【正文】 000m2，僅為世界人均耕地面積的 27%，特別是我國的水資源又嚴(yán)重不足，鑒于此情況，選礦廠的廢水治理就具有更加重大的意義 [2]。 選礦藥劑是選礦廢水中另一重要的污染物，浮選藥劑一般都是有毒的，含浮選藥劑的選礦廠廢水進(jìn)入自然水體后，會使魚類及浮游生物受害 。 混凝沉淀還可以去除污水中的某些溶解性物質(zhì)，如砷 、 汞等，也能有效地去除能夠?qū)е铝魉w富營養(yǎng)化的氮和磷等 。 孔令 強 [4]等 比 較 了 聚 合 硫 酸 鐵 、 聚 合 氯 化鋁 和 明 礬 3 種 混 凝 劑 對 蒙 自 鉛鋅 礦 選 礦 廢 水 的 處 理 效 果，結(jié)果表明，聚 合 硫 酸 鐵 、聚 合 氯化 鋁 和 明 礬 都 可 以 通 過 混 凝 使 廢 水 金屬 離 子 含 量 明顯 降 低 ， 而聚 合 硫 酸 鐵 是 其 中 的 最 佳選擇 。通過調(diào)整廢水 pH值，采用硫酸亞鐵作為混凝藥劑，通過絮凝和氧化作用去除廢水中重金屬離子和選礦藥劑，通過催化氧化吸附去除殘留的選礦藥劑和 Fe2+。研究結(jié)果表明：在 w(SiO2)=%， n(Fe+Al)/n(Si)=2:1，n(Fe)/n(Al)=1:1的適宜配比下制得的聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑，在 %投加量下，可使鎢鉍選礦廢水濁度去除率達(dá) 95%以上，處理后廢水濁度為 70NTU； COD去除率達(dá) 70%，處理后廢水中 COD含量為 72 mg/L； As， Be和 Pb 去除率均達(dá) 90%以上，處理后廢水中 As， Be和 Pb質(zhì)量濃度分別為 34， 和 13μg/L ，處理后廢水達(dá)到 GB8978— 1996(《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 )一級標(biāo)準(zhǔn)。 浮選廢水經(jīng)處理后回用于選礦浮選流程，大大改善了選礦指標(biāo) 。 004 mg時為最佳投藥量 。 對于酸性廢水，常用的中和劑有石灰 、 石灰石 、 白云石 、 苛性鈉 、 碳酸鈉等 。若選礦廠附近有酸性礦山 廢水或廢電解液可用作堿性廢水的中和劑，則優(yōu)先考慮采用以廢治廢的中和處理方案 。 研究 了 一 種 新 型 的 廢水 處理 純水 制 備一 體化 系 統(tǒng) ， 可 將 銅帶 漂洗廢水 用 酸堿 中和 除 去 重 金 屬 離 子 ，達(dá)到 上海市工 業(yè) 廢水排放 標(biāo)準(zhǔn)。 試驗結(jié)果表明 , 尾礦庫廢水 pH值與重金屬溶出量呈密切的指數(shù)負(fù)相關(guān)關(guān)系，pH值為 6~7 時，除 Mn外，其他重金屬濃度均達(dá)標(biāo)排放， pH值接近 9時，重金屬均能達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn) 。 雷兆武 [16]等 采用石灰調(diào) pH鐵屑置換 石灰沉淀處理工藝對廢水進(jìn)行試驗 ,結(jié)果表明 廢水的 pH在調(diào)至 ,廢水中 Cu2+濃度較高 ,在此 pH值條件下 ,可以充分回收廢水中的銅。 化學(xué)氧化法是徹底去除廢水中污染物的有效方法之一。 最后通過調(diào)整出水 pH，絮凝處理進(jìn)一步提高 COD的去除率 。 介紹了環(huán)保型氫氧化鎂的性能特征及其在含重金屬離子工業(yè)廢水中的應(yīng)用情況 。 