礦山開采工程中酸性廢水治理技術(shù)及對策簡析

張 珊

（山東省濟寧生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 濟寧 272000）

中國工業(yè)的快速發(fā)展增加了對礦產(chǎn)資源的迫切需求。但是，采礦過程中產(chǎn)生的廢物存儲和垃圾填埋場將產(chǎn)生酸性礦山廢水，該廢水具有一定的酸度，金屬離子和各種硫酸鹽。礦山開采后的遺留物會對周圍環(huán)境造成嚴重污染，嚴重到在開采礦山后許多年里仍然造成難以消磨的影響[1]。因此，處理酸性礦山廢水的問題已逐漸成為我國環(huán)境治理方面的重點問題。酸性礦山廢水對環(huán)境的污染程度取決于其酸性的強度和離子的組成，也會伴隨著礦區(qū)的地質(zhì)條件不同而變化[2]。現(xiàn)有的處理技術(shù)大體上集中于物理，化學(xué)和生物技術(shù)中和、穩(wěn)定和去除污染物等方向，資源需求量較大。已被使用過的廢水處理方案中，很少有便宜、效果顯著且具有可持續(xù)特點的方案。因此，開發(fā)高效、節(jié)能，可持續(xù)的處理技術(shù)是目前的主要攻克問題。借鑒國內(nèi)外對礦山酸性廢水的處理方法主要有物理、化學(xué)及生物處理等，其中最常用的工藝方法主要有中和法、微生物法、膜法等等，然而這些方法的效果并非很好。為此，提出了高效底泥循環(huán)回流技術(shù)。

1 酸性礦山廢水處理技術(shù)

HDS 處理工藝，即高效底泥循環(huán)回流技術(shù)。它是一種有別于傳統(tǒng)的礦山酸性廢水中和處理工藝的技術(shù)，其在傳統(tǒng)處理工藝的基礎(chǔ)上融入一種新技術(shù)：晶種回收技術(shù)，即污泥回收系統(tǒng)，并增加混合系統(tǒng)：污泥混合系統(tǒng)，池底污泥與水箱中的污泥混合，回流后將污泥的底部污泥混合，此過程可促進混合液中的藥物顆粒更好地凝結(jié)在回流污泥上，從而增加污泥的粒徑和沉積物的密度；兩者混合后的廢水將會通過溢流的形式進入到快速反應(yīng)池中，后與酸性廢水發(fā)生中和反應(yīng)，中和之后的廢水將會進入到中和反應(yīng)池中，以此提高了廢水的pH 值；有些方案中在中和反應(yīng)池中還添加了曝氣設(shè)備，這個裝備可以使廢水中二價鐵發(fā)生氧化生成三價鐵；之后中和反應(yīng)池里的廢水將進入絮凝池，隨著絮凝劑的投放下，大大的提高了中和廢水沉降的性能，提高了處理的污泥的固含量，最后一步，這些殘渣就會進入到污泥濃縮池進行污泥的沉降濃縮，完成對酸性廢水的處理全過程[3]。

目前，運用HDS 進行處理的研究大致表現(xiàn)在兩個方面：一方面是處理工藝的改進；另一方面是工藝處理性能的提高。隨著污水處理控制系統(tǒng)的優(yōu)化，本來用于控制反應(yīng)pH值的快速混合池可以去除節(jié)省成本。同時，絮凝劑也可以通過管道的添加，取消絮凝池部分的使用，這樣就可以大大降低處理廢水工程的基建投資以及對廢水處理運行的費用。其工藝流程如圖1 所示。

圖1 HDS 處理工藝

由圖1 可知，該工藝主要包括三個部分，分別是混合反應(yīng)池、絮凝反應(yīng)池和輻流式沉淀池。

（1）混合反應(yīng)池。

首先，通過石灰乳投加系統(tǒng)與PH 值自動檢測儀進行協(xié)同控制，根據(jù)反應(yīng)池PH 值強弱調(diào)節(jié)石灰乳的投加量，一般控制反應(yīng)池中PH 值在8.5～9.0 為宜，同時反應(yīng)時，加入大量空氣進行曝氣處理，氧化廢水中的Fe2+，變成三價鐵除去，一般曝氣反應(yīng)時間取40min。

（2）絮凝反應(yīng)池。

絮凝池由兩個部分組成，在第一部分絮凝池里投加絮凝劑，并通過絮凝池進行快速攪拌，使廢水與絮凝劑快速的混合；第二部分絮凝池進行慢速攪拌，使已經(jīng)混合的小絮凝物質(zhì)生成更大的絮凝物，方便沉淀分離，兩部分絮凝反應(yīng)時間取15～20min 為宜。

（3）輻流式沉淀池。

三價鐵與投加的石灰乳形成的沉渣沉淀沉降于沉淀池的底部，再由刮泥機將沉渣刮到池底部的中央。在通過回流泵，把沉淀池底部的殘渣抽出回流到混合反應(yīng)池中，剩余的殘渣由輸送泵送到尾礦濃縮機內(nèi)進行再處理。

