目前在黄金生产中氰化法应用较为普遍,该方法产生的大量含氰废水给环境及生态安全造成严重威胁。本研究所选废水采自山东某金矿,其中总氰化物浓度为297.0mg/L、铜离子浓度为102.4mg/L、pH为6.7。鉴于该废水中高浓度铜离子可作为焦亚硫酸钠/空气法中所需催化剂,以及该方法处理含氰废水的高效率、低成本等特点,本论文拟开展焦亚硫酸钠/空气法联合硫化钠沉淀法处理含氰废水研究,使处理后废水的总氰化物和铜离子浓度达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级标准(总氰化物浓度小于0.5mg/L、铜离子浓度小于0.5mg/L)。分别以曝气柱(加设搅拌)和XFD型浮选机作为反应器,对比分析了搅拌速度、pH值、焦亚硫酸钠投加量、温度、反应时间和充气量对模拟废水中总氰化物的去除规律以及浮选机对去除率的强化机制,结果表明:随着搅拌速度增大,pH上升,充气量增大,总氰化物的去除率先增加后降低;随着反应时间延长,总氰化物的去除率于60min后增加至稳定;水温的增加会提高总氰化物的去除率。最佳反应条件为:pH为9.0、焦亚硫酸钠投加量为6g/L、充气量为130L/min、反应时间为1h、水温为30℃,浮选机的最佳搅拌速度为1600r/min,曝气柱的最佳搅拌速度为100r/min。在此条件下,浮选机的处理效果优于曝气柱,其中总氰化物残余浓度为0.43mg/L、铜离子残余浓度为3.60mg/L,总氰化物去除率为99.86%、铜离子去除率为96.49%;曝气柱中总氰化物残余浓度为1.56mg/L、铜离子残余浓度为8.34mg/L,总氰化物去除率为99.47%、铜离子去除率为91.85%。浮选机处理后总氰化物浓度达到一级标准,但是铜离子未达标。曝气柱和浮选机中溶解氧和氧化还原电位空间分布研究表明,浮选机的去除强化机制在于:负压吸气—搅拌破碎的气泡形成方式,能使气泡在溶液中均匀分布。在最佳条件下,反应30min时浮选机中溶解氧平均为7.50mg/L,氧化还原电位均在160mV以上,焦亚硫酸钠的利用率17.77%。相同条件下的曝气柱中溶解氧平均为5.40mg/L,氧化还原电位均低于160mV,焦亚硫酸钠的利用率17.62%。焦亚硫酸钠/空气法的二次污染主要为氰和氨的吹脱,在最佳反应条件下浮选机中氰的吹脱率为1.59%,氨氮残余浓度为24.35mg/L,氨的吹脱率为87.22%;曝气柱中氰的吹脱率为2.03%,氨氮残余浓度为26.22mg/L,氨的吹脱率86.15%。浮选机中较高的溶解氧使更多的氰化物被氧化成氨和碳酸氢根,因此氰的吹脱比曝气柱方式的少,氨的吹脱率较高。热力学计算结果表明:氰和铜的存在形式包括Cu(CN)₃^2-、Cu(CN)₄^3-、CN^-、CN(aq)以及各自的游离态。反应前后Cu(CN)₃^2-浓度变化较小,Cu(CN)₄^3-、CN^-以及HCN(aq)三者浓度大幅降低。结合前人分析认为Cu(CN)₃^2-是主要催化成分,其余形式中氰被氧化,铜被沉淀。焦亚硫酸钠/空气法处理后加入PAM沉淀废水中的颗粒物,再利用硫化钠沉淀法去除废水中残余铜离子。结果表明:随着pH的上升,铜离子的去除率先上升后下降;随着Na₂S、PAM投加量的增加,对铜离子的去除率增加。最佳反应条件为:pH为9.0、Na₂S加入量为3.09mg/L(Cu:S摩尔比2:1.4)、0.1%PAM用量为4mL/L,处理后溶液中残余铜离子浓度低于0.5mg/L,达到一级标准。在最佳反应条件下处理实际含氰废水,处理后总氰化物残余浓度为0.46mg/L,铜离子残余浓度低于0.5mg/L。该方法总的药剂成本约为12.64元/m³。