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礦山廢水的處理

摘要：對(duì)我國(guó)目前的礦山廢水的產(chǎn)生、危害、分類(lèi)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。重點(diǎn)以礦山廢水的pH進(jìn)行分類(lèi)闡述不同酸堿性礦山廢水的處理方法。列舉了石灰中和法處理礦山廢水的工藝流程。

關(guān)鍵字：礦山廢水、pH、處理方法、石灰中和法

Abstract: produce, harm, classification of our current mine wastewater are briefly described. Focus on the classification of different processing methods of acid mine drainage with mine wastewater by pH. Lists the process of mine wastewater by lime neutralization treatment.

Keywords: mine wastewater, pH, processing method, lime neutralization method

（一）、前言

我國(guó)是個(gè)水資源貧乏的國(guó)家，人均水資源僅為世界平均水平的四分之一。水資源短缺已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要制約因素之一。而在礦山開(kāi)采、礦物富集分離的過(guò)程中又會(huì)產(chǎn)生大量的礦山廢水，其中包括礦坑水、露采廠廢水、選廠廢水、尾礦庫(kù)和廢石場(chǎng)的淋濾水，這些水不僅白白浪費(fèi)，而且更重要的是，它們的排放嚴(yán)重污染了地表水和地下水，危害環(huán)境。

（二）礦山廢水概述

1、概念

礦山廢水是在礦山范圍內(nèi)，從采掘地點(diǎn)、選礦廠、尾礦壩、排渣場(chǎng)以及生活區(qū)等地點(diǎn)排放的廢水的總稱(chēng)，按生產(chǎn)過(guò)程可分為礦坑廢水和選礦廠廢水；按pH又分為酸性和堿性廢水。酸性廢水主要來(lái)源于礦坑水和廢石場(chǎng)的淋濾液等，堿性水主要產(chǎn)生于選礦廠作業(yè)。

2、礦山廢水的來(lái)源與危害

礦井水主要由伴隨礦井開(kāi)采而產(chǎn)生的地表滲透水、巖石孔隙水、礦坑水、地下含水層的疏放水、以及井下生產(chǎn)防塵、灌漿、充填污水,選礦廠和洗煤廠污水是礦山廢水的主要來(lái)源。通常,礦井水pH值在7～8之間,屬弱堿性。但是含硫的礦井水,其SO42-較多,大都是酸性水。在含硫礦井,由于礦石或圍巖及含硫煤中含有硫化礦物。這些礦物經(jīng)氧化、分解并溶解在礦井水中,形成酸性水。尤其在開(kāi)采巷道中,在大量滲入地下水和良好的通風(fēng)條件下,為硫化礦物的氧化、分解提供了極為有利的環(huán)境。

　　地下開(kāi)采尤其是水力采煤、水沙充填采礦法排放的污水是不可忽視的。據(jù)統(tǒng)計(jì),若不考慮回水利用,每產(chǎn)1t礦石,廢水排放量為1m3左右;生產(chǎn)1t原煤約從井下排出廢水0.5～10m3不等,zui高可達(dá)60m3。而且有些礦山關(guān)閉后,還會(huì)有大量的廢水繼續(xù)污染礦區(qū)環(huán)境。并且礦山廢水引起的影響范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出礦區(qū)本身。

　　礦井水污染可分為礦物污染、有機(jī)物污染和細(xì)菌污染。在某些礦山中還存在放射性物質(zhì)污染和熱污染。礦物污染有砂、泥顆粒、礦物雜質(zhì)、粉塵、溶解鹽、酸和堿等;有機(jī)物污染有煤炭顆粒、油脂、生物生命代謝產(chǎn)物、木材及其它物質(zhì)的氧化分解產(chǎn)物。以及受開(kāi)采、運(yùn)輸過(guò)程中散落的粉礦、煤粉、巖粉及伴生礦物的污染,水體呈灰黑色、渾濁、水面浮有油膜,并散發(fā)少量的腥臭、油腥味。水質(zhì)分析檢驗(yàn)結(jié)果,化學(xué)耗氧量大,細(xì)菌總數(shù)和大腸菌群含量大,如未加處理,任其長(zhǎng)期外排,對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定的不良影響。

