馬平杰

（長春黃金設(shè)計(jì)院有限公司，吉林 長春 130012）

按照標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)行的勘察類型劃分工作，明確提出了有色金屬礦區(qū)地質(zhì)勘察類型包含了三種類型，主要為簡單、中等和復(fù)雜。

目前，受到地質(zhì)復(fù)雜性因素的影響，勘察類型還表現(xiàn)為過渡情況。不過在礦山酸性廢水中包含了諸多的重金屬，當(dāng)沒有做好該項(xiàng)重金屬酸性廢水處理工作將會(huì)增加水質(zhì)酸化概率，減少水體自凈功能的提升。對重金屬酸性廢水進(jìn)行處理的方式包含了多方面，分別是離子交換法和中和法以及吸附方法、膜分離方式等。對于這些方式而言，都各有各自的優(yōu)勢以及缺陷。比如中和法操作便利，成本較低，效果較差一些，沉降量特別大。硫化物沉淀方式整體效果極佳，但是處理期間流程非常繁瑣，價(jià)格高。在處理污染物濃度較小以及含量少的廢水中適合應(yīng)用離子交換方式，適合將其當(dāng)成深度處理方法。膜分離方式尚處于初期發(fā)展?fàn)顟B(tài)，投資成本高。人工濕地法在發(fā)達(dá)領(lǐng)域內(nèi)得到了普遍應(yīng)用，可以將礦山酸性水全面處理，投資成本較低，可是占據(jù)面積多，普遍受到了環(huán)境因素的影響，酸度特別高的情況下處理廢水局限性大。生物法尚處于研究室階段，沒有得到大面積開發(fā)。而吸附法可以有效的抗沖擊水質(zhì)變化，不會(huì)引起二次污染，有著極高的經(jīng)濟(jì)性特征。在最近幾年中，采取吸附法對重金屬酸性廢水加以處理成為了目前關(guān)注的重點(diǎn)。經(jīng)過探究表明，諸如粉煤灰和膨潤土等物質(zhì)對重金屬離子產(chǎn)生的吸附效果良好，然而也有著一些難點(diǎn)存在。本文專門對此種現(xiàn)象展開了分析。

1 選取的材料和采取的方式

含重金屬酸性廢水的基本來源渠道表現(xiàn)為礦山境內(nèi)排水、廢石堆滲瀝水、選礦廠尾礦排水、冶煉廠除塵排水等多方面。尤其是老礦山、以硫化物為主體的金礦床，在進(jìn)行金礦的采掘生產(chǎn)過程中，采掘區(qū)內(nèi)舊礦硐、豎井、斜井、平巷處于縱橫交錯(cuò)的狀態(tài)，雨水逐漸滲透到巖石裂隙中，從上巷道依次流入下巷道、逐漸集合在于井下水坑中。在雨季的時(shí)候，下雨時(shí)礦坑排水水量逐漸增大，礦山和廢石堆中的硫化物基于自然界微生物—氧化鐵桿菌、氧化鐵硫桿菌的作用下形成了硫的氧化物溶解于水，演變?yōu)榱肆蛩岷土蛩猁}。具體表現(xiàn)為硫化鐵的反應(yīng)，又如，硫化銅的反應(yīng)：經(jīng)過相關(guān)探究表明，受細(xì)菌作用的影響，夏季雨季較多，十分潮濕，該項(xiàng)反應(yīng)極為迅速，這是廢石堆瀝水，礦坑水發(fā)展為了含重金屬酸性廢水的主要原因。重金屬在水體中難以有效被微生物分解，只可以出現(xiàn)各種形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化。諸多的含重金屬酸性廢水排入地面污染地面水，甚至對地下水造成污染。

1.1 試驗(yàn)材料

當(dāng)前階段，有色金屬礦區(qū)在地質(zhì)中的應(yīng)用情況對于找礦的效率和準(zhǔn)確性有著直接的影響，在現(xiàn)有的地質(zhì)找礦工作開展期間，就要求相關(guān)人員加大對金屬礦區(qū)地質(zhì)勘察技術(shù)的研究和應(yīng)用力度，在獲取準(zhǔn)確信息資源的基礎(chǔ)上促使該項(xiàng)工作良好開展。

