方向青

(西安航空學院能源與建筑學院，陜西 西安 710077)

環(huán) 保

有色金屬礦山廢水中重金屬深度處理技術的研究

方向青

(西安航空學院能源與建筑學院，陜西 西安 710077)

通過研究，對有色金屬礦山重金屬廢水深度的處理技術進行了綜合性的分析，核心目的是通過技術項目的優(yōu)化，有效治理有色金屬礦山重金屬廢水的處理問題，提升重金屬元素的處理效果，滿足廢水深度的處理技術，為環(huán)境的科學治理提供穩(wěn)定支持。

有色金屬；礦山重金屬；廢水深度處理；技術研究

在社會經(jīng)濟運行及發(fā)展的背景下，不同有色金屬冶金廠的污水排放技術得到了人們的廣泛關注，經(jīng)過統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，我國主要的67條河流中，有89.2%的河流在不同程度上受到了污染，其中重金屬元素嚴重超過了正常的范圍，如果這種問題不能得到及時處理，當中技術排放在河流時，會對海洋造成嚴重的污染。對于以往的有色金屬礦山重金屬廢水處理記住而言，其主要采用了膜處理技術，主要是在防治中通過聚乙烯醇縮丁醛中的空纖維進行膜和絡合劑的使用，從而達到污染物的處理，雖然這種對污染物截留的方式可以增大截留率，但是對于重金屬元素治理效果并不明顯。因此，在下降的有色金屬礦山金屬廢水深度處理的過程中，需要將河水污染現(xiàn)狀進行綜合性的分析，總結(jié)系統(tǒng)性的處理技術，提升河流污染的治理效果。

1 有色金屬礦山重金屬廢水深度處理技術

1.1 膜分離技術分析

對于膜分離技術而言，在技術運用中具有無添加劑的化學試劑運用特點，這種技術逐漸成為廢水治理中較為成熟的方式，通過膜分離技術的研究，可以根據(jù)半透膜孔徑的大小，實現(xiàn)反滲透膜、電滲析、微濾膜等技術的綜合性運用。例如，在膜分離技術運用的過程中，采用NF、RO的方法，可以對污水進行冶煉處理，并在試驗之后發(fā)現(xiàn)其深度處理之后的Ca2+以及Mg2+離子的濃度逐漸降低，其中水質(zhì)的整體標準可以充分滿足《循環(huán)冷卻水的水質(zhì)標準》，而且，在連續(xù)的試驗中并沒有發(fā)現(xiàn)膜表面發(fā)生污染的問題。所以可以發(fā)現(xiàn)，通過膜分離技術的運用，可以對含重金屬廢液進行深度的處理，而且可以達到重金屬去除的最終目的，同時，也可以將Ca2+、Mg2+等離子進行合理去除，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，并在此基礎上優(yōu)化重金屬廢水的深度化處理技術，完善污染技術的處理水平[1]。

1.2 電化學法技術分析

對于電化學法而言，主要是在電場作用下金屬電極所產(chǎn)生陽離子進入水體的現(xiàn)象，在整個過程中會發(fā)生一系列的物理化學反應，通過電化學原理的處理及運用，可以實現(xiàn)有色金屬礦山重金屬廢水的科學處理。例如，在廢水處理的過程中，通過投加藥劑可以實現(xiàn)沉淀法—污泥回流技術，實現(xiàn)對重金屬廢水的處理。在水質(zhì)波動的狀態(tài)下，由于加藥存在著一定的不可控因素，所以，當發(fā)生重金屬元素Cd、As無法達標的情況，需要在原有工藝技術分析的基礎上，采用電化學法的處理方式，使監(jiān)測技術得到穩(wěn)定控制，并提升運行效果，減少了河流污泥生產(chǎn)量。因此，在水質(zhì)波動的狀態(tài)下，可以采用電化學法減少河流污水的產(chǎn)生量，并阻止電極反應分析的發(fā)生，但是，在該種技術運用中，會嚴重影響工藝的整體效果，從而造成電耗相對較高的問題[2]。