3、礦山廢水中的主要污染物

一種物質(zhì)排入水體后是否會(huì)造成水體污染,這主要取決于該物質(zhì)的性質(zhì)和在廢水中的濃度、含這種物質(zhì)廢水的總排放量和受污染水體的特性、以及它吸收污染物質(zhì)的容量。

礦山廢水中的主要污染物：

　　(1)有機(jī)污染物。礦山廢水池和尾礦池中植物的腐爛,可能使廢水中有機(jī)成分含量很高,選礦廠、洗煤廠、分析化驗(yàn)室排放的廢水中含有酚、甲酚、萘酚等有機(jī)物,它們對(duì)水生物極為有害。

　　(2)油類(lèi)污染物。油類(lèi)污染物是礦山中較為普遍的污染物,含油廢水浸入孔隙內(nèi)形成油膜,產(chǎn)生堵塞作用,破壞土壤結(jié)構(gòu),不利于植物的生長(zhǎng),甚至使農(nóng)作物枯死。水面存在的油膜阻礙大氣中的氧向水體轉(zhuǎn)移,致使水體得不到氧,使水生生物因缺氧而死亡。

　　(3)酸堿的污染。酸堿污染是水體污染中存在的普遍現(xiàn)象,酸堿廢水排入水體后,使水體pH值發(fā)生變化,抑制細(xì)菌和微生物的生長(zhǎng),妨礙水體自凈還可腐蝕船舶和水工建筑物,破壞正常的生態(tài)循環(huán)。

（4)氧化物。氧化物有劇毒,一般人只要誤服0.1g左右的氰化吶或氰化鉀就會(huì)死亡。敏感的人甚至0.06g就可致死。當(dāng)水中CN-含量達(dá)0.3～0.5mg/L時(shí),便可使魚(yú)致死。

4、我國(guó)礦山廢水處理現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

我國(guó)礦山排放的廢水種類(lèi)主要有酸性廢水、含鹽廢水和選礦廢水等。目前存在的問(wèn)題，一是廢水處理裝置能力不足，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前還有30%左右的廢水未經(jīng)處理就直接外排；二是廢水處理技術(shù)開(kāi)發(fā)水平還不高；三是節(jié)約用水和廢水治理的管理制度還不夠完善。

（三）、礦山廢水的處理方法

1、預(yù)處理

預(yù)處理時(shí)，分離廢水中的懸浮物采用重力分離法和過(guò)濾法分離，使水質(zhì)得到凈化。

重力分離法是使廢水中的懸浮物在重力作用下與水分離的方法，如選礦廠的尾砂壩 。

過(guò)濾法是廢水通過(guò)帶孔的過(guò)濾介質(zhì)，懸浮物被阻留在過(guò)濾介質(zhì)上的方法。

2、礦山廢水處理方法

由于礦山廢水是礦井內(nèi)的天然溶濾水、選礦廢水、選礦廢渣堤堰的溢流水以及礦渣堆積場(chǎng)的浸出水等的總稱(chēng)，所以不同的廢水有不同的污染物，對(duì)環(huán)境的污染程度也不同。因此，對(duì)于不同種類(lèi)的礦山廢水應(yīng)運(yùn)用不同的處理方法。

2.1酸性廢水的處理方法

2.1.1概述

酸性礦山廢水因pH低、酸度大，且含有大量的貴金屬，一般都不能循環(huán)利用，通常排入礦山附近的河流、湖泊等水體，使水體的pH發(fā)生變化，抑制了水體中某些微生物的生長(zhǎng)，妨礙水體的凈化。酸性水與水體中的礦物質(zhì)相互作用會(huì)產(chǎn)生某些鹽類(lèi)，對(duì)淡水生物和植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致礦區(qū)周?chē)乃w被嚴(yán)重污染。