人工濕地法是近年來國內(nèi)外研究的重點， 它具有出水性質(zhì)穩(wěn)定 、 基建和運行費用低 、技術(shù)含量低 、 維護(hù)管理方便 、 抗沖擊負(fù)荷強等諸多優(yōu)點，其基本原理是利用基質(zhì) 、 微生物，動植物這個復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的物理 、 化學(xué)和生物的三重協(xié)調(diào)作用，通過過濾 、 吸附 、 共沉 、離子交換 、 植物吸收和微生物分解來實現(xiàn)對污水的高效凈化 [21]，同時通過生物地球化學(xué)循環(huán)供給營養(yǎng)物質(zhì)和水分促使植物生長，最終達(dá)到污水的資源化與無害化 。 研究了 立 體 式 人工濕 地 在 微 污 染 源 水 體 處理 中 的應(yīng)用， 結(jié)果表明，立體式人工濕地對微污染源水的凈化處理技術(shù)是可行的，安全無污染，且成本較低 、 管理方便，在高溫與低溫季節(jié)均能夠有效降低微污染源水中的 SS、 CODCr、 NH3N、 TN、 TP，出水基本能穩(wěn)定達(dá)到地表水 III 類標(biāo)準(zhǔn) 。 pH對該工藝去除重金屬有較大影響 , 選擇系統(tǒng)進(jìn)水以中性廢水為宜。 根據(jù)吸附劑類型不同可以分為材料吸附法和生物吸附法 。韓躍新 [28]研究了 以黃鐵礦為吸附劑 、 CN－ 為吸附質(zhì)，考察了吸附時間 、 溶液 pH 值 、 黃鐵礦用量等因素對吸附效果的影響，結(jié)果表明，黃鐵礦對氰化鈉的吸附很快， 1min 即達(dá)到吸附平衡，最大吸附負(fù)載達(dá) ，最大吸附率達(dá)到 % ，吸附受 pH影響很小；氰根離子與黃鐵礦有很強的鍵合吸附作用；黃鐵礦顆粒對氰根離子的吸附是以單分子層化學(xué)吸附為主的吸附過程 。 宋衛(wèi)鋒 [29]等 研究了硫化礦浮選廢水生物降解效能 ， 采用序批式生物反應(yīng)器 ( SBR) 研究浮選廢水的降解能力 ， 探討不同的運行條件對苯胺黑藥 、 黃藥及乙硫氮去除效果的影響?；瘜W(xué)氧化法最顯著的特點就是操作簡單并能有效處理各種形態(tài)的污染物 ,但處理費用較高 ,因此很難在生產(chǎn)實踐中推廣應(yīng)用。 據(jù)估計，我國礦山的 選礦廠，每年排放的廢水中了約占全國工業(yè)廢水總量的十分之一，是我國工業(yè)廢水排放量最多的行業(yè)之一 。 我國的人口占世界總?cè)丝诘奈宸种?，而耕地面積人平均不到 1000m2，僅為世界人均耕地面積 27%，特別是我國的水資源又 嚴(yán)重不足，鑒于此情況，選礦廠的廢水治理就具有更加重大的意義 。 表 21 大慶原油性質(zhì) 理化性能 指標(biāo) 檢測方法 密度 /g （ PAM）沉降原理 聚丙烯酰胺（ PAM）是 丙烯酰胺單體在引發(fā)劑作用下均聚或共聚所得聚合物的統(tǒng)稱 ，它的 絮凝性 、 粘合性 、 降阻性 、 增稠性 具有在顆粒間形成更大的絮體由此產(chǎn)生的巨大表面吸附作用，加速顆粒的沉降速度。 注：硫酸肼有毒、致癌 ! （ 2） 10g／ 100mL 六次甲基四胺溶液 準(zhǔn)確稱取 六次甲基四胺 [(CH2)6N4)， 溶于少量去離子水，移入 100mL 容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度。冷后用水稀釋至標(biāo)線，混勻。搖勻后，即得濁度為 ， 10， 20， 40， 80及 100度的標(biāo)準(zhǔn)系列。 （ 2）聚丙烯酰胺（ PAM）絮凝劑配制 準(zhǔn)確稱取 聚丙烯酰胺 （ PAM） （準(zhǔn)確到 ），溶于少量去離子水，移入 1000mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度。在混凝試驗過程中觀察加入不同混凝劑所 生成礬花的速度、礬花的大小、體積及沉降速度。這是由于聚丙烯酰胺 (PAM)和聚合氯化鋁 (PAC)聯(lián)合使用的混凝沉降的方法中凝聚劑聚合氯化鋁可以 破壞膠體的穩(wěn)定性 , 使細(xì)小懸浮顆粒和膠體顆粒聚集成較粗大的顆粒而沉降 , 從而達(dá)到廢水凈化的目的。