国外某选矿厂废水处理水质与气体挥发规律研究

黄宜卷

（紫金矿业集团股份有限公司）

选矿废水中成分复杂，对于有浮选作业的选矿厂来说，废水中含有残留的选矿药剂和重金属离子［1］，在水体中产生复杂的反应，对周边水体、气体环境都会形成危害，这种现象在有色金属矿山表现得尤其突出［2］。

选矿厂废水残留的选矿药剂主要有浮选过程中加入的捕收剂、起泡剂和调整剂，它是导致水体化学需氧量（COD）、pH 值（强酸或高碱）等指标超标的主要因素［3-4］。通常选矿厂规模越大，废水排放量越多；磨矿粒度越细，废水中固体悬浮物含量就越高；矿石性质越复杂，废水中重金属离子种类就越多、浓度就越高，COD、pH值等指标也越容易超标［5］。

国外某铜矿山的选矿废水进入沉淀池后经过自然降解、杀菌处理，再进入选矿系统循环利用，对选矿指标无影响，但偶尔会发出恶臭气味，经检测为沉淀水池中硫酸还原细菌超标，分解了废水中的残余药剂产生了硫化氢。选厂针对该现象，在沉淀池中加入杀菌剂，抑制挥发性气体的产生。本研究对该选厂加入杀菌剂前后的水质及硫化氢等挥发性气体进行了检测，研究了杀菌剂对循环水水质的影响以及对挥发性气体的抑制效果。

1 杀菌剂对挥发性气体去除效果的影响研究

杀菌剂A1 为一种常用硫化氢抑制剂；杀菌剂A2是专为解决废水中氨气等恶臭气体难去除而研发的药剂，该药剂作水处理剂时，其对环境的影响满足环保要求。为了考察2 种药剂对循环水挥发气体的去除效果，在实验室进行了对比试验。

将100 mL 沉淀池回水装入1 L 样品瓶中，然后添加不同用量的杀菌剂A1 或杀菌剂A2，并密闭放置1 d 后检测瓶内气体浓度、水样的COD 和氨氮值，结果见表1、表2。

对比表1、表2 可以看出，杀菌剂A1 可以抑制硫化氢气体的产生，但不能有效去除NH3和CS2；杀菌剂A2 不仅可以降低水中氨氮含量和COD 值，还可以有效减少甚至消除挥发气体H2S、NH3和CS2的产生。A2 用量为200 mg/L 时，H2S、NH3和CS2的浓度降至0，说明A2更适用于选厂沉淀池的杀菌抑气。

2 废水水质检测

根据实验室试验结果，选厂将杀菌剂A2 投放至沉淀池进行工业试验，投放量为200 g/t，为考察杀菌处理效果，在沉淀池进、排水口分别取1 L 样置于1 L样品瓶中，进水口样品A 组加盖密闭放置，B 组敞口放置，C 组敞口放置且每天曝气3 h；排水口样品D 组加盖密闭放置，E组敞口放置，F组敞口放置且每天曝气3 h，D、E、F 组与A、B、C 组一一对应。6 组样品分别在0、1、3、5、7 d 后测定pH 值、溶解氧浓度、COD值、氨氮值，及进行BT、SRB检测［6］。

2.1 pH值检测

酸性水体是生成硫化氢气体的重要因素，对加入杀菌剂A2 后的水样检测pH 值的变化，结果见图1。

从图1 可以看出，放置同样长时间情况下，排水口水样的pH 值高于进水口水样；随着放置时间的延长，水样的pH 值呈不同程度的先减小后增大趋势，但变化幅度均不大。

2.2 COD检测

沉淀池进、排水口水样的COD检测结果见图2。

从图2 可以看出，放置同样长时间情况下，排水口水样的COD 值高于进水口水样；随着放置时间的延长，6 组水样的COD 值均降低，且敞口和曝气有利于COD值下降，总体上说，曝气对COD值下降的影响更显著。这可能与排水口的水样经过沉淀池沉淀，部分大分子有机物已降解成小分子物质有关。