對于HDS 處理方案運行的優(yōu)化工作中，最主要的是反應(yīng)時間和污泥回流多少的問題。一般來講，反應(yīng)時間保持在37min 時，澄清池污泥濃度就可以從2%濃縮增加到15.9%，處理出廢水中的重金屬離子濃度低于排放標準。而在添加了絮凝劑的條件下，通常反應(yīng)時間會在42min 左右，而污泥濃度卻可以達到極高的38%，處理出的廢水滿足一定的排放標準[4]。

2 對策分析

2.1 藥劑配制添加

（1）絮凝劑的配制。絮凝劑通常是聚合絮凝劑，劑量通常為約5 mg/L，藥物的質(zhì)量分數(shù)為約0.3%。絮凝劑的消耗量保持在每天5 千克，最大排水量為7.5 千克/天。

（2）石灰乳的配制。石灰乳的配制，控制質(zhì)量分數(shù)10%左右，生石灰的消耗量在井下正常排水時一般為1120kg/d，且最大排水時為1680kg/d。此系統(tǒng)所有藥劑的投放都由PL C根據(jù)工藝處理方案嚴格控制量。

2.2 自動檢測控制

為了確保HDS 技術(shù)符合標準，整個過程鏈均配備了儀表和自動控制裝置，在酸性進水管，排水管和制藥管道上均安裝了電磁流量計，以顯示和記錄瞬時流量和累積流量。并采用電動閥的開關(guān)尺寸法，實現(xiàn)對石灰乳的公稱流量的連續(xù)可控調(diào)節(jié)，從而達到廢液pH 值自動控制的效果。處理后的水還需要進行水質(zhì)監(jiān)測的嚴格把控。

2.3 治理技術(shù)運用

其處理技術(shù)過程采用循環(huán)底泥直接循環(huán)進入一號反應(yīng)池與廢水發(fā)生混合反應(yīng)，然后混合廢水再進入二號反應(yīng)池開始第二步反應(yīng)。再進入污泥濃縮池進行污泥的濃縮處理。此處理技術(shù)鏈，通過底泥與廢水混合，使底泥中未被反應(yīng)完全的藥劑充分反應(yīng)，同時此過程中形成的沉淀物會吸附在循環(huán)底泥上，增大了污泥顆粒粒徑，并壓縮了污泥大小，提高了污泥的濃度。再通過Ge-co 方法，進行污水的再處理，有數(shù)據(jù)表明，通過這個方案產(chǎn)生的污泥固含量超過30%。

HDS 處理技術(shù)處理酸性廢水過程反應(yīng)機理稍顯復(fù)雜，是現(xiàn)在存在的問題之一，因此還有許多爭議，單一的酸堿中和理論無法全面解釋這些現(xiàn)象。因此在實驗室試驗的基礎(chǔ)上，還需要進行更深入的研究。

HDS 工藝處理酸性廢水流程如圖2 所示。

圖2 HDS 工藝處理酸性廢水流程

酸性廢水由一號（收集池）收集反應(yīng)槽，通過收集泵升至一級HDS 反應(yīng)槽后，加入石灰乳和沉淀池底部沉淀，使pH 值達到6.0 ～7.0。反應(yīng)完成后，它進入第二階段HDS反應(yīng)罐進行第二階段反應(yīng)。一旦完成，混合后的液體將通過開放通道流向澄清器的下一階段。此時，將聚丙烯酰胺（PAM）添加到明渠中以使混合液體絮凝并沉淀在集液槽中，以使上清液進入澄清槽，它用于制備石灰乳，PAM 劑和流出。來自沉淀器的濃縮殘渣的一部分進入反應(yīng)罐進行下一步反應(yīng)，另一部分進入壓濾機進行再壓縮，當(dāng)濾液達到標準并排出時，根據(jù)需要在壓濾機上處理殘留物。

3 結(jié)語

為減輕開采礦山后遺留的酸性廢水對環(huán)境的破壞和影響，大多是從源頭，通過覆蓋等方式進行預(yù)防。一旦形成酸性礦井廢水，就可以根據(jù)其pH 值，金屬離子成分，含量，來源和礦井條件選擇適當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)。當(dāng)今世界上所有現(xiàn)有的加工技術(shù)都有其優(yōu)缺點，不能用一種加工技術(shù)進行加工，因此有必要根據(jù)具體情況選擇效果好，成本低的一系列加工方案，安全、高效、廉價的處理技術(shù)是酸性礦山廢水處理的必然趨勢。

在不遠的將來，人類對礦山酸性廢水的處理必將會有一個更好的處理方法，相信這一天的來臨不會太久。將這些技術(shù)應(yīng)用于酸性礦山廢水的處理，不僅可以滿足現(xiàn)代人的需求，還可為后代發(fā)展進行鋪設(shè)，這是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。