2.1.2選礦流程技術(shù)改造

目前，我國(guó)運(yùn)行的許多含硫化礦物的老礦山，當(dāng)時(shí)在選礦流程設(shè)計(jì)中，都以提高有用礦物回收率為 目標(biāo)，而對(duì)環(huán)保重視不夠，使排放的尾礦水呈酸性，現(xiàn)在則需為治理廢水支付大量費(fèi)用。在礦物可選性允許，對(duì)回收率影響不大的條件下，建議對(duì)原選礦流程進(jìn)行技術(shù)改造，盡可能采用堿性流程，使呈堿性的尾礦水與酸性礦坑水進(jìn)行自然中和，中和后的水即可循環(huán)利用或排放。這是一種、實(shí)用的治理方法。

2.1.3中和法

該方法是向廢水中投人中和劑或堿性廢水，使廢水中金屬離子生成氫氧化物沉淀與水分離，同時(shí)使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。常見(jiàn)的中和劑有石灰、石灰石、蘇打、苛性堿等。由于石灰來(lái)源廣、價(jià)格低、操作簡(jiǎn)便，故石灰為常用中和劑。石灰石與石灰比較，中和時(shí)產(chǎn)生的泥渣體積小，占地較少，含水量較低，易于脫水，但中和反應(yīng)速度不如石灰快。蘇打及苛性堿作中和劑雖然效果好，但價(jià)格昂貴，一  般不采用。為了提高沉鐵效果，中和法一般與將Fe 轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Fe什的氧化或曝氣過(guò)程相結(jié)合使用。

（1）、利用堿性廢水進(jìn)行中和治理

當(dāng)?shù)V山附近有造紙、制革、化纖、制堿類(lèi)企業(yè)  時(shí)，利用其產(chǎn)生的堿性廢水與礦山的酸性廢水進(jìn)行  中和。此法既能治酸又能治堿，以廢治廢，一舉兩得。采用該方法需要在酸性廢水的各排放地點(diǎn)構(gòu)筑中和反應(yīng)池，將堿性廢水用管道輸送到反應(yīng)池，并按需要量添加。該治理方法投資小、見(jiàn)效快、適應(yīng)性強(qiáng)，予以采用。

（2）、添加石灰或石灰乳進(jìn)行中和

在酸性廢水中添加石灰或石灰乳是一種傳統(tǒng)的酸性廢水治理方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)酸性廢水的濃度、水量和排放點(diǎn)的適應(yīng)性較強(qiáng)，但治理成本高，沉渣多且難以處理。因此，該方法適用于廢水排放量小、濃度不穩(wěn)定及要求水循環(huán)利用率高的情況。例如，向山硫鐵礦將 pH值為3～4、流量約4000m ／d的礦坑酸性水，揚(yáng)送到選礦廠上部的高位水池，再流人中和池，加入pH值為 12～14的石灰乳，用量0．8～1．5kg／m ，可將廢水 pH值調(diào)整為8～9，直接供選礦廠使用。

（3）、使用堿性濾料進(jìn)行中和

對(duì)于酸性廢水排放量大、范圍廣、地點(diǎn)較分散的廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)等地方，宜使用價(jià)格低廉的石灰石、白云石、大理石等物料作緩蝕劑進(jìn)行過(guò)濾中和處理。根據(jù)廢水含酸濃度不同，構(gòu)筑普通濾池、升降式濾池或臥式濾筒。此法處理后的廢水含酸濃度僅為17g／L_lJ

2.1.4硫化法

硫化法是向廢水中投入硫化劑，使廢水中的金屬離子形成硫化物沉淀而除去的方法。通常使用的硫化劑有硫化氫、硫化鈉等。此法的pH值適應(yīng)范圍大，產(chǎn)生的硫化物比氫氧化物溶解度更小，去除效率高，泥渣中金屬品位高，便于回收利用。但硫化劑來(lái)源有限，價(jià)格比較昂貴，產(chǎn)生的硫化氫有惡臭，對(duì)人體有危害，使用不當(dāng)時(shí)可造成空氣污染。