選礦廢水 在混 凝劑的作用下，通過壓縮微顆粒表面雙電層 、 降低界面 ζ 電位 、 電中和等電化學(xué)過程，以及橋聯(lián) 、 網(wǎng)捕 、 吸附等物理化學(xué)過程，將廢水中的懸浮物 、 膠體和可絮凝的其它物質(zhì)凝聚成 “ 絮團(tuán) ” ；再經(jīng)沉降設(shè)備將絮凝后的廢水進(jìn)行固液分離， “ 絮團(tuán) ” 沉入沉降設(shè)備的底部而成為 泥漿，頂部流出的則為色度和濁度較低的清水 。 聚 合氯化鋁 (PAC)對加量對透射比和出水率的影響 采用聚丙烯酰胺 (PAM)和聚合氯化鋁 (PAC)聯(lián)合使用的混凝沉降的方法，在室溫 ,pH 為,聚丙烯酰胺加量為 3mL,沉降時間為 5min 的條件下 ,進(jìn)行混凝沉降實驗 ,尋找最佳聚合氯化鋁添加量范圍。 聚丙烯酰胺加量對透射比和出水率的影響 采用聚丙烯酰胺 (PAM)和聚合氯化鋁 (PAC)聯(lián)合使用的混凝沉降的方法，在室溫，聚合氯化鋁 (PAC)加量 20mL， pH 為 ，沉降時間為 5min 的條件下，進(jìn)行混凝沉降實驗，尋找最佳聚丙烯酰胺 (PAM)添加量范圍。 圖 32 PAM 加量對出水率和透射比的影響 表 沉降時間對透射比和出水率的影響 采用聚丙烯酰胺 (PAM)和聚合氯化鋁 (PAC)聯(lián)合使用的混凝沉降的方法，在室溫，聚合氯化鋁加量 20ml， pH 為 ， PAM 加量 的條件 下，進(jìn)行混凝沉降實驗，尋找最佳沉降時間范圍。 pH 值對透射比和出水率的影響 采用聚丙烯酰胺 (PAM)和聚合氯化鋁 (PAC)聯(lián)合使用的混凝沉降的方法 ，在室溫，聚合氯化鋁加量 20ml，沉降時間為 5min 的條件下，進(jìn)行混凝沉降實驗，尋找最佳 pH 值范圍。 正交設(shè)計實驗 在單因素實驗的基礎(chǔ)上，考慮到影響透射比和出水率各因素之間的制約性，進(jìn)行正交實驗設(shè)計，以確定聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁聯(lián)合使用處理污水的最佳工藝條件。 表 32 選礦廢水處理的因素水平表 按 L16(45)正交表（見表 33）進(jìn)行正交實驗方案設(shè)計，考察各因素對選礦廢水處理后透射比和出水率的影響，從中優(yōu)選出最佳處理污水工藝條件。 水平 PAC 加量（ A） PAM 加量（ B） PH 值（ C） 沉降時間（ D） 空白（ E） 1 22ml 5 2 18ml 10 3 16ml 4 20ml 9 克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 共 36 頁 表 33 正交試驗表 根據(jù)實驗結(jié)果，分別采用直 觀分析和方差分析兩種分析方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 以此找到最佳的實驗條件。各影響因素的主次次序依次是： C＞ D＞ A＞ B，即 :pH 值 沉降時間 PAC 加量 PAM 加量。根據(jù) K 值變化趨勢分析，較好的工藝條件可能是 A1B3C3D1，即： PAC 加量 22ml， PAM 加量 ,pH 值 ，沉降時間 7min。 方差分析計算如下： 透射比的方差分析 QA=( KA 1 kA 2 )2+( KA 1 kA 3 )2+( KA 1 kA 4 )2+( kA 2 kA 3 )2+( kA 2 kA 4 )2+( kA 3 kA 4 )2=； 同理： QB=； QC=； QD =； QE =，將以上數(shù)據(jù)列于表 36。給定 ?=，查表得 F?(3,3)= ， FD＞ ，表明沉降時間對選礦廢水透射比有一定影響。 F 值檢驗的結(jié)果為：給定 ?=，查表得 F?