离子等污染物进行高效净化，重金属螯合剂辅助法处理后液中残余COD的浓度稳定降解至50mg/L以下；重金属离子及其他污染物浓度优于《铅、锌工业污染物排放标准》（GB25466-2010）中所规定的排放限值。
2、重金属螯合剂辅助法处理技术产生的渣量少，渣水分离效果好，出水SS低。
3、反应时间控制在30min即可，继续延长反应时间，效果更好。
4、重金属螯合剂辅助法处理技术净化高效、抗冲击负荷强、无二次污染，出水稳定可适用于处理各种采、选矿废水。
参考文献：
[1]P K Malik，S K Saha.Oxidation of direct dyes with hydrogen peroxide using ferrous ion as catalyst.Separation and Purification Technology，2003，31（3）：241-250.
[2]Pascual Vall.A radical approach to industrial wastewater.Water，2007.
[3]HU Li Song，HU Yu Qian，YU Xun Min.Removal and reclamation of copper ions by PSEP chelae resin[A].New York：Academic Press，Inc，2007.1567-1571.
[4]吉祥；王彩凤；恒芳；；高分子重金属絮凝剂在水处理中的研究与应用[J]；广州化学；2010年04期
[5]鲁栋梁；合成硫代氨基淀粉黄原酸盐及其对重金属离子吸附实验研究[D]；广西民族大学；2010年
[6]马前，张小龙.国内外重金属废水处理新技术的研究进展[J].环境工程学报，2007，（07）：10-14
[7]钟玉凤；吴少林；戴玉芬；张婷；朱振兴；；有机螯合剂在环境保护中的应用[A]；2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集（下卷）[C]；2007年
[8]胡钰倩，余训民，孙家寿.冶炼废水无害化和资源化的研究[J].武汉工程大学学报，2007，（02）：34-40.doi：10.3969/j.issn.1674-2869.2007.02.011.
[9]丁伟，曹国民，张大年.处理有机废水的BCB组合工艺申请（专利）号：200510024314.6
[10]陈小娟；重金属危险废物的药剂稳定化及其机理研究[D]；浙江工业大学；
论文作者:李国栋1,王岩2
论文发表刊物:《基层建设》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/9/10
标签：重金属论文; 合剂论文; 废水论文; 氧化剂论文; 陇南论文; 效果论文; 药剂论文; 《基层建设》2015年3期供稿论文;