2.1.5置換中和法

在水溶液中，較負(fù)電性的金屬可置換出較正電性的金屬，達(dá)到與水分離的目的，此即稱(chēng)之為置換法。鐵較銅負(fù)電性，利用鐵屑置換廢水中的銅可得到品位較高的海綿銅。但該法不能將廢水酸度降下來(lái)，必須與中和法等方法聯(lián)合使用，以達(dá)到廢水排放或回收的目的。

2.1.6沉淀浮選法

沉淀浮選法是將廢水中的金屬離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物或硫化物沉淀，然后用浮選沉淀物的方法，逐一 回收有價(jià)金屬。該方法具有處理效率高、適應(yīng)性廣、占地少、產(chǎn)出泥渣少等優(yōu)點(diǎn)，因而是處理廢水常用的方法。

2.1.7萃取電積法

廢水的萃取處理法，是利用分配定律的原理，用一種與水互不相溶，而對(duì)廢水中某種污染物溶解度很大的有機(jī)溶劑 (萃取劑)，從廢水中分離出污染物的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作，萃取劑中重金屬含量高，反萃取后可送去電解得到金屬，是一種*的處理方法。但這種方法要求廢水中的金屬含量較高，否則處理效率低、成本高。

2.2堿性廢水的處理方法

2.2.1概述

堿性污水和酸性污水一樣，是所有工業(yè)廢水中zui常見(jiàn)的一種污水。如果不經(jīng)過(guò)處理就直接排放，將腐蝕管道、渠道和水工建筑物;排人水體后將改變水體的pH值，影響水體的自凈作用，破壞河流的自然生態(tài)，導(dǎo)致水生資源減少或毀滅;滲人土壤則造成土質(zhì)的鹽堿化，破壞土層的松疏狀態(tài)，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)和增產(chǎn)。另外，含堿污水中一般都含有大量的有機(jī)物，會(huì)大量消耗水體中的溶解氧，造成魚(yú)類(lèi)缺氧窒息死亡。人類(lèi)如果飲用濃度偏高的堿性水，新陳代謝將會(huì)受到影響，導(dǎo)致消化系統(tǒng)失調(diào)。因此，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗?，使廢水pH值處于6一9之間，方能排放到受納水體。

2.2.1酸堿中和法

采用投加酸性物質(zhì)處理堿性廢水，讓兩者中和后，加以過(guò)濾使堿性廢水基本凈化。中和處理被認(rèn)為是廢水處理中zui低要求之一。同時(shí)，對(duì)部分和全部澄清以及循環(huán)加工來(lái)說(shuō)是必要的環(huán)節(jié)。很久以來(lái)，人們一直使用鹽酸和硫酸之類(lèi)的礦物酸與堿性廢水作中和處理。然而，用鹽酸中和堿性廢水會(huì)隨之生成自然界河流中所不能容許的大量氯化鈉。同時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)物和加工設(shè)備會(huì)受到酸性蒸汽的腐蝕。同樣，硫酸會(huì)導(dǎo)致硫酸鹽的生成。由于硫酸鹽對(duì)混凝土建筑物的侵蝕，許多國(guó)家對(duì)硫酸鹽在廢水中的含量規(guī)定不超過(guò)400 mg／L。為此，盡管硫酸在價(jià)格上比鹽酸低，但硫酸通常不作為中和劑。近年來(lái)，人們一直在尋找妥善處理這些問(wèn)題的辦法。

2.2.2絮凝法

堿性廢水中往往含有大量的懸浮物質(zhì)，可以選用投加絮凝劑的方法來(lái)處理。自制的具有可調(diào)性的鎂鹽凝聚劑不僅具有良好的處理效果，而且可以大幅度降低治理成本，具有較好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

2.2.3化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是在廢水中加入適當(dāng)?shù)某恋韯箯U水中的有害物質(zhì)變成難溶物而沉淀除去。采用CuO沉淀劑與含有機(jī)硫廢堿液進(jìn)行固液反應(yīng)，經(jīng)過(guò)濾回收NaOH，堿液中的有機(jī)硫由濾渣吸附除去，灼燒濾渣得到的CuO可循環(huán)使用，得到副產(chǎn)品亞硫酸鈉。

