金屬礦山酸性廢水危害及治理技術的現狀與對策

袁霜

摘要：對金屬礦山酸性廢水治理已經成為當今環境保護治理工作的一個重要領域。本文主要分析了金屬礦山酸性廢水的來源以及危害，對普遍采用的礦山酸性廢水治理技術進行了綜述，并對礦山酸性廢水的預防和治理提出一些對策及建議。

關鍵詞：金屬礦山 酸性廢水 治理技術

金屬礦山資源是人類社會文明的物質保證，隨著社會經濟水平的飛速發展，人類對礦產資源的需求量必然與日俱增，但在對礦山的大量開采的過程中，會對環境產生許多負面影響，礦山廢水就是最嚴重的環境之一。礦山廢水中含有大量的重金屬離子，會對水體產生破壞，危害水中的生物的生長，對農業和漁業等都會造成嚴重的危害，污染引用水，從而直接危害到人類的健康。在礦山廢水中，對環境污染最重、危害程度最大的是酸性廢水，因此，針對礦山酸性廢水的治理，已經成為當今社會廣泛研究的重要課題。

1 金屬礦山酸性廢水的來源

金屬礦山酸性廢水的主要來源金屬礦石中摻雜的硫化礦石，由于硫化礦的分布廣泛且數量較多，在幾乎所有的礦體中都存在，特別是銅礦，在微生物、水以及空氣等作用下，會發生一系列的物理化學反應，從而生成大量含有重金屬離子的酸性廢水，水中的離子含量一般為每升幾十到幾百毫克；在開采的過程中，這種工業廢水的產生量極大，甚至每天的排放量有幾萬立方米，并且受季節雨水的情況影響較大，這些礦山酸性廢水會對其周邊生態環境造成嚴重的破壞，直接危害到人類的生存健康。

2 金屬礦山酸性廢水的危害

金屬礦石的周圍伴生的多種金屬礦和硫化物礦石，產生的工業廢水的pH值低，且硫酸鹽含量高。在礦山酸性廢水中含有大量的重金屬離子，如鋅、鎳、鉛、鐵等，并且常含有氰化物，廢水中的主要污染物可以分為有機污染物、重金屬污染物、氰化物和酸等。其危害主要有以下幾方面：

①由于廢水的pH值很低，一般為4～6，而在硫鐵礦較多的礦區，甚至可以低至2～3。這些酸性廢水會對金屬設備造成腐蝕，如礦井的管道、攔污和蓄污設施等等。

②酸性廢水排入周圍江河湖泊中，將影響水體的pH值，從而影響水體中動植物以及微生物的生長，對水體本身的自凈功能造成影響，最終危害到人體健康。若深入地下，則會對引用水源造成直接的污染。

③酸性廢水排入耕田中，則對農作物的生長造成極大危害，可能直接導致植物的枯萎和死亡，并且對土體本身造成影響，使土壤鹽堿化。并且廢水中的重金屬不易被降解，而富集于動植物體內，通過生物鏈危害到人類健康。

④當廢水中的重金屬通過一些方式進入人體中，并在人體中積累，最終導致慢性重金屬中毒，甚至可以導致皮膚癌及肝癌等癌癥的發生。

3 金屬礦山酸性廢水的治理技術

3.1 中和沉淀法

中和沉淀法最為常用的就是石灰/石灰石中和沉淀法，是處理礦山酸性廢水最常用的方法，這種方法是在廢水中投入堿性的中和劑，如生石灰、石灰乳、石灰石、白云石等，使酸性廢水的pH升高，并且重金屬離子與之生成溶解度較小的氫氧化物和碳酸鹽化合物而沉淀。這種方法工藝簡單，并且處理成本較低。通常根據其具體方法的不同，分為以下三種工藝流程：

①直接投加石灰法。將石灰制成石灰乳，投入沉淀池中，中和生成硫酸鈣和氫氧化鐵，可以在沉淀池中沉淀后除去。這種方法應用廣泛，操作方便，成本較低，但是反應容易生成較大的沉淀，而降低石灰的利用效率。

