金屬礦山酸性廢水處理技術(shù)

楊松青

（韶關(guān)市雅魯環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司，廣東 韶關(guān) 512000）

金屬礦山酸性廢水處理技術(shù)

楊松青

（韶關(guān)市雅魯環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司，廣東 韶關(guān) 512000）

酸性廢水是金屬礦山的主要廢水之一，具有污染成分復(fù)雜、水量波動(dòng)大、排放點(diǎn)分散、難于控制等特點(diǎn)，很容易對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。因此，國(guó)內(nèi)外十分注重研究合適的治理技術(shù)。本文首先全面歸納了金屬礦山酸性廢水的來(lái)源、特點(diǎn)及危害，然后重點(diǎn)對(duì)目前比較常見(jiàn)的金屬礦山酸性廢水處理技術(shù)進(jìn)行研究，最后對(duì)該處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，以期實(shí)現(xiàn)金屬礦山廢水的更好處理。

金屬礦山；酸性廢水；處理技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量變得越來(lái)越大。但是，礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用過(guò)程難免對(duì)環(huán)境造成污染和破壞，金屬礦山酸性廢水的pH值較低，其還含有伴生的重金屬，如不加適當(dāng)處理就會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。所以，金屬礦山酸性廢水的處理技術(shù)研究對(duì)于環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要意義。

1 金屬礦山酸性廢水的來(lái)源、特點(diǎn)及危害

1.1 金屬礦山廢水的來(lái)源

金屬礦山廢水已經(jīng)成為環(huán)境污染的主要源頭，其主要來(lái)自于礦山廢石場(chǎng)、礦坑中部。金屬礦山廢水中含有諸多雜質(zhì)，在風(fēng)吹、日曬、雨淋等各種外界因素的作用下，硫化礦會(huì)快速溶解。礦坑廢水水量和自然降水水量存在很大的差異，主要原因在于礦坑廢水所在的位置、標(biāo)高等的不同。

1.2 酸性廢水的特點(diǎn)

酸性廢水具有以下特點(diǎn)：一是采礦廢水中的酸性水，其中含有諸多金屬離子，在特定的情況下，水質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，由酸性變成堿性；二是水量大，水流時(shí)間比較長(zhǎng)；三是難以對(duì)廢水進(jìn)行有效控制，因?yàn)榕潘c(diǎn)比較分散，水量波動(dòng)比較大；四是采礦廢水的性質(zhì)還受到外界因素的影響，如溫度、硫化礦氧化的速度等。

1.3 酸性廢水的危害

目前，很多人未認(rèn)識(shí)到礦山酸性廢水污染的嚴(yán)重性，對(duì)礦山酸性廢水治理工作的重視程度還不夠。實(shí)際上，礦山酸性廢水含有眾多有害物質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行處理需要花費(fèi)巨大的資金。若是對(duì)其不進(jìn)行處理，直接排入河流，將會(huì)導(dǎo)致水體發(fā)生酸化。受到礦山酸性廢水的影響后，水體中的微生物無(wú)法正常繁衍，最終會(huì)導(dǎo)致水體失去自凈能力。酸性廢水的pH低于7，pH值越低，對(duì)魚(yú)類(lèi)、藻類(lèi)等生物造成的傷害越大，其還會(huì)污染土壤，使土壤酸化、植物死亡等[1]。目前，礦山酸性廢水的處理難度依然較大。有些采礦企業(yè)為了眼前利益，放棄治理，使礦山酸性廢水流入河流、湖泊，而酸性廢水中含有諸多重金屬，對(duì)人們的生活造成嚴(yán)重威脅。

2 金屬礦山酸性廢水處理技術(shù)

2.1 中和法

與其他礦山酸性廢水處理方法相比，中和法是使用范圍最廣的一種方法。顧名思義，中和法就是對(duì)酸性廢水進(jìn)行中和處理，提高其pH值，其又被稱為氫氧化沉淀物法。人們可以將中和劑放入酸性廢水，在中和劑的作用下，重金屬、氫氧根發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生氫氧化物沉淀，這樣就能夠?qū)⒅亟饘夙樌麖乃腥コ?/p>

中和法的重點(diǎn)在于中和劑的使用，目前中和劑有石灰石、石灰兩種，其工藝流程分為三種。一是把石灰石直接放入水中，或者把石灰制作成石灰乳，然后放入反應(yīng)池中進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)進(jìn)入沉淀階段時(shí)，通過(guò)沉淀池的作用把生成物去除。二是石灰石和滾筒法。具體操作是把石灰石放入滾筒中，通過(guò)滾筒的旋轉(zhuǎn)作用，石灰石之間發(fā)生相互碰撞，石灰石表面產(chǎn)生硫酸鈣粉末，這樣可以讓酸性水體和石灰石盡可能接觸，不斷進(jìn)行反應(yīng)[2]。三是升流式變?yōu)V速膨脹中和法，即把碎石灰石放入圓錐體中，水從上向下流，穿過(guò)濾料，它們會(huì)充分進(jìn)行反應(yīng)。

