楊高英

(河北建材職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 秦皇島 066004)

1 礦山廢水的來(lái)源、特點(diǎn)及危害

1.1 礦山廢水的來(lái)源

礦山廢水主要來(lái)源于礦山生產(chǎn)。按生產(chǎn)過(guò)程，可分為采礦作業(yè)廢水和選礦作業(yè)廢水；按廢水pH值，可分為酸性廢水、堿性廢水等。

(1)礦山酸性廢水。大部分有色金屬礦山都含硫或共生硫化物,如黃鐵礦、黃銅礦等。硫化礦物在自然界中經(jīng)氧化、風(fēng)化、分解及水-氣-酸-礦物反應(yīng)的綜合作用下,形成礦山所特有的酸性廢水。其破壞程度與酸性水產(chǎn)量、pH值、金屬離子種類及價(jià)態(tài)、濃度有關(guān)。部分礦山廢水pH值及重金屬含量見(jiàn)表1。

表1 部分礦山廢水pH值及重金屬含量表

礦山酸性廢水主要來(lái)源于礦坑水、廢石堆淋濾液等，其對(duì)環(huán)境的污染可歸結(jié)為酸性廢水和重金屬離子兩個(gè)方面。

(2)礦山堿性廢水。礦山堿性廢水主要產(chǎn)生于選礦作業(yè)，在對(duì)礦石進(jìn)行浮選富集時(shí)，為獲取最佳的分離效果，需要對(duì)礦漿體系進(jìn)行pH值的調(diào)整。通常有色金屬礦石在堿性條件下可獲得較好的可浮性，如黃銅礦pH為10.5時(shí)，其可浮性最佳，由此而產(chǎn)生的廢水通常呈堿性。隨著生產(chǎn)過(guò)程所添加的藥劑等的不同，堿性廢水含有不同的污染物。

1.2 礦山廢水的特點(diǎn)

礦山廢水中的主要污染物，包括重金屬、酸、有機(jī)污染物、油類污染物、氰化物、氟化物和可溶性鹽類等。重金屬污染和酸污染是廢水污染中最普遍的，廢水中的重金屬主要有鉛、鋅、鎳、銅、汞、鉻、鎘、鈷、錳、鈦、釩和鉍等。

礦山廢水的特點(diǎn)：廢水量大、水流時(shí)間長(zhǎng);排水點(diǎn)分散、水質(zhì)水量隨季節(jié)和氣候變化較大；富含多種金屬離子，如Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Pb2+等；具有較低的pH值等。

1.3 礦山廢水的危害

礦山廢水的危害性，包括對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞和對(duì)生物體的毒害[1]，主要來(lái)自于酸污染和重金屬污染。礦山酸性廢水大量排入河流、湖泊，使水體的pH發(fā)生變化,抑制細(xì)菌和微生物的生長(zhǎng)，影響水生物的生長(zhǎng)，嚴(yán)重的導(dǎo)致魚(yú)蝦的死亡、水草停止生長(zhǎng)甚至死亡；天然水體長(zhǎng)期受酸的污染，將使水質(zhì)及附近的土壤酸化，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，破壞生態(tài)環(huán)境。礦山廢水含重金屬離子和其他金屬離子，通過(guò)滲透、滲流和徑流等途徑進(jìn)入環(huán)境，污染水體。經(jīng)過(guò)沉淀、吸收、絡(luò)合、螯合與氧化還原等作用，在水體中遷移、變化,最終影響人體的健康和水生物的生長(zhǎng)[2]。

2 礦山廢水的管理

2.1 廢水處理和資源化管理

(1)化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法就是向廢水中投加沉淀劑，使重金屬離子形成碳酸鹽、氫氧化物和硫化物等沉淀，重金屬離子以含水金屬氧化物、氫氧化物,硫化物等形式從廢水中分離出來(lái)，從而使得廢水得以凈化的方法?；瘜W(xué)沉淀法對(duì)重金屬?gòu)U水的處理具有較好的適應(yīng)性，因此被廣泛應(yīng)用于重金屬?gòu)U水的處理過(guò)程中。常用的沉淀劑有石灰、氫氧化鈉、硫化鈉等。

