礦山廢水處理技術的研究進展

摘 要:對目前國內(nèi)外的礦山廢水處理技術進行了綜述，闡明了各種方法的適用條件優(yōu)缺點。

關鍵詞:礦山 酸性廢水 處理方法

中圖分類號:X703文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)12(b)-0003-01

1 礦山環(huán)境現(xiàn)狀

礦石采掘、礦坑排水和選礦、冶煉是我國礦業(yè)活動的三大部分。人類在滿足自身需要的同時，破壞了原有的環(huán)境平衡系統(tǒng)，改變了周圍的環(huán)境質(zhì)量，很多的環(huán)境問題也隨之產(chǎn)生。

2 礦山廢水概述

礦山廢水是在礦山范圍內(nèi)，從采掘地點、選礦廠、尾礦壩、排渣場以及生活區(qū)等地點排出的廢水的統(tǒng)稱。開采、選礦、運輸?shù)戎T多生產(chǎn)及輔助工藝均需使用大量的水，這些廢水的排放量大、持續(xù)性強，對環(huán)境污染嚴重[1]。

根據(jù)廢水的來源，礦山廢水分為采礦工業(yè)廢水和生活污水兩大類。

采礦工業(yè)廢水由于采礦、選礦方式的不同而使一種廢水中往往含有多種成分，如金屬礦山開采所形成的含無機物的廢水等。

生活污水主要來自礦山職工生活區(qū)，無有毒物質(zhì)，但含有大量細菌和病原體。

3 礦山廢水處理方法

3.1 預處理

預處理時，分離廢水中的懸浮物采用重力分離法和過濾法分離，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。

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

3.2 處理方法

(1)中和法。中和法主要分為酸堿水中和與投藥中和。

酸堿水中和是指在酸性廢水中投加堿性藥劑，如電石渣等，在實際的生產(chǎn)中應用得最普遍。如中和——絮凝沉淀法。如需回用廢水時，則可用超低壓反滲透處理。

中和法有效、簡單、比較經(jīng)濟，但易產(chǎn)生大量的硫酸鈣，造成二次污染。

(2)人工濕地法。人工濕地法是根據(jù)天然濕地凈化污水的機理，讓酸性水緩慢流經(jīng)人為的植物群落，利用特定植物達到過濾降低金屬離子濃度的目的。同時，濕地也可為微生物群落的附著生長提供界面，緩慢的水流與人工濕地單元基質(zhì)發(fā)生一定的中和作用[2～3]。

濕地法具有低成本、易于管理、對有機物的去除力強、在環(huán)境上可持續(xù)的優(yōu)點，但占地面積大，對硫化氫的處理不徹底，易造成大氣污染。

(3)微生物法。微生物法其原理是利用氧化亞鐵硫桿菌在酸性條件下將水中的Fe2+氧化成Fe3+，以除去礦井水的鐵等金屬離子[4～5]，并通過硫循環(huán)進一步去除酸性廢水。

微生物法是目前國內(nèi)外最有潛力的礦山廢水處理方法之一，具有費用低，適用性強，無二次污染，能吸收或吸附重金屬，可回收短缺原料單質(zhì)硫等優(yōu)點。但缺點是用微生物法的條件是有一定的限制，并且時間跨度比較長。

(4)氧化還原法。在礦山酸性廢水的處理中，常采用的是用鐵屑置換廢水中的銅離子，使銅離子還原為金屬銅加以去除，即回收金屬銅。

此法的優(yōu)點是以廢制廢，操作簡單，但也存在著廢水的處理量小，渣量大的缺點。

(5)蒸發(fā)法。蒸發(fā)法是利用熱能加熱重金屬離子廢水，使水分子汽化逸出，以制備回用水;同時濃縮重金屬加以回收或進一步處理。但使用該法時需要消耗大量的熱能，從這一點來看，用以處理礦山廢水是很不現(xiàn)實的.

