吕亮;肖俊清;姚乐
【摘 要】针对特定的选矿废水,通过实验考察次氯酸钠氧化工艺的pH值、反应时间、搅拌强度以及次氯酸钠的投加量对COD去除效率的影响.结果表明 pH值为2,反应时间为50 min,搅拌强度为40 r/min,次氯酸钠投配量为50 g/L,是最佳的废水处理方案.通过废水工程运行实例,得出在该参数条件下,COD的去除效率可达94.46%,SS的去除效率可达87.58%.%Targeted at particular ore-dressing effluent,this experiment investigated the pH value,reaction time,and stirring intensity of the oxidation process of sodium hypochlorite,with a further illustration on the influence of sodium hypochlorite dosage on COD removal efficiency.It turned out with a best solution for the effluent treatment process and the related parameters were as follows:2 for the pH value,50 min for the reaction time,40 r/min for the stirring intensity and 50 g/L for the sodium hypochlorite dosage.Supported by cases on the operation of effluent treatment engineering,the study showed that the COD removal efficiency reached 94.46% and the SS removal efficiency could be 87.58% under the aforementioned parameter condition. 【期刊名称】《建材世界》
【年(卷),期】2017(038)002
【总页数】5页(P126-129,134)
【关键词】选矿废水;次氯酸钠;混凝沉淀
【作 者】吕亮;肖俊清;姚乐
【作者单位】合肥市环境信息中心,合肥 230601;蚌埠玻璃工业设计研究院,蚌埠 233010;浮法玻璃新技术国家重点实验室,蚌埠 233010
【正文语种】中 文
我国石英砂矿分布广泛，是用于玻璃、陶瓷、冶金、建筑、机电、化工等行业的重要原材料。2016年全国石英砂总产量已超过1亿t，具有良好的市场前景。然而，石英砂浮选过程中会产生大量的废水，其废水中含有高浓度的悬浮物、重金属、选矿药剂、化学耗氧物质以及其他一些油类、酚、铵、膦等污染物[1-3]，具有排放量大、成分复杂、悬浮物含量高
、有毒有害污染物种类多、废水尾砂粒度极细、呈分散的胶态、不易自然沉降等特点[4]，如不加以治理将严重污染环境。
石英砂矿选矿废水组分与浮选药剂的种类、石英砂提纯要求、原矿矿物组分以及浮选工艺等有关。目前，国内选矿废水的处理方法有混凝沉淀法、化学氧化法、膜分离法、化学吸附法、酸碱中和法、化学沉淀法、生化法、自然降解法和综合治理法[5-9]。处理方法普遍存在工艺复杂、处理效果不佳、投资大、费用高等问题。
为此，我们通过长期的工程实践和实验结论，提出以“一级混凝沉淀+次氯酸钠氧化法+二级混凝沉淀”为核心的新工艺组合，对工艺中的氧化处理技术控制条件及参数进行讨论，并把最佳参数方案应用到实际工程中。工程运行结果表明该方法不但可以有效地提高废水处理效率，而且能够充分满足清洁工艺的要求。
安徽凤阳地区是我国石英砂矿的主要产地之一，储量丰富、品质高、产量大；该实验选定凤阳一石英砂选矿厂，此选矿厂采用浮选工艺及工艺水循环利用，但需要定期排放杂质含量较高的浮选废水，该废水拟采用混凝沉淀和次氯酸钠氧化法处理，从生产线上取排放的废水作为实验对象。
该废水组分主要有乙酸铵盐衍生物(CH3CH2COONH3-)和各种一元醇(C4H8OH～C10H17OH)等有机混合物；废水呈酸性，有挥发性酸味；pH值为1.5～4.5；COD参数为800～1 200 mg/L；SS指标为300 mg/L左右。
pH计；COD快速测定仪；电子天平；各类烧杯、量筒、移液管若干，搅拌器；漏斗、滤纸等。
氧化剂选用NaClO(有效氯含量10%)、混凝试剂采用聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)，上述试剂均为分析纯。
为考察次氯酸钠氧化法的影响因素，向废水中加入PAC、PAM摇匀静置，待沉淀后每份取样品清样100 mL，调节废水pH值，控制搅拌强度、氧化反应时间和次氯酸钠投加量，测定COD，计算去除效率。