②石灰石中和滾筒法。將石灰石倒入滾筒內，依靠滾動，可以增大酸性廢水與石灰石的接觸面積，從而更有利反應的進行。但是這種方法對設備的要求較高，投資較大。

③升流式變濾速膨脹中和法。利用中和塔，將廢水自下而上流過石灰石和白云石的濾料，從而進行中和反應。這種設備簡單，但反應產生的大量懸浮物容易堵塞，故對濾料的要求較為嚴格。

3.2 硫化沉淀法

硫化物沉淀法是利用硫化劑將廢水中重金屬離子轉化為不溶或者難溶的硫化物沉淀的方法，金屬硫化物沉淀是比其氫氧化物沉淀離子溶度積更小。常用的硫化劑有硫化鈉、硫氫化鈉、硫化鈣等，這種方法的優點是硫化物的溶解度小、同時產渣量較少。但是為了保證重金屬污染物的去除干凈，則加入過量的硫化物，而會生成硫化氫氣體，易產生二次污染。

這種方法可以與浮選法進行組合工藝，即在生成不溶性或難溶性沉淀后加入表面活性劑，從而改變沉淀表面的疏水性，并與起泡劑進行黏附上浮，從而實現對廢水中的重金屬進行選擇性沉淀回收。

3.3 微生物處理法

微生物處理酸性廢水是治理礦山工業廢水的重要方法，利用硫酸鹽還原菌 （SRB）與硫酸鹽生物還原反應，還原硫酸鹽為硫化氫，再利用微生物反應氧化為單質硫。微生物法處理酸性廢水成本低，且應用范圍廣泛，無二次污染。

3.4 人工濕地法

人工濕地是近幾年來國內外研究的一項新型的污水處理技術，主要由人工基質和在基質上生長的水生植物組成，是一種較為獨特的人工生態系統，這種方法是根據天然濕地的自凈化污水的原理。將礫石、砂石和土壤等材料按一定比例人工填入，選擇適當的植物種植此基質上，即為人工濕地，再利用這些特定植物對水中金屬離子的降低，讓酸性廢水慢慢流過人工的濕地、流經人為設計的植物，從而達到對水體的過濾的目的。同時，人工濕地為微生物的生長提供了有利條件，使廢水進行二次的微生物處理。此種方法對礦山酸性廢水中的重金屬離子的去除作用和改善廢水的pH值都具有優良的效果。

對金屬礦山酸性廢水的治理技術較多，除了以上介紹的，還有如氧化還原法、離子交換法、膜分離技術、吸附法和電化學方法等等，每種方法都有著其獨特的應用領域。具體采用何種方法，應根據廢水的成分、濃度、排放量、來源、排放特點和現場具體條件而定，通過技術經濟分析，從而選擇和確定相應的處理方法，有時也可能將幾種方法合理結合利用，以達到最優的處理目的。

4 對策與建議

根據相關的資料與統計數據表明，在礦床的整個開采過程當中，由于地下水滲流而造成的廢水排放，占我國總工業廢水排放的很大一部分。礦坑水在排到地表之后，酸性廢水排放所造成的環境問題，已經成為了我國采礦工作發展中，亟需重點解決的問題，也是保證可持續發展的重要對策。

首先，要合理地選擇開采方式，在治理過程中，主要以預防治理為主要方式，提高對資源的利用率。在開采過程中，要加強綜合利用的水平，降低酸性廢水的排放水平。與此同時，還要考慮提高礦石中，相應的主要元素的回收率，保證金屬元素與非金屬元素的回收水平，從而減少酸性污染與重金屬污染的發生。

其次，要完善排水系統，采用修壩、截水等多種方式，建立完善的水處理系統，提高污水處理的效率。在對于廢水治理上，要加強相應的研究與開發。礦山的廢水組成成分比較復雜，選擇合理的方式進行處理時，要考慮廢水量、污染水平、現場需求等多方面的因素，實現良好的回收利用，將回收利用與治理相結合。

最后，要做好植樹造林以及周邊生態環境的建設。礦山開采主要集中在山區，整體地勢主要以坡地為主，進行植樹造林是重要的恢復生態環境，保護周邊環境的重要途徑，對于生態環境的發展與保護是非常重要的。同時，植樹造林以及保護周邊環境，也是我國工業持續發展的重要基礎。

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