當(dāng)對有色金屬礦區(qū)地質(zhì)勘察類型進(jìn)行劃分的過程中，需要以礦區(qū)礦體具體運(yùn)行情況入手，遵循規(guī)范性的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行劃分工作，其中，標(biāo)準(zhǔn)表現(xiàn)為礦區(qū)規(guī)模、形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、礦體厚度以及礦體構(gòu)造和分布均勻情況。礦區(qū)規(guī)模包含了大中小三種類型，但是從金礦區(qū)實(shí)際開展現(xiàn)狀來看，還有著較多的問題存在。

在本篇文章中，主要將金礦區(qū)內(nèi)的廢水當(dāng)成基本研究對象，借鑒以往經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況將石灰當(dāng)成中俄會(huì)，花生殼以及玉米芯等作為吸附劑使用，綜合性處理含重金屬的酸性廢水，試驗(yàn)期間采取的中和劑以及吸附劑應(yīng)用普遍，價(jià)格合理，在處理重金屬酸性廢水期間產(chǎn)生的應(yīng)用效果良好。對于石灰來講，是從市場內(nèi)引進(jìn)，粉煤灰來自于燃煤電廠，而花生殼和玉米芯從市場引進(jìn)，清洗干凈花生殼和玉米芯，采取粉碎機(jī)粉碎處理，使用密封袋儲(chǔ)存起來。其中，有關(guān)于粉煤灰以及石灰的理化性質(zhì)如表1所示。

表1 粉煤灰和石灰理化性質(zhì)體現(xiàn)

1.2 改性花生殼制備

對花生殼進(jìn)行改性的方式包含了多方面，分別是酸改性方式、堿改性方式以及有機(jī)化合物改性方式。這幾種方式產(chǎn)生的作用良好，可以有效增加表面的陰離子基團(tuán)。現(xiàn)階段，因?yàn)樗岣男苑绞接兄鴺O高優(yōu)勢而得到了廣泛應(yīng)用，改性花生殼制備流程表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

首先，需要稱取50g經(jīng)過2mm篩同時(shí)水洗的花生殼，放置在2.5L燒杯內(nèi)，添加500ml的磷酸溶液，攪拌1h即可，離心去除液體環(huán)節(jié)，處于50℃中進(jìn)行烘干處理，一直到溫度上升到189°即可，加熱1.5h。完成以上處理以后的花生殼采取75°的離子水清洗磷酸，放到50℃環(huán)境下烘干處理。

1.3 采取的試驗(yàn)方式

其一，石灰中和方式。選取三組不相同梯度投加量的石灰實(shí)施中和作業(yè)，投加量比例為10g/L、20g/L、30g/L，將500ml的廢水放到1000ml左右的錐形瓶內(nèi)，依照比例控制數(shù)量，在尼龍袋內(nèi)添加石灰，放到廢水內(nèi)，處于恒溫振蕩機(jī)中振蕩1h以后過濾處理，整理濾液，檢測PH和實(shí)際重金屬含量，清楚的判斷石灰投加量對于廢水PH以及各項(xiàng)重金屬去除率產(chǎn)生的一系列影響。

其二，吸附劑吸附。經(jīng)過相關(guān)探究表明，在生物質(zhì)吸附劑的使用量為10g/L～20g/L的情況下，對于重金屬可以產(chǎn)生極高的去除作用。對此，就需要規(guī)范性設(shè)計(jì)吸附劑的實(shí)際投加量，將石灰中和以后的水樣200ml放到500ml錐形瓶內(nèi)，明確投加量比例，借助恒溫振搗機(jī)振蕩1h以后過濾處理，整理濾液，檢驗(yàn)重金屬含量。

表2 不同吸附劑的實(shí)際投加量

以上相關(guān)試驗(yàn)均實(shí)施空白對照以及重復(fù)性試驗(yàn)，使用HNO3-HClO4將廢水內(nèi)的重金屬進(jìn)行消解，利用離子光譜儀檢驗(yàn)消解液內(nèi)包含的重金屬含量。獲取的數(shù)據(jù)是重復(fù)試驗(yàn)平均值，應(yīng)用EXCEL軟件整理原始數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果探究