(3,3)=，得知 FC、 FD＞ ，表明 pH 值、沉降時間對處理選礦廢水透射比有顯著影響。 表 310 方差分析表（出水率） 根據(jù)正交實驗方差表 310 分析結(jié)果可知，因素的主次順序也為 D＞ C＞ A＞ B。 從數(shù)據(jù)中可以看出，選礦廢水透射比與出水率隨各因素水平的變化而呈現(xiàn)較大變化。凝聚幾乎是瞬時發(fā)生的，該階段以異向絮凝為主，由布朗運動引起，并在強烈水力作用下進(jìn)一步加劇了， 膠體表面發(fā)生物理化學(xué)狀況變化，形成的礬花小而密實。沉降階段在凝聚和絮凝階段結(jié)束后，絮體處于懸浮態(tài)，絮體主要依靠重力作用而沉降。因此， PAC 加入量選擇 22mL 為宜。高分子 PAM能在被吸附的粒子間形成“橋聯(lián)”，其長碳鏈起架橋作用，可通過化學(xué)轉(zhuǎn)化或共聚轉(zhuǎn)變成含有陽、陰、非離子及兩性離子的完整絮凝劑體系，促進(jìn)團(tuán)絮生成，加速微粒沉降。因此，綜合出水率和透射比分析，當(dāng) PAM 加量是 時為宜。因此， pH值為 時為宜。 5個試驗的平均透射比為 %，平均出水率為 %，透射比與出水率較穩(wěn)定，重現(xiàn)性較好，說明所選組合是合適的，即最佳處理污水條件是： PAC22mL， PAM ， PH值 ，沉降時間 5min。沉淀 15～ 30min 時間段克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 30 頁 共 36 頁 內(nèi)的絮凝處理效果的曲線斜率比沉淀 0～ 15min 的絮凝處理效果曲線斜率明顯變小，沉淀50min 比沉淀 30min 絮凝處理效果提高很小，綜合出水率和透射比分析，當(dāng)沉淀時 間達(dá)到5min 時，再延長沉淀時間對絮凝處理效果貢獻(xiàn)不大，故本實驗選擇絮凝反應(yīng)的沉淀時間為5min。隨著pH 值的增大，出水率和透射比提高，當(dāng) pH 值大約在 時出水率和透射比出現(xiàn)最高值，達(dá)到 %和 %，當(dāng) pH 值超過 8． 0后，出水 率和透射比反而迅速降低。而將 PAC 和 PAM 復(fù)合使用后，不僅表面所帶的正電荷增強，靜電粘附能力增強，而且水解產(chǎn)物的體積也增大，提高了吸附架橋能力 ，再加上大絮體沉降過程中的卷掃作用，顯著提高了處理效果。高分子 PAM 是能吸附微粒的官能團(tuán)線狀高分子化合物。 但是當(dāng)加入過多的 PAC 的時候，則會使膠粒的吸附面被 PAC 覆蓋，兩膠粒接近時就會受到高分子之間的互相排斥而不能聚集，產(chǎn)生“膠體保護(hù)”作用，使絮凝效果下降，甚至重新穩(wěn)定，即“再穩(wěn)”。在此階段要控制好適當(dāng)范圍的湍流程度，同時又要求在此階段有足夠的停留時間，使礬花完成其長大的過程，這是一種以物理的集合方差名稱 離差 F(自由度 ) 均方離差 F 值 PAC 加 量（ A） 3 PAM 加量（ B） 3 pH 值（ C） 3 沉淀時間（ D） 3 空白（ E） 3 總合 15 克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 共 36 頁 為主的過程。 PAC 在顆粒物表面結(jié)合后，顆粒物所帶負(fù)電荷轉(zhuǎn)化為正電荷， PAC 則在顆粒物表面發(fā)生進(jìn)一步的水解，由于 Al3+的水解產(chǎn)物有很好的絮凝作用 , 對水中雜質(zhì)有強烈的吸附作用，最后形成表面無限聚合度氫氧化鋁沉淀，此時的凝聚作用轉(zhuǎn)化為絮凝作用為主，電中和作用轉(zhuǎn)化為粘附卷掃作用為主。給定 ?=，查表得 F?(3,3)= ， FA＞ ，表明 PAC 加量對選礦廢水出水率有一定影響。 出水率的方差分析 QA=( KA 1 kA 2 )2+( KA 1 kA 3 )2+( KA 1 kA 4 )2+