2.3 氨氮检测

沉淀池进、排水口水样的氨氮检测结果见图3。

从图3可以看出，受曝气或敞口条件下水样中空气的饱和度高、氮源充足的影响，氨氮浓度总体较密闭情况下高；3 种状态下，水样的氨氮含量随时间的变化规律一致，都是先升高后降低。

2.4 溶解氧检测

沉淀池进、排水口水样的溶解氧浓度检测结果见图4。

从图4 可以看出，在曝气和敞口状态下，沉淀池进水口水样的溶解氧浓度先快速升高后逐渐降低，沉淀池排水口水样的溶解氧浓度显著上升后维持在高位，且排水口水样的溶解氧浓度总体更高。这是由于进水口水样中有机药剂的浓度较高，降解需消耗较多的氧气所致。

2.5 细菌检测

沉淀池进、排水口水样的细菌检测结果显示，无论现取水样还是放置一定时间的水样，也不论水样的保存状态，BT（细菌）检测均为阳性，SRB（硫酸还原菌）检测均为阴性。说明水样中不存在硫酸盐还原菌，但存在其他细菌，导致沉淀池水样产生了恶臭气体。

根据选矿药剂组分，可知药剂单独降解或与矿石作用均不能直接生成氨气，而细菌既可以通过固氮作用将大气中的氮气还原成氨，也可通过氨化作用将水中选矿药剂等有机物中的氮转化成氨，且在有氧或无氧条件下均可以发生。说明细菌新陈代谢活动是水样产生恶臭气体的主要因素。

3 废水水质变化规律

从现场实时反馈情况得知，在不添加A2情况下，沉淀池中产生恶臭气味，且持续近一个月；添加A2后，除排水口附近有轻微臭味外，其他地方已恢复正常。为了研究是否因杀菌剂A2的减少导致臭气浓度超标，分别对使用A2、停用A2 和恢复使用A2 时的沉淀池进、排水口水质进行分析，结果见表3，同时对相应点位周围气体环境进行检测，结果见表4。

从表3 可以看出，使用杀菌剂A2 的BT 检测结果为阳性，SRB 检测结果为阴性，说明在杀菌剂正常使用时，水中不存在硫酸盐还原菌，但存在其他细菌；停用杀菌剂A2 后，水体中已存在大量硫酸盐还原菌（25 个/mL），硫酸盐还原菌通过分解有机药剂获得能量，同时将水中的硫酸盐（循环水中含有大量硫酸根）还原成H2S 气体，导致沉淀池中水体质量变差和空气中的硫化氢浓度严重超标。

从表4 可以看出，停用杀菌剂A2 情况下，细菌的大量繁殖一方面其代谢产物使NH3超标，另一方面加速了药剂的分解，使空气中的CS2浓度超标；恢复使用杀菌剂A2后，水体中已没有硫酸盐还原菌，水中的硫化物含量已基本恢复正常，空气中的H2S浓度也大幅度降低，虽然仍存在其他细菌，但是氨氮含量开始下降，空气中的NH3浓度已降低到较低水平。

4 结论

（1）对于国外某铜矿山的选矿废水的处理来说，杀菌剂A2较杀菌剂A1效果更好，不仅可以降低水中的氨氮含量和COD 值，还可以有效减少挥发气体中H2S、NH3和CS2的浓度，可作为杀菌剂A1的替代品。

（2）杀菌剂A2加入后的沉淀池中水体的pH值较平稳，经过沉淀池的静置后，排水口附近水样的COD值、氨氮和溶解氧浓度均高于进水口附近，且水样中存在细菌（BT）、未检测出硫酸盐还原菌（SRB）。

（3）选厂使用A2能够抑制硫酸盐还原菌，达到减少沉淀池周边环境H2S含量的目的，可以抑制其他细菌的繁殖，以减少NH3等其他恶臭气体的产生，但在实际废水处理中还有待进一步改进配方，以提高杀菌的广谱性。