(6)萃取法。萃取法是利用重金屬離子在有機相和水相中溶解度的不同，回收有價金屬從而達到除去或降低水中重金屬的含量，但處理后的廢水一般不能達到排放標準，需要進一步處理。

(7)離子交換法。離子交換法是重金屬與離子交換樹脂發(fā)生離子交換過程，以達到富集重金屬離子、消除或降低廢水中重金屬離子的目的。用離子交換法處理能有效地除去和回收廢水中的重金屬離子，具有處理容量大、能回收水、出水水質(zhì)好等特點。但此法中所用的交換樹脂頻繁再生，操作費用很高。

(8)沉淀法。對于含懸浮物高的酸性礦山廢水，可先進行預處理;然后，廢水中的重金屬離子(如銅、鋅等)、堿土金屬(如鈣)及某些非金屬(如氟等)均可通過化學沉淀法除去。

化學沉淀法是向廢水中投加某些化學藥劑使之與廢水中污染物發(fā)生直接的化學反應，形成難溶的固體而被除去。

(9)其他方法。除上述方法中，還有液膜法、反滲透法和電滲析法。這些方法回用了水資源，具有不產(chǎn)生廢渣、分離速度快、選擇性高等方面的優(yōu)點，但還處于研究階段;此外，還有生物膜吸附處理技術(Blenkin sop，1991)、含鐵細菌結核除砷法等方法。

4 礦山污水處理的新方法

4.1 殺菌劑催化

酸性廢水的產(chǎn)生往往與硫化礦暴露于水和空氣中有關，殺菌劑催化就是利用殺菌劑控制酸性礦山廢水的產(chǎn)生，例如氧化鐵硫桿菌對硫化物的氧化有促進作用，對這些細菌進行有效的控制可以使得部分酸性廢水中含酸量減少98%以上。

殺菌劑處理廉價且高效，但殺菌劑的使用對周圍環(huán)境有一定的影響。

4.2 電化學處理技術

電化學處理技術主要是采用鐵、鋁陽極電解時，在外電流的作用下產(chǎn)生不溶于水的

Fe(OH)3、Fe(OH)2或Al(OH)3，這些微粒吸附和凝聚水中膠體粒子，對有機和無機膠體粒子的作用較大。如電解法中電解沉淀法和回收重金屬電解法。

4.3 常溫鐵氧體處理技術

常溫鐵氧體處理技術就是利用鐵氧體法沉淀廢水中的重金屬離子，在一定的pH值范圍內(nèi)將礦山廢水加熱至60℃而沉淀出鐵氧體。

此法的主要優(yōu)點在于所生成的鐵氧體穩(wěn)定性好，沉淀物易于回收(磁選法)和能除掉廢水中大多數(shù)二價金屬離子。

4.4 工程覆蓋技術

由于尾礦壩、廢石場等是產(chǎn)生酸性廢水的主要來源之一，工程覆蓋技術是利用工程覆蓋物(包括尾礦壩基底的處理)來降低廢石堆中氧的濃度，以減緩硫化礦氧化速度(Nichlon，1991)。

5 展望

對于礦山廢水的處理，我們要持續(xù)地發(fā)展高效、廉價、安全及操作簡便的處理技術，同時，加強對廢水的管理，滿足當代人的需求，減少排放量，又不對后代滿足其需要而構成危害，這是采礦工業(yè)發(fā)展走可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

參考文獻

[1] 韋冠俊.礦山環(huán)境工程[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2001:25～31.

[2] 陳歡林.環(huán)境生物技術與工程[M]北京:化學工業(yè)出版社，2003:103～106.

[3] 籍國東，孫鐵珩，李順.人工濕地及其在工業(yè)廢水處理中的應用[J].應用生態(tài)學報，2002，13(2):224～228.

[4]李亞新，藥寶寶.微生物法處理含硫酸鹽酸性礦山廢水[J].煤礦環(huán)境保護，2000，14(1):17～20.

[5]郭亞鳴，朱健衛(wèi)，繆旭光.生化法處理酸性礦井水(AMD)及處理后沉積物綜合利用的研究[J].煤礦環(huán)境保護，1994，8(6):13～16.

①作者簡介:李仕文，男，1985年8月，佛山南海，碩士研究生，深圳市萬民環(huán)保科技有限公司，研究方向:固體廢物處理處置。