礦山廢水處理技術的研究進展

摘 要:對目前國內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 礦山環境現狀

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

2 礦山廢水概述

礦山廢水是在礦山范圍內，從采掘地點、選礦廠、尾礦壩、排渣場以及生活區等地點排出的廢水的統稱。開采、選礦、運輸等諸多生產及輔助工藝均需使用大量的水，這些廢水的排放量大、持續性強，對環境污染嚴重[1]。

根據廢水的來源，礦山廢水分為采礦工業廢水和生活污水兩大類。

采礦工業廢水由于采礦、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，無有毒物質，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，懸浮物被阻留在過濾介質上的方法。

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、比較經濟，但易產生大量的硫酸鈣，造成二次污染。

(2)人工濕地法。人工濕地法是根據天然濕地凈化污水的機理，讓酸性水緩慢流經人為的植物群落，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發生一定的中和作用[2～3]。

濕地法具有低成本、易于管理、對有機物的去除力強、在環境上可持續的優點，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]，并通過硫循環進一步去除酸性廢水。

微生物法是目前國內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硫等優點。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)蒸發法。蒸發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，具有不產生廢渣、分離速度快、選擇性高等方面的優點，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值范圍內將礦山廢水加熱至60℃而沉淀出鐵氧體。

此法的主要優點在于所生成的鐵氧體穩定性好，沉淀物易于回收(磁選法)和能除掉廢水中大多數二價金屬離子。

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，我們要持續地發展高效、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，這是采礦工業發展走可持續發展的必經之路。

參考文獻

[1] 韋冠俊.礦山環境工程[M].北京:冶金工業出版社，2001:25～31.

[2] 陳歡林.環境生物技術與工程[M]北京:化學工業出版社，2003:103～106.

[3] 籍國東，孫鐵珩，李順.人工濕地及其在工業廢水處理中的應用[J].應用生態學報，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].煤礦環境保護，2000，14(1):17～20.

[5]郭亞鳴，朱健衛，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，深圳市萬民環保科技有限公司，研究方向:固體廢物處理處置。