难降解有机物重金属选矿废水处理实验及中试研究

摘要

选矿废水所含的污染物主要有持久性重金属离子、浮选药剂及油污、固体悬浮物等，若不经治理直接排放，将会对选矿厂厂区周边及下游地区的农田、河流、土壤、湿地等产生破坏性影响，并最终危害人类健康。因此，有必要在不引入二次污染的前提下，选择合适的工艺对选矿废水进行深度处理，并综合考虑投资费用、占地面积、运行成本等因素，最大程度去除选矿废水中的COD及重金属，改善选矿厂周边的环境，为我国选矿废水处理提供工艺选择和理论参考。
　　混凝沉淀法是选矿废水处理最常用的方法，该工艺能有效去除选矿废水中的重金属，但对选矿废水中的COD去除效果甚微。研究拟先采用混凝沉淀法对选矿废水进行预处理，后采用物理吸附法或化学氧化法对选矿废水进行深度处理；三维电解法可同步去除选矿废水中的COD和重金属，可采用该方法直接处理选矿废水原水。在综合比较上述工艺对选矿废水的处理效果、运行成本及稳定性的条件下，选出最适合的处理工艺及工艺参数。
　　研究表明：当采用混凝沉淀预处理-物理吸附法时，在废水初始pH值为10.0，混凝剂FeCl3投加量为50 mg·L-1，絮凝剂PAM投加量为30mg·L-1，混凝反应时间为15 min，活性炭投加量为3.0 g·L-1，搅拌时间为2.0 h的条件下，选矿废水中的COD浓度降至96.26 mg·L-1，重金属铅浓度降至0.38 mg·L-1，仍达不到排放标准。
　　当采用混凝沉淀预处理-化学氧化法时，在混凝沉淀处理条件相同，曝气量为5.0 m3·h-1，臭氧浓度为10.0 mg·L-1，氧化时间为60 min的条件下，选矿废水中的COD浓度降至68.16 mg·L-1，重金属铅浓度降至0.38 mg·L-1，不能使选矿废水达标排放，且此时的运行成本高达7.08元·t-1，远高于企业承受能力，需进一步探究新的处理工艺。
　　当采用三维电解法时，研究采用的装置为实验室自主研发的新型“回”形三维电解装置，在电解电压为20.0 V，电流密度为40 mA·cm-2，极板间距为4.0 cm，初始pH值为5.0，Fe2+浓度为0.18 mmol·L-1，粉末活性炭投加量为20 g·L-1，曝气量为0.4 m3·h-1，电解时间为45 min的条件下，选矿废水中的COD浓度及重金属铅浓度分别降至32.67 mg·L-1和0.18 mg·L-1，达到并优于排放标准，此时的运行成本为5.7元·t-1，相对于传统三维电解法其处理效率提升了25％，运行成本仅为传统三维电解处理工艺的75%。
　　三维电解法能持续、稳定地同步去除矿废水中的COD及重金属，具有广阔的应用前景。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选矿废水的产生及其特点

1.2 选矿废水处理技术进展

1.3 本实验工作的选题背景、研究意义和研究内容

第2章 实验方法和内容

2.1 主要实验试剂与仪器

2.2 实验原料

第3章 混凝沉淀法预处理选矿废水实验研究

3.1 混凝剂类型对选矿废水COD及重金属去除效果的影响

3.2 FeCl3投加量对选矿废水COD及重金属去除效果的影响

3.3 初始pH值对选矿废水COD及重金属去除效果的影响

3.4 混凝反应时间对选矿废水COD及重金属去除效果的影响

3.5 本章小结

第4章 混凝后选矿废水COD进一步去除实验研究

4.1 吸附法对混凝沉淀工艺处理后的选矿废水COD的去除实验

4.2 化学氧化法对混凝沉淀工艺处理后的选矿废水COD的去除实验

第5章 三维电解法处理选矿废水原水实验研究

5.1 实验装置和流程

5.2 不同粒子电极的性能比较

5.3 电解时间对处理效果的影响

5.4 初始pH值对处理效果的影响

5.5 电解电压对处理效果的影响

5.6 极板间距对处理效果的影响

5.7 Fe2+浓度对处理效果的影响

5.8 粒子电极投加量对处理效果的影响

5.9 电流密度对处理效果的影响

5.10 曝气量对处理效果的影响

5.11 连续运行实验

5.12 传统三维电解工艺处理选矿废水实验

5.13 经济性分析

5.14 本章小结

第6章 三维电解法处理选矿废水原水中试试验

6.1 工艺流程及说明

6.2 现场连续运行结果

6.3 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 展望

参考文献

致谢

附录1：攻读硕士学位期间发表论文目录