在废水pH值为2.0，搅拌强度为50 r/min，NaClO的投加量为80 g/L时，考察反应时间对COD去除效率的影响，结果见图1。
由图1可知，在反应初期，随着时间的延长，去除效率明显增大；然而氧化反应50 min以后，
COD的去除效率随时间延长增加但不明显，50 min是该实验的一个明显拐点。反应时间越长，需要的氧化反应池越大，从工程投资的角度考虑，该废水最佳氧化反应时间为50 min。
在废水pH值为2.0，搅拌强度为50 r/min，反应时间为50 min的条件下，考察不同的NaClO投加量对COD去除效率的影响，同时考察废水中次氯酸根离子的变化情况，结果见图2。
由图2可知，在其他因素一定时，随着次氯酸钠的投加量的增大，COD去除效率明显增大，但随着次氯酸钠投配量的增大，废水中剩余的没有反应的次氯酸根离子也增大。在工程应用时，既要求高的去除效率，又需要保证低的余氯残留，因此该废水次氯酸钠投配量可选取50 g/L。
在NaClO的投加量为50 g/L时，搅拌强度为50 r/min，反应时间为50 min的条件下，考察pH值对COD去除效率的影响，结果见图3。含盐废水处理
由图3可知，pH值对COD的去除效率有明显的影响，适宜的pH环境为0～5，最佳的pH值为2,一般认为pH值大于7(属于碱性环境)是不合适的，需要调节酸碱度后再进行氧化反应。
氧化反应适宜于偏酸性环境，这与次氯酸钠水解反应有关，水解生成具有强氧化性的次氯酸，才是氧化反应的关键物质，水解反应化学方程式如下
水解反应是可逆反应，碱性环境下可逆反应向左进行，抑制了次氯酸的生成，所以此时COD去除效果较差，反应时间延长；酸性环境时，则可逆反应向右进行，有利于次氯酸的生成，处理效果较好。然而酸性太强时，水解反应太快，次氯酸不稳定易分解，所以COD去除效果会变差[10]，故酸性也不能太强。此选矿废水的pH值的范围恰好是1.5～4.5，因此该文认为在氧化反应前不需要调节酸碱度，pH值调节池可设置在氧化反应后。
在NaClO的投加量为50 g/L，反应时间为50 min，pH值为2.0的条件下，考察氧化反应搅拌强度对COD去除效率的影响，结果见图4。
由图4可知，随着搅拌强度的增加，COD的去除效率也在增加，但是工程上的动力消耗也在增加，成本将增加，搅拌强度大于40 r/min后，COD去除效率趋于稳定，综合成本考虑，工程上选取40 r/min作为较理想的搅拌强度。
通过实验观察，废水被氧化后，水中浊度增加，颜变深，由于废水中的含有表面活性剂
的有机物长链被氧化断链后，失去水溶性，从而致使浊度增加。因此该工程在氧化工艺前后各设置混凝沉淀工艺，则废水处理工艺为“一级混凝沉淀+次氯酸钠氧化+二级混凝沉淀”。
参数选取：氧化池停留时间50 min，搅拌强度40 r/min，次氯酸钠投加量为50 g/L。因为该厂废水偏酸性，pH值作为考察性指标，氧化反应前不设置pH调节池，pH值在2左右均可接受。
针对该股废水的特性，结合该实验结果，设计该石英砂选矿厂选矿废水处理设计方案如图5所示。
在图中4个水质监控点取样连续监测8 d，取得数据见表1和表2。
由表1可以得出，各监控点的水质波动幅度不大，说明废水处理设施运行稳定；4#监控点COD监测浓度为67～96 mg/L，SS监测浓度为43～62 mg/L，监测数据表明该设施出水水质COD和SS均满足《废水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准(COD标准限值100 mg/L、SS标准限值70 mg/L)。
由表2可以得出，该废水处理工艺总COD去除效率为90.24%～94.46%，总SS去除效率为79.67%～87.58%，处理效果显著；一级混凝沉淀工艺COD去除效率为31.93%～51.28%，SS去除效率为28.78%～43.63%；依据试验结果调控次氯酸钠氧化段废水处理工艺参数，氧化段COD去除效率为74.38%～77.76%，SS去除效率为45.59%～62.15%，次氯酸钠氧化段处理对COD的去除效果显著；二级混凝沉淀工艺COD去除效率为42.17%～53.47%，SS去除效率为37.04%～45.63%，数据表明设置二级混凝沉淀工艺是非常必要的，也是该工艺设计的特点。
a.提出以“一级混凝沉淀+次氯酸钠氧化+二级混凝沉淀”为核心的石英砂矿选矿废水处理新工艺组合，新工艺对COD去除率高达94.46%，对SS去除率高达87.58%。
b.该方法的氧化最佳工艺条件为氧化时间为50 min，次氯酸钠投加量为50 g/L， pH为2，搅拌强度为40 r/min。氧化段COD去除效率高达77.76%，SS去除效率高达62.15%。
c.工程运行结果表明，该处理工艺出水水质COD和SS均满足《废水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准。
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