2.2 硫化物沉淀法

硫化物沉淀法通常使用Na2S、NaHS等作為硫化劑，為了使反應(yīng)更加充分，需要加入表面活性劑。這樣一來(lái)，沉淀物表面的疏水性將會(huì)發(fā)生變化，反應(yīng)會(huì)變得更充分，可以有效去除金屬離子。該方法去除金屬硫化物的效果比較理想，所產(chǎn)生的沉淀物不具有溶解性，容易去除。

2.3 吸附法

吸附法也是處理礦山酸性廢水的一種常用方法，該方法近年來(lái)受到了人們的高度重視。吸附法使用多孔性固體物質(zhì)，其對(duì)水中物質(zhì)具有吸附作用，可以將其中的有毒物質(zhì)吸附在固體表面，從而去除有害物質(zhì)。使用該方法時(shí)，吸附劑不同，作用機(jī)理也不同，目前，該方法以物理吸附為主，化學(xué)吸附使用比較少[3]。吸附劑有兩種，一是黏土類(lèi)礦物，如硅藻土、蒙脫石以及海泡石，黏土類(lèi)礦物的層狀結(jié)構(gòu)，使其具有較好的吸附效果，其在礦山酸性廢水處理中具有良好的發(fā)展前景。二是生物吸附劑，如甘蔗渣、細(xì)菌、果殼等。

吸附法是礦山酸性廢水較為理想的處理方式，其相關(guān)研究越來(lái)越多，但是，依然缺乏吸附劑方面的研究。吸附劑在完成吸附重金屬的作用后，若是沒(méi)有得到良好的處理，同樣會(huì)造成污染，為此，人們需要重視吸附劑的再利用。同時(shí)，目前的研究大多是基于模擬廢水，對(duì)實(shí)際廢水的研究較少，由于實(shí)際廢水復(fù)雜，受多種因素影響，對(duì)其吸附值的研究還不確定。

2.4 離子交換法

離子交換法主要用于去除廢水中的溶解性離子。離子交換法比較特殊，其對(duì)重金屬進(jìn)行吸附的過(guò)程屬于化學(xué)吸附，礦山酸性廢水中存在不少重金屬離子，大部分以離子狀態(tài)存在。該方法可以有效去除重金屬離子，實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)再利用，具有容量大、水質(zhì)好等特點(diǎn)。該方法具有十分顯著的處理效果，值得推廣應(yīng)用。

2.5 人工濕地消化法

人們可以利用人工濕地的自凈系統(tǒng)，對(duì)金屬礦山酸性廢水進(jìn)行吸收再凈化。這是一種成本較低又環(huán)保的方法，不會(huì)造成二次污染。在處理廢水的過(guò)程中，濕地處理系統(tǒng)主要是通過(guò)沼澤等實(shí)現(xiàn)水質(zhì)處理，而濕地植物（如蘆葦、水八角、水虎尾、蘆竹等）具有凈化污水的作用。人工濕地是模仿自然濕地，巧妙地利用生態(tài)方式去除廢水中的有害物質(zhì)，通過(guò)過(guò)濾、吸附以及沉淀等過(guò)程實(shí)現(xiàn)水凈化[4]。

去除濕地中的重金屬，難度比較大，整個(gè)去除過(guò)程十分復(fù)雜。目前，去除濕地重金屬的方式有物理、化學(xué)以及生物三種，而重金屬的去除機(jī)理還需要人們進(jìn)一步研究。人工濕地的優(yōu)點(diǎn)在于成本較低，缺點(diǎn)在于占地面積大，容易受到外界環(huán)境的影響。人們要加強(qiáng)人工濕地方面的研究，重點(diǎn)在于填料吸附量、人工濕地去除污染物的原理以及環(huán)境與重金屬富集的關(guān)系。

3 金屬礦山酸性廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注，金屬礦山廢水已經(jīng)嚴(yán)重影響水資源的質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行有效處理將成為研究的重點(diǎn)。如今，金屬礦山酸性廢水處理技術(shù)已經(jīng)處在一個(gè)瓶頸期，那么未來(lái)，該技術(shù)將會(huì)走向何方？

3.1 從傳統(tǒng)處理工藝向先進(jìn)替代工藝方向發(fā)展

我國(guó)在處理礦山酸性廢水上已經(jīng)采用了新型技術(shù)，但是，新技術(shù)的普及率還不高。很多地區(qū)依然使用傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)，傳統(tǒng)技術(shù)不僅處理效率不理想，而且處理效果也不佳[5]。近年來(lái)，我國(guó)加大了對(duì)礦山酸性廢水處理技術(shù)的投資力度，對(duì)礦山酸性廢水傳統(tǒng)處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，但是這些方法仍然處于研究階段，受到處理成本和效率的限制，很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，這也是困擾礦山酸性廢除處理技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的最大障礙。未來(lái)，人們勢(shì)必會(huì)投入更大的精力和資源去研發(fā)先進(jìn)的替代工藝，來(lái)處理礦山酸性廢水。