1.3 離子交換樹脂吸附技術

對于離子交換技術而言，其作為離子樹脂以及廢水中的重金屬離子交換控制中，可以通過對廢水重金屬的合理選擇，實現(xiàn)對污水合理控制。而且，在離子交換樹脂法技術運用的同時，可以對有色金屬礦山含重金屬進行深度處理，并在某種程度上有效去除低濃度的Cu2+、Cr(Ⅵ)等重金屬離子，在整個治理的過程中也并不會產(chǎn)生污泥，從而實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)重金屬的合理回收。但是，在離子交換樹脂吸附法分析中，由于樹脂價格相對昂貴，且吸附飽和后需要解析,解析廢液很難處理。因此，在水質(zhì)分析以及選擇中，需要認識到其中存在著限制性因素，為離子交換技術的妥善處理提供良好支持。

1.4 生物制劑法技術

生物制劑作為一種富含羥基、羧基的膠態(tài)物質(zhì)，其中的羥基中的氧原子外層電子為sp3雜化狀態(tài)，而且，當生物制劑的pH值在3～4的范圍內(nèi)時，會誘導生物配位并形成膠團，因此，在這種溶解度分析中，其含有多種元素的非晶態(tài)化合物，實現(xiàn)重金屬的有效脫離。在生物制劑標準提升的背景下，原有的工藝處理技術發(fā)生了一定的轉(zhuǎn)變。例如，在生物制劑法運用中，通過生物制劑—石灰三段法的運用，可以有效提升金屬指標的去除效率，其整體效率可以達到90%，通過生物制劑方法運用分析，可以有效提升重金屬的濃度，減少環(huán)境二次污染因素的發(fā)生。但是，在生物制劑投加量控制中，會造成投藥的浪費，而且，該生物制劑的成本相對較高，在某種程度上嚴重制約了生物制劑工藝的優(yōu)化發(fā)展[3]。

2 工程概況

通過對某有色金屬礦山重金屬的狀況進行了分析，該礦山的平均涌水量為7 000 m3/d，其中的水質(zhì)主要呈現(xiàn)出HCO3--SO42--Ca2+形態(tài)，通過沉淀過濾預處理技術的運用，要求河水檢測結(jié)果為COD 15 mg/L、pH=6～7、SS=5 mg/L，在研究的過程中可以發(fā)現(xiàn)，污染重金屬主要是Pb、Cd兩種元素，因此，在河水治理之后，其基本的標準如表1所示。

表1 原水處理達標后的出水要求指標 mg/L

通過對表1污水處理標準的分析可以發(fā)現(xiàn)，在礦山重金屬廢水深度處理的過程中，需要通過去除低濃度 Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的技術運用，充分滿足水體治理的基本標準。同對現(xiàn)階段水體治理方法的分析，最為主要的重金屬廢水處理基礎主要包括了沉淀法、吸附法、電解法膜分離方法、樹脂吸附法等。通過研究，選擇了樹脂吸附法對該工程的污水治理進行了探究[4]。

3 實驗分析

3.1 樹脂預處理

在預處理的過程中，需要選擇樹脂酸性陽離子型，并通過乙醇抽提—水洗—酸洗—水洗—堿洗的過程，將其轉(zhuǎn)為鈉型物質(zhì)作為備用，實驗過程中用到了D405、D402、HZ401、D001 4種型號的樹脂。

3.2 單一的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)吸附實驗

在工程項目實踐的過程中，主要采用了自制水樣模擬礦井水中含量最高的重金屬離子進行了分析，其中單一含 Pb(Ⅱ)以及單一含Cd(Ⅱ)兩種水的重金屬質(zhì)量濃度為1 200 μg/L 以及 600 μg/L，經(jīng)過調(diào)節(jié)的pH=6、溫度為298 K，并以16.5 m/h 的流速通過內(nèi)徑39 mm有效填充高度400 mm 的樹脂吸附柱，并對整個過程中的數(shù)據(jù)變化進行了監(jiān)測分析。

3.3 實驗結(jié)果

在對單一Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)結(jié)果分析的過程中，可以發(fā)現(xiàn)兩種水源的動態(tài)曲線有所差異，其具體的變化過程如圖1～2所示。不同類型的樹脂對兩種重金屬的吸附容量不同，但在短時間內(nèi)均能保持良好的吸附效果。

