矿山废水处理技术的研究进展

摘要:对目前国内外的矿山废水处理技术进行了综述,阐明了各种方法的适用条件优缺点。

关键词:矿山 酸性废水 处理方法 1 矿山环境现状

矿石采掘、矿坑排水和选矿、冶炼是我国矿业活动的三大部分。人类在满足自身需要的同时,破坏了原有的环境平衡系统,改变了周围的环境质量,很多的环境问题也随之产生。

2 矿山废水概述

矿山废水是在矿山范围内,从采掘地点、选矿厂、尾矿坝、排渣场以及生活区等地点排出的废水的统称。开采、选矿、运输等诸多生产及辅助工艺均需使用大量的水,这些废水的排放量大、持续性强,对环境污染严重[1]。

根据废水的来源,矿山废水分为采矿工业废水和生活污水两大类。

采矿工业废水由于采矿、选矿方式的不同而使一种废水中往往含有多种成分,如金属矿山开采所形成的含无机物的废水等。

生活污水主要来自矿山职工生活区,无有毒物质,但含有大量细菌

和病原体。

3 矿山废水处理方法 3.1 预处理

预处理时,分离废水中的悬浮物采用重力分离法和过滤法分离,使水质得到净化。

重力分离法是使废水中的悬浮物在重力作用下与水分离的方法,如选矿厂的尾砂坝。

过滤法是废水通过带孔的过滤介质,悬浮物被阻留在过滤介质上的方法。

3.2 处理方法

(1)中和法。中和法主要分为酸碱水中和与投药中和。

酸碱水中和是指在酸性废水中投加碱性药剂,如电石渣等,在实际的生产中应用得最普遍。如中和——絮凝沉淀法。如需回用废水时,则可用超低压反渗透处理。

中和法有效、简单、比较经济,但易产生大量的硫酸钙,造成二次污染。

(2)人工湿地法。人工湿地法是根据天然湿地净化污水的机理,让酸性水缓慢流经人为的植物群落,利用特定植物达到过滤降低金属离子浓度的目的。同时,湿地也可为微生物群落的附着生长提供界面,缓慢的水流与人工湿地单元基质发生一定的中和作用[2～3]。

湿地法具有低成本、易于管理、对有机物的去除力强、在环境上可持续的优点,但占地面积大,对硫化氢的处理不彻底,易造成大气污染。

(3)微生物法。微生物法其原理是利用氧化亚铁硫杆菌在酸性条件下将水中的Fe2+氧化成Fe3+,以除去矿井水的铁等金属离子[4～5],并通过硫循环进一步去除酸性废水。

微生物法是目前国内外最有潜力的矿山废水处理方法之一,具有费用低,适用性强,无二次污染,能吸收或吸附重金属,可回收短缺原料单质硫等优点。但缺点是用微生物法的条件是有一定的限制,并且时间跨度比较长。

(4)氧化还原法。在矿山酸性废水的处理中,常采用的是用铁屑置换废水中的铜离子,使铜离子还原为金属铜加以去除,即回收金属铜。

此法的优点是以废制废,操作简单,但也存在着废水的处理量小,渣量大的缺点。

(5)蒸发法。蒸发法是利用热能加热重金属离子废水,使水分子汽

化逸出,以制备回用水;同时浓缩重金属加以回收或进一步处理。但使用该法时需要消耗大量的热能,从这一点来看,用以处理矿山废水是很不现实的.

(6)萃取法。萃取法是利用重金属离子在有机相和水相中溶解度的不同,回收有价金属从而达到除去或降低水中重金属的含量,但处理后的废水一般不能达到排放标准,需要进一步处理。

(7)离子交换法。离子交换法是重金属与离子交换树脂发生离子交换过程,以达到富集重金属离子、消除或降低废水中重金属离子的目的。用离子交换法处理能有效地除去和回收废水中的重金属离子,具有处理容量大、能回收水、出水水质好等特点。但此法中所用的交换树脂频繁再生,操作费用很高。

(8)沉淀法。对于含悬浮物高的酸性矿山废水,可先进行预处理;然后,废水中的重金属离子(如铜、锌等)、碱土金属(如钙)及某些非金属(如氟等)均可通过化学沉淀法除去。

化学沉淀法是向废水中投加某些化学药剂使之与废水中污染物发生直接的化学反应,形成难溶的固体而被除去。

(9)其他方法。除上述方法中,还有液膜法、反渗透法和电渗析法。这些方法回用了水资源,具有不产生废渣、分离速度快、选择性高等方面的优点,但还处于研究阶段;此外,还有生物膜吸附处理技术(Blenkin sop,1991)、含铁细菌结核除砷法等方法。

4 矿山污水处理的新方法 4.1 杀菌剂催化

酸性废水的产生往往与硫化矿暴露于水和空气中有关,杀菌剂催化就是利用杀菌剂控制酸性矿山废水的产生,例如氧化铁硫杆菌对硫化物的氧化有促进作用,对这些细菌进行有效的控制可以使得部分酸性废水中含酸量减少98%以上。

杀菌剂处理廉价且高效,但杀菌剂的使用对周围环境有一定的影响。

4.2 电化学处理技术

电化学处理技术主要是采用铁、铝阳极电解时,在外电流的作用下产生不溶于水的

Fe(OH)3、Fe(OH)2或Al(OH)3,这些微粒吸附和凝聚水中胶体粒子,对有机和无机胶体粒子的作用较大。如电解法中电解沉淀法和回收重金属电解法。

4.3 常温铁氧体处理技术

常温铁氧体处理技术就是利用铁氧体法沉淀废水中的重金属离子,在一定的pH值范围内将矿山废水加热至60℃而沉淀出铁氧体。

此法的主要优点在于所生成的铁氧体稳定性好,沉淀物易于回收(磁选法)和能除掉废水中大多数二价金属离子。

4.4 工程覆盖技术

由于尾矿坝、废石场等是产生酸性废水的主要来源之一,工程覆盖技术是利用工程覆盖物(包括尾矿坝基底的处理)来降低废石堆中氧的浓度,以减缓硫化矿氧化速度(Nichlon,1991)。

5 展望

对于矿山废水的处理,我们要持续地发展高效、廉价、安全及操作简便的处理技术,同时,加强对废水的管理,满足当代人的需求,减少排放量,又不对后代满足其需要而构成危害,这是采矿工业发展走可持续发展的必经之路。

参考文献

[1]韦冠俊.矿山环境工程[M].北京:冶金工业出版社,2001:25～31. [2]陈欢林.环境生物技术与工程[M]北京:化学工业出版社,2003:103～106.

[3]籍国东,孙铁珩,李顺.人工湿地及其在工业废水处理中的应用

[J].应用生态学报,2002,13(2):224～228.

[4]李亚新,药宝宝.微生物法处理含硫酸盐酸性矿山废水[J].煤矿环境保护,2000,14(1):17～20.

[5]郭亚鸣,朱健卫,缪旭光.生化法处理酸性矿井水(AMD)及处理后沉积物综合利用的研究[J].煤矿环境保护,1994,8(6):13～16.