3.2 從末端治理向源頭控制、過(guò)程調(diào)控、末端治理技術(shù)集成方向發(fā)展

“末端治理”往往不能從根本上消除污染，污染物在不同介質(zhì)中會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，有毒有害物質(zhì)往往在新的介質(zhì)中會(huì)轉(zhuǎn)化為新的污染物，形成“治不勝治”的惡性循環(huán)。這不僅會(huì)浪費(fèi)大量資源，也會(huì)對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)形成新一輪的反噬。在未來(lái)，人們勢(shì)必要從源頭上加以解決，通過(guò)源頭控制技術(shù)、過(guò)程調(diào)控技術(shù)、廢水處理回用技術(shù)的綜合研究，開(kāi)發(fā)出礦山酸性廢水集成控制技術(shù)，這是未來(lái)礦山金屬酸性廢水處理的最根本的落腳點(diǎn)。三者不僅具有各自的特定功能，而且互相聯(lián)系，是典型的系統(tǒng)工程，從整體上體現(xiàn)出清潔生產(chǎn)的研究思路和方法[6]。因此，綜合各方面的資源，對(duì)金屬礦山酸性廢水進(jìn)行批量化、集成化、系統(tǒng)化的處理，是根本發(fā)展方向，這樣可以提高酸性廢水處理的效率和效果。

3.3 從單純的達(dá)標(biāo)排放向回收有價(jià)金屬和水資源方向發(fā)展

目前，礦山企業(yè)常用的礦山酸性廢水處理方法無(wú)外乎以上幾種，其中以中和沉淀法為主，該方法實(shí)際使用范圍最廣。但是，該方法通過(guò)中和沉淀的方式去除廢水中的重金屬，這意味著其中有價(jià)值的重金屬也會(huì)被去除，必然造成資源浪費(fèi)，而且該方法費(fèi)用高，若是沉淀物處理不好，仍會(huì)污染環(huán)境。因此，在廢水處理過(guò)程中，回收有價(jià)值的金屬，實(shí)現(xiàn)中水回用將成為今后礦山金屬酸性廢水處理技術(shù)的又一發(fā)展趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

金屬礦山酸性廢水的處理技術(shù)多種多樣，比較常見(jiàn)的有中和法、硫化物沉淀法、吸附法、離子交換法和人工濕地消化法。這些方法都有自身的優(yōu)勢(shì)，但是不可避免地存在成本高昂、周期漫長(zhǎng)、效率不高等缺陷，該技術(shù)仍然需要進(jìn)一步研究和完善。但是，無(wú)論使用哪種方法，人們都應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)性和有效性，努力實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙贏，這樣才能促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的預(yù)期目標(biāo)。

1 白潤(rùn)才，李 彬，李三川，等.礦山酸性廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2015，32（2）：14-19.

2 袁 霜.金屬礦山酸性廢水危害及治理技術(shù)的現(xiàn)狀與對(duì)策[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2013，（7）：310-311.

3 楊曉松，邵立南.金屬礦山酸性廢水處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].有色金屬，2011，63（1）：114-117.

4 趙 玲，李 官，王榮鋅.金屬礦山酸性廢水治理技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].中國(guó)資源綜合利用，2009，27（10）：13-15.

5 趙 玲，王榮鋅，李 官，等.礦山酸性廢水處理及源頭控制技術(shù)展望[J].金屬礦山，2009，（7）：131-135.

6 鞠海燕，黃春文，羅文海，等.金屬礦山酸性廢水危害及治理技術(shù)的現(xiàn)狀與對(duì)策[J].中國(guó)鎢業(yè)，2008，（2）：41-44.

Treatment Technology of Acid Mine Wastewater

Yang Songqing
(Shaoguan City Yaloo Environmental Protection Co., Ltd., Shaoguan 512000, China)

Acid wastewater is one of the main wastewater in metal mines.It has the characteristics of complex pollution, large fluctuation of water quantity, scattered emission points and difficult to control.It is easy to cause serious damage to the natural environment.Therefore, domestic and foreign pay great attention to the research of appropriate governance technology.Firstly, this paper summarizes the origin, characteristics and harm of acid wastewater in metal mine, and then focus on the current metal mine acid wastewater treatment technology of common research, finally the development trend of processing technology to analyze and forecast, in order to realize the processing of metal mine waste water better.

metal mine; acid waste water; treatment technique

X703

A

1008-9500(2017)10-0029-03

2017-08-23

楊松青（1986-），男，廣東韶關(guān)人，工程師，研究方向：環(huán)境工程。