矿产资源是人类生存和发展的物质基础 , 中国 70%的工业制品原料和 90%的能源均来自于矿产 〔 1〕 资源的开采和利用 。矿山作为自然资源的开采 、 加工利用的场所 ,在人们获取有益矿物原料的同时 , 也不可避免地破坏了自然地貌与环境 , 产生了大量 的在目前的经济和技术条件下难以回收利用的固体 废弃物或废水 ,对周边生态环境造成了一定程度的 破坏 。特别是废弃物经过长期风化淋滤产生的酸性 水及含有毒有害重金属离子的废水直接流入自然水 系及汇入区域水系 ,给下游居民的生产 、 生活及其赖 以生存的生态环境造成了极大的影响和危害 。这种 污染现象无论是生产矿山还是闭坑矿山都不同程度 〔 2〕 的存在 。生成酸有可能威胁到河流和野生生物 。 ARD (酸性岩石水 )能破坏鱼类和其他水生生物 , 而 且 ,一旦发生 ,实际上它不可能逆转 。每年可能需要 花费数百万美元来处理这样的排水 。并且 , 在开始 治理之后 ,可能要持续几个世纪 。许多政府和产业
马思远等 : 矿山酸性废水处理方法探讨
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3 酸性废水治理的案例
311 永平铜矿坝基防渗治理
〔 4〕
低幅值达 30% ～50% , 弹性模量降低 25% ～45% 。 节理越发育 ,试件过峰后的残余应力值越大 ,破坏时 间越长 。溶液的 pH 值越小 , 破坏时裂纹分布密度 越大 、 越均匀 、 区域越大 ; 反之 , 则密度越小 、 越不均 匀 ,产生裂纹的区域越小 。 ( 2 )细观研究发现 , AMD 作用后 , 组成砂岩的
MA S i2yuan, L I Z e2qin ( Chengdu U n iversity of Technology, Chengdu 610059, Ch ina )
ABSTRACT: The article analyses the main cause of the acid wastewater in m ine, and the har m of the acid water1 It raises some measures to handle the acid water1 M eanwhile, it also p resents som e experiences of dealing w ith acid water at some enterp rises . KEY WO RD S: m ine water; pollution; measures
水是国外近年来研究的一项新技术 ,具有投资省 、 运 行费用低 、 易于管理等突出的优点 ,所以引起人们的 极大兴趣 。湿地系统的介质黏土 、 矿渣 、 砾石 、 土壤 对酸性水中溶解性 Fe、 悬浮物和 pH 值都有明显的 处理效果 。在建造湿地时 , 最好选择耐受性能好的 植被品种 , 如香蒲 、 灯心草 、 宽叶香蒲等 。其机理主 要是植物 、 土壤 、 微生物对酸性水的净化作用 。湿地 法对酸性水中金属离子有较大的吸附作用 。另微生 物对降解污染物 、 改善 pH 值均有很大作用 。但湿 地法占用面积大 , 处理程度受环境影响很大 。并对 H2 S的处理也不彻底 ,残余 H2 S从土壤逸出 ,进入大 气污染环境 。因此湿地法在应用方面也有很大局限 性。 ( 5 )微生物法 。微生物法处理酸性废水就是利 用硫酸盐还原菌 ( Sulfate 2 Reducing B acteria, SRB ) 通 过异化硫酸盐的生物还原反应 , 将硫酸盐还原为 H2 S,并利用某些微生物将 H2 S 氧化为单质硫 。由 于利用硫酸性还原菌的微生物法处理酸性废水费用 低 ,适用性强 , 无二次污染 , 还可以回收重要的物 质— 单质硫 ,因此受到环境工作者的广泛关注 。在 自然界 ,硫以三种形态存在 : 单质硫 、 硫化物和硫酸 盐 。三者在化学和生物作用下相互转化 , 构成硫的 循环 。微生物法处理含硫酸盐酸性废水就是利用自 然界中的硫循环反应原理 , 分三个阶段将硫酸根还 原为单质硫 : 第一阶段在厌氧条件下 ,通过异化硫酸 盐生物还原反应 , 利用硫酸盐还原菌 ( SRB ) 将硫酸 还原为硫化物 ; 第二阶段利用光合硫细菌或无色硫 细菌 ( CSB )将硫化物氧化为单质硫 ; 第三阶段为出 水中单质硫的分离及回收问题 。微生物法处理废水 已成为矿山治理酸性废水的前沿课题 。
矿山酸性废水处理方法探讨
马思远 ,李泽琴
(成都理工大学 ,成都 610059 )
摘 要 : 分析了矿山酸性废水产生的主要原因及危害 , 介绍了控制 、 处理酸性废水的方法及一些企业
成功治理酸性废水的经验 。
关键词 : 矿井水 ; 污染 ; 治理 中图分类号 : X703 文献标识码 : A
M EASURES OF DEAL W ITH AC ID WASTEWATER IN M INE
(1) 4Fe
2+
( 2 )石灰石中和滚筒法 。将石灰石置于滚筒