2.1 分析廢水水質(zhì)

通過分析采礦區(qū)域的水樣來看，水樣本身特征為酸性，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了地表水標(biāo)準(zhǔn)要求，從中得出，此種類型的水樣是一項(xiàng)典型的重金屬污染礦山酸性廢水。

2.2 石灰投加量對于PH產(chǎn)生的一系列影響以及重金屬去除效果

對于石灰投加量來講，本身對于PH的影響極大，同時(shí)對于重金屬的去除效果也是非常高的，自從投加石灰以后水樣PH值呈現(xiàn)出了不斷上升的狀態(tài)，在石灰投加量是20g/L的情況下，PH值上升，其和地表水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求相符合的情況下，代表著石灰可以有效的中和酸性廢水。實(shí)施投加石灰中和處理工作以后可以看出，其產(chǎn)生的去除效果良好，其中就屬As以及Zn去除效果更高。在石灰投加量是20g/L以后，As以及Zn去除率提升，這是因?yàn)槭乙约爸亟饘匐x子相互形成了氫氧化物沉降，降低了廢水內(nèi)重金屬實(shí)際含量。石灰投加量的增加在重金屬離子去除率提升方面產(chǎn)生的現(xiàn)象不是特別明顯，可能是因?yàn)槭彝都恿恐饾u增加，廢水處于一定的飽和狀態(tài)，形成重金屬氫氧化物，中和渣體積增大，沉降速度下降。而且石灰還會(huì)被沉降所包裹，取出效果隨之下降，廢水內(nèi)重金屬含量是特別高的，通過石灰中和處理以后的出水水質(zhì)依舊不符合地表水的標(biāo)準(zhǔn)要求，所以務(wù)必規(guī)范性解決和處理。

2.3 吸附劑對于PH產(chǎn)生的相關(guān)影響

當(dāng)前階段，可以采取不同吸附劑對石灰處理以后的水樣實(shí)施吸附作業(yè)?；ㄉ鷼ず透男曰ㄉ鷼U水PH產(chǎn)生的影響是非常小的，玉米芯以及花生殼混合粉煤灰則是對廢水PH有著極大程度的影響，在花生殼和粉煤灰依照質(zhì)量比投加以后，廢水PH上升，表示粉煤灰可以在一定程度上提升廢水PH。這是由于粉煤灰呢包含了較少的堿金屬氧化物以及堿土金屬氧化物，溶液呈現(xiàn)出了堿性特征，廢水PH提升。相關(guān)人員覺得PH對于吸附劑吸附重金屬有著直接性的影響，在PH非常低的情況下諸多H將會(huì)逐漸占據(jù)金屬離子的實(shí)際吸附位置，使吸附劑對重金屬離子的吸附能力特別低，而PH非常高的情況下，金屬離子形成了氫氧化物沉淀，阻礙了吸附作業(yè)的有效實(shí)施。

2.4 吸附劑對于重金屬產(chǎn)生的去除效果

應(yīng)用不同吸附劑有效吸附石灰處理以后的水樣，處理完成以后廢水內(nèi)的重金屬含量呈現(xiàn)出了明顯下降的現(xiàn)象。相關(guān)吸附劑對于重金屬本身都有著極佳的去除優(yōu)勢，經(jīng)過探究表明，Pb以及Zn產(chǎn)生的去除效果是特別高的，添加相應(yīng)比例的吸附劑以后，Pb以及Zn的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于地表水標(biāo)準(zhǔn)要求值。

在吸附投加量是20g/L的情況下，不同吸附劑對于As以及Zn去除效果較高。對Zn的去除效果表現(xiàn)為花生殼+粉煤灰＞花生殼＞改性花生殼＞玉米芯。從中可以看出，花生殼+粉煤灰對重金屬的去除效果最好，改性花生殼則是對As、Cd、Pb的去除效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于花生殼。這是由于花生殼內(nèi)包含了兒茶酚和間苯三酚等多元酚以及諸多的纖維素類物質(zhì),本身對于重金屬有著較強(qiáng)的吸附能力間。相關(guān)探究也明確表示花生殼等對重金屬有較好的吸附能力響?；ㄉ鷼せ旌戏勖夯铱梢赃M(jìn)一步提高對重金屬的去除率，可能是因?yàn)榉勖夯冶砻娣e特別大，并且包含大量AI、Si等氧化物及少量Fe、Ca等氧化物，有著活性基團(tuán),因而吸附性能極佳，與此同時(shí)，花生殼和粉煤灰都有著不同的吸附能力，進(jìn)行混合投加后吸附性能可以全面增強(qiáng)，提升重金屬的去除效果。當(dāng)投加量合適的情況下，可以使廢水中的Pb，Zn等符合地表水的標(biāo)準(zhǔn)限值要求，再加上材料來源比較廣泛,價(jià)格合理,所以能夠產(chǎn)生良好的環(huán)境效益。