圖1 Pb(Ⅱ)動態(tài)吸附效果

圖2 Cd(Ⅱ)動態(tài)吸附效果

在污水治理的過程中，pH值對重金屬的吸附量也會造成一定的影響，也就是當pH=6時，重金屬的吸附程度達到最大狀態(tài)，這種問題的發(fā)生主要是由于pH值過高時，較高濃度的氫離子也會與樹脂發(fā)生吸附反應，這對重金屬與樹脂的吸附位點產(chǎn)生了競爭效應，一定程度上抑制了吸附效果。

4 礦山廢水深度處理技術發(fā)展前景

濃縮液通常會采用一種中和硫化法的工藝處理形式，在這種技術運用的基礎上，不僅可以節(jié)約硫化鈉的使用量，而且也可以在流化沉渣中獲得較高的用量，為硫化沉渣中銅質(zhì)量分數(shù)的確定提供穩(wěn)定支持。濃縮液在重金屬廢水處理工作設計中，通常會采用二段中和渣回流硫化法處理，需要結(jié)合一段中和處理的石灰乳投加技術，充分保證硫化沉渣技術運用的科學性即合理性。在有色金屬礦山重金屬廢水膜化處理中，需要通過濃縮液技術的運用，與中和渣回流硫化法進行綜合性的對比分析，有效實現(xiàn)銅離子的高品位回收，減少污水治理的成本支出[5]。

5 結(jié) 語

總而言之，在現(xiàn)階段有色金屬礦山重金屬廢水深度處理技術運用的過程中，有色金屬工業(yè)含有重金屬廢水的深化處理技術，這種問題也是未來社會發(fā)展的基本趨勢，因此，在現(xiàn)階段有色金屬礦山重金屬廢水深度處理技術運用中，需要采用深度性的工藝處理形式，通過對重金屬排放量的減少，為環(huán)境的治理提供良好基礎，促進社會環(huán)境的穩(wěn)定運行及創(chuàng)新發(fā)展。

[1] 胡震嘉. 鉛鋅有色金屬礦山廢水處理[J]. 世界有色金屬, 2016(12): 171-172.

[2] 李錦文, 陳迪云, 吳慧明, 等. 水封條件下黃鐵礦尾礦中鉈等金屬的釋放遷移行為[J]. 生態(tài)環(huán)境學報, 2016(8): 1382-1386.

[3] 劉海波. 生物制劑處理含重金屬廢水工藝研究[J]. 湖南有色金屬, 2012(5): 53-57.

[4] 萬金保, 劉秀梅, 王榕. 三巰三嗪三鈉處理礦山廢水中多種重金屬離子的實驗研究[J]. 水處理技術, 2014(2): 23-26.

[5] 張?zhí)旆? 魏文武, 彭許文. 三段生物制劑—石灰法深度處理酸性重金屬廢水[J]. 湖南有色金屬, 2014, 30(5): 61-66.

A Study on Advanced Treatment of Heavy Metal Wastewater in Non-ferrous Metal Mines

FANG Xiangqing

(SchoolofEnergyandArchitecture,Xi’anAeronauticalInstitute,Xi’an,Shanxi710077,China)

Through the research on processing technology of nonferrous metal mining depth of heavy metal wastewater, we have carried on the comprehensive analysis. We think that the core purpose is to optimize processing technology project with effective governance of heavy metal wastewater from mine. It improves the treatment effect of heavy metals, including waste water treatment technology to meet the depth to provide a stable support for the scientific governance environment.

Nonferrous metals; Heavy metals in mine; Advanced wastewater treatment; Technology research

2017-02-26

陜西省教育廳專項科研計劃項目(15JK1373, 16JK1393)；陜西省自然科學基礎研究計劃(2016JQ2001)；西安航空學院校級科研項目(2014KY1209)

方向青(1987-)，女，安徽池州人，講師，研究方向：多孔分子篩吸附重金屬研究，手機：18791986740，E-mail：912242486@qq.com.

X703

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.034