2.2.5微生物法

微生物法分為生物氧化法和生物硫化法，具有成本低、適用性強(qiáng)、無(wú)二次污染，能吸收或吸附重金屬、分解丙生成重金屬硫化物沉淀而回收等特點(diǎn)，已得到廣泛應(yīng)用。

2.2.6混凝斜管沉淀法

來(lái)自選礦車(chē)間的廢水，先通過(guò)沉砂池進(jìn)行固液分離，沉砂通過(guò)卸砂門(mén)排入尾礦砂場(chǎng)，溢流進(jìn)入上清液，通過(guò)投藥混合后進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行混凝反應(yīng)，然后流入斜管沉淀池，使細(xì)粒、有害懸浮物進(jìn)一步去除，沉泥通過(guò)閥門(mén)排至尾礦砂場(chǎng)，出水則進(jìn)入清水池并回用，實(shí)現(xiàn)了廢水*。

2.2.7混凝沉淀—活性炭吸附—回收技術(shù)

用明礬和PAM混凝沉淀，再用粉末狀活性炭?jī)艋?，出水水質(zhì)可達(dá)到國(guó)家礦山廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，不僅可以全部回用，不影響選礦指標(biāo)，而且可以減少選礦過(guò)程的藥劑用量。該法流程簡(jiǎn)單，效果好，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。

(四)、九龍礦業(yè)石灰中和法處理酸性礦山廢水工藝流程

1、工藝流程

廢水處理工藝采用 “兩級(jí)藥劑中和+空氣氧化+混凝沉淀+深度過(guò)濾”的水處理工藝

工藝流程簡(jiǎn)述：礦山廢水經(jīng)管道收集后自流進(jìn)入PH調(diào)節(jié)池，在PH訓(xùn)節(jié)池內(nèi)投加石灰干粉進(jìn)行藥劑巾和反應(yīng)，PH控制范圍為8-9。廢水經(jīng)中和后自流進(jìn)人調(diào)節(jié)池，在凋節(jié)池內(nèi)均勻來(lái)水水質(zhì)水培，調(diào)節(jié)池底部設(shè)置曝氣系統(tǒng)塒廢水進(jìn)行空氣氧化，將廢水中大量的 Fe2~離子氧化成Fe離子，Fe離子與水中氫氧根反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀。廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池空氣氧化后 自流進(jìn)人預(yù)沉池進(jìn)行固液分離，沉淀物通過(guò)排泥泵輸送至污泥池，上清液自流進(jìn)入曝氣反應(yīng)池，曝氣反應(yīng)池底部設(shè)置曝氣系統(tǒng)，對(duì)廢水進(jìn)行二次空氣氧化反應(yīng)后通過(guò)提升泵輸送至斜板沉淀器，通過(guò)投』JI1混凝劑 (PAC)和絮凝劑 (PAM)，使懸浮物形成大量礬“花 “，在斜板沉淀器Lfl進(jìn)行二次周液分離，沉淀物通過(guò)重力排人污泥池，上清液自流進(jìn)入中問(wèn)水池，通過(guò)提升泵輸送至石英砂過(guò)濾器進(jìn)行深度過(guò)濾處理，進(jìn)一步去除水中殘留膠體及少量懸浮物，廢水經(jīng)過(guò)濾后 自流進(jìn)人排放池，達(dá)標(biāo)排放。

2、處理設(shè)施運(yùn)行情況

經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的調(diào)試運(yùn)行，對(duì)礦山廢水處理設(shè)施的運(yùn)行效果進(jìn)行了驗(yàn)收監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)因子：PH、SS、COD、NH3一N

監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示：礦山廢水處理設(shè)施運(yùn)行效果良好，各項(xiàng)出水指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978—1996巾的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的污染物排放限值，優(yōu)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值。

（五）展望

對(duì)于礦山廢水的處理，我們要持續(xù)地發(fā)展、廉價(jià)、安全及操作簡(jiǎn)便的處理技術(shù)，同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)廢水的管理，滿足當(dāng)代人的需求，減少排放量，又不對(duì)后代滿足其需要而構(gòu)成危害，這是我國(guó)礦業(yè)發(fā)展走可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

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