3 含重金屬酸性廢水處理方法的幾種方式

3.1 中和法處理含重金屬酸性廢水

中和劑內(nèi)包含了石灰、苛性堿、碳酸鈉等。該項(xiàng)方式能夠有效處理任何性質(zhì)、任何濃度的酸性含重金屬廢水（Cu、Pb、Zn、Ca、Fe、Mn）。因?yàn)闅溲趸}對廢水中雜質(zhì)有著良好的凝聚效果，因此在含雜質(zhì)多的酸性廢水處理環(huán)節(jié)中應(yīng)用極為廣泛。其化學(xué)反應(yīng)原理體現(xiàn)為：

石灰中和有干法投料：主要是將石灰直接投入廢水中，該方式操作簡單，不過從實(shí)際情況來看，反應(yīng)不徹底，投藥量一般為理論量的1.4～1.5倍，一般情況下不采用。通常采用濕法投料，石灰用量在0.5g/d之下的情況下，可采用人工方式制成濃度為40%～45%的石灰乳。石灰用量超過0.5t/d，應(yīng)用機(jī)械方法配制成濃度為5%～10%石灰乳，添加到廢水處理槽中，處理槽一般兩個(gè)以上交替使用。為避免形成沉淀，槽內(nèi)安裝攪拌機(jī)、轉(zhuǎn)速一般為20r/min～40r/min。攪拌一般不適合采用壓縮空氣，由于空氣中的CO2易與CaO反應(yīng)產(chǎn)生CaCO3沉淀，這樣的話，除了浪費(fèi)中和劑，又引起了嚴(yán)重的堵塞。

在廢水成分、流量、濃度不具備穩(wěn)定性的情況下，需要設(shè)置廢水調(diào)節(jié)池，結(jié)合實(shí)際情況確定大小程度，在廢水內(nèi)包含了重金屬鹽類的及其他有害物質(zhì)時(shí)，依照除鹽解毒要求決定。沉淀時(shí)間一般在1h～2h便可以。泥渣體積大約是廢水體積的10%～15%，含水率一般為90%～95%。

3.2 硫酸亞鐵法處理含重金屬酸性廢水

采取亞鐵鹽將廢水中的金屬清除，使廢水與鐵化合物混合，然后添加堿進(jìn)行中和，使用空氣氧化使其形成反應(yīng)。結(jié)果產(chǎn)生出鐵鹽沉淀物、氫氧化物沉淀物的絡(luò)合鹽和重金屬，經(jīng)過濾并用磁力使沉淀物從溶液中有效分離。

3.3 反滲透法處理含重金屬酸性廢水

國內(nèi)外均有成功將反滲透法應(yīng)用在處理礦山含重金屬酸性廢水中的現(xiàn)象。重金屬包含了Cu、Pb、Zn、Ni、Cd等去除率達(dá)98%以上，pH值在7左右。

4 結(jié)語

從以上論述來看，金礦區(qū)內(nèi)廢水呈現(xiàn)出了強(qiáng)酸性特征，重金屬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了地表水的標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)用石灰中和處理方式以后，廢水PH值逐漸提升，并且可以產(chǎn)生良好的去除作用，并且在投加量是20g/L的情況下，各項(xiàng)吸附劑的去除效果良好，花生殼經(jīng)改性能提升了重金屬吸附。粉煤灰以及花生殼都屬于工農(nóng)業(yè)廢棄物，有著來源廣泛和價(jià)格較低的特征，整體經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境效益極佳。