内 ,由于滚筒的旋转 , 石灰石相互撞击摩擦 , 破坏其 表面生成的难溶性 CaSO4 膜 , 扩大酸性水与石灰石 的接触面 , 使中和反应继续进行下去 , 生成的 CO2 以及水中原有的 Fe 要在曝气池曝气 ,促使 CO2 从 水中溢出 ,使 Fe 离子氧化成 Fe 离子 , 后者水解 后生成沉淀除去 。其工艺流程是 : 酸性废水 → 氧化 池→ 石灰石中和滚筒 → 反应池 → 排放 。 ( 3 )升流式变滤速膨胀中和法 。将细颗粒石灰 石或白云石装入圆锥体形的中和塔 , 水流自下而上 通过滤料 ,滤速下部快上部慢 ,中和反应得以充分进 行 ,出水含有 CO2 经曝气装置吹脱后 pH 值升高 ,
Fe 离子也被氧化为 Fe 离子去除 。 ( 4 )湿地生态工程处理法 。湿地法处理酸性废
2+ 3+ 2+ 3+ 2+
+O2 + 4H →4Fe
3+
+
3+
+ 2H2 O
2+
(2)
2-
FeS2 + 14Fe
+ 8H2 O →15Fe
+ 2SO4
+ 16H
+
(3) 11212 硫氢酸型的酸性环境水
硫氢酸型酸性废水是在封闭还原环境下形成 的 ,一般分两种情况 : ( 1 ) 硫化物未充分氧化时形成 H2 S,导致酸性水的形成 。 ( 2 ) 在富含有机物封闭缺 氧环境中 ,有机物分解形成了酸性水 ; 另外 , 在一些 大坝下面由于有机物淤积 , 形成封闭缺氧的还原环 境 ,导致酸性侵蚀环境形成 。 11213 碳酸型侵蚀环境水 碳酸型侵蚀酸性水分为两种情况 : ( 1 ) 大气中 的 CO2 溶解于水中形成 , 由于大气中 CO2 分压较 小 ,只有少量 CO2 溶入水中 ,形成 pH 值为 513 左右 的弱酸性侵蚀水 。 ( 2 ) 水生植物代谢以及有机物分 解生成 CO2 溶入水中而成 , 这种情况可以形成较强 的酸性 ; 如南京土壤所曾发现在一些土壤孔隙中全 部为 CO2 充填 ,这样就会有更多的 CO2 溶入水中形 成较强的酸性水 。
Fe、 A l等金属元素被稀释 、 溶解 , 质量百分比大幅下
目前绝大多数矿山对污水进行建坝处理 , 如永 平铜矿就建有 10 余座污水库坝 。一般来讲 ,对污水 库坝灌注水泥浆会有一定的防渗作用 , 但对酸性污 2水库坝其效果不理想 。酸性污水中的 SO4 能与水 泥中某些成分相互作用 ,生成含水硫酸盐结晶 ,通常 被称为“水 泥 细 菌 ” 的 铝 硫 酸 钙 ( 3Ca ・ A l2 O3 ・ 3CaSO4 ・2H2 O ) 。这些盐类生成时体积膨胀 , 因而 使水泥结构疏松 。生成 CaSO4 ・2H2 O 时 , 其体积增 大一倍 ; 形成 M gSO4 ・7H2 O 时 ,其体积增大 430% ; 而 生 成 A l2 ( SO4 ) 3 ・ 18H2 O 时 , 其 体 积 则 增 大
112 矿山污水呈酸性的主要原因 11211 硫酸型酸性环境水
〔 1〕
这是由含硫矿物在氧化环境下形成的 , 如金属
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矿 冶
硫化物的聚合 、 各种含硫矿物的矿床 、 矿渣以及含硫 的地层等经过氧化形成酸性环境水 , 其化学反应见 ( 2) 、 ( 3 ) 。不同硫化物形成的酸性环境 反应式 ( 1 ) 、 水的 pH 值不同 ,即酸性强弱不一样 ; 坝体的类型对 水酸碱度的影响也比较大 , 酸性污水在形成后与坝 区周围介质发生反应 , 酸性中和 , 其酸性降低 , 侵蚀 性就会减弱 。降水对酸性水性质也有明显影响 , 雨 季时地下水补给丰富 , 酸性水受到稀释 , pH 值升 高 ,侵蚀能力减弱 。干旱季节时 , 地下水蒸发 , 酸性 水浓度升高 , pH 值下降 ,酸性增加 ,侵蚀性加强 。 2+ 2+ 2FeS2 + 7O2 + 2H2 O →2Fe + 4SO4 + 4H
收稿日期 : 2009 - 04 - 09 作者简介 : 马思远 ,研究生 ,主要从事环境地质方面的研究 。
领导都认定 ARD 为当今采矿工业所面对的首要环 境问题
〔 3〕
。
1 酸性废水的危害及产生原因
111 矿山酸性废水的主要危害 ( 1 )对金属腐蚀 。酸性水使水泵 、 水管等排水
设备和铁轨 、 钢丝绳等金属制品遭受严重损害 。 ( 2 )对环境的污染 。酸性水中所含的大量酸和 硫酸盐 ,直接污染了矿区地下水和地表下水 ,引起土 壤酸化和盐渍化 ; 积累在土壤中的某些元素被植物 吸收富集到一定程度 ,可损害农作物的根系功能 ,妨 碍其发育发长 ,影响产量 。 ( 3 )对人体健康的影响 。人体摄入某些元素过 多或不足 ,都将引起人体组织的病变 ; 具有生物毒性 的元素 ,在水土中化学性质稳定 , 难为微生物所降 解 ,易在底泥 、 土壤及作物中富集 , 通过食物链进入 人体 ,可在某些器官蓄积造成危害 。
矿 冶 第 18 卷 第 4期 Vol118, No14 2009 年 12 月 MI NI N G & METALLURGY December 2009