采用化學(xué)沉淀法處理重金屬?gòu)U水時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬污泥，需要妥善處理或處置。如工業(yè)廢水含100mg/L的Cu2 +，能產(chǎn)生10倍重金屬鹽含量的污泥。在采用石灰做沉淀劑時(shí)，不適合處理廢水量大、重金屬離子濃度低的廢水。

(2)離子交換法

離子交換法是利用重金屬離子與離子交換樹(shù)脂發(fā)生離子交換，使廢水中重金屬濃度降低，從而使廢水得以凈化的方法。離子交換法的主要功能有：①去除各種有害重金屬離子，以應(yīng)付今后將日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。②回收廢水中的有價(jià)值金屬，如金、銀、銅、鎳、鉻等。③提高水的循環(huán)利用率，節(jié)約日益匱乏的水資源。

廢水資源化管理。礦山廢水資源化包括廢水回用和重金屬離子的回收兩方面的內(nèi)容，主要方法有硫化沉淀法、離子交換法、膜分離法、電解法、金屬置換法等。

(1)廢水回用

廢水可以在一定的生產(chǎn)過(guò)程中多次重復(fù)使用，如圖1所示。

圖1 礦山廢水回用系統(tǒng)

通過(guò)廢水直接回用或經(jīng)過(guò)處理后回用，可以最大限度利用廢水，既能減少?gòu)U水的排放量、減輕環(huán)境污染，又能減少新水補(bǔ)充、節(jié)省水資源，解決日益緊張的供水問(wèn)題。如某銅礦利用露天礦酸性廢水進(jìn)行選硫，硫回收率90%以上，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[3]。用反滲透工藝處理某金銅礦山酸性廢水，通過(guò)兩段反滲透處理，水回收率可達(dá)36.79 %[4]。

(2)重金屬的回收

重金屬是不可再生資源，礦山廢水中重金屬含量較高，對(duì)廢水中重金屬離子等的回收十分必要。對(duì)礦山含銅酸性廢水，采用石灰中和沉淀法和石灰調(diào)pH-鐵屑置換-石灰沉淀法分別進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)鐵屑置換后，海綿銅品位20.53 %，回收率96.7%，廢水中大部分的銅以海綿銅的形式得以回收[5]。采用反滲透工藝，對(duì)濃縮液用硫化沉淀處理，得到含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)26%的銅渣，銅回收率可達(dá)74%[4]。

2.2 廢水的預(yù)防

除對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行治理和利用外，還需要預(yù)防廢水的產(chǎn)生，從源頭減少礦山廢水的產(chǎn)生量。

(1)開(kāi)挖排水溝，排水疏干。露天采礦場(chǎng)、尾礦庫(kù)等采用排水溝渠，攔截流向采場(chǎng)、尾礦庫(kù)區(qū)的地表水及降水。

(2) 防水堵漏。為防止或減少降水及地表水進(jìn)入礦坑,對(duì)礦井附近的地表各種裂隙通道、巖溶塌陷以及可能滲水的洼地等，用粘土或水泥等進(jìn)行回填堵漏。

(3)河流改道。當(dāng)流經(jīng)礦區(qū)的河流,對(duì)礦坑水有嚴(yán)重影響時(shí)，可考慮將河流改道。

井下防水。①合理進(jìn)行開(kāi)采布局，采用正確的開(kāi)采方法。礦層開(kāi)采順序和井巷布置，應(yīng)從水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單開(kāi)始，在強(qiáng)含水層或地表水體下采礦時(shí)，應(yīng)盡量采用充填法,避免采用大跨度的崩落法等。②留防水巖柱截住地面和井下各種水源。當(dāng)?shù)V層直接位于地表水體和含水層之下，而水源又無(wú)法疏干時(shí)；當(dāng)?shù)乇硭w和強(qiáng)含水層通過(guò)斷層和裂隙與礦層有水力聯(lián)系時(shí)，可采用此法。

酸性廢水預(yù)防。①對(duì)已廢棄的廢石堆積地進(jìn)行密封(噴灑瀝青、泥土覆蓋、植被)，以隔絕空氣和雨水的沖刷。對(duì)正在使用的廢石堆積地，要合理安排，盡可能將堆滿的部分(不使用部分)進(jìn)行密封；對(duì)正在用的場(chǎng)地,則可以在其周圍修設(shè)渠道、排水孔或分層噴灑瀝青及其它價(jià)廉的覆蓋層。在廢石場(chǎng)地的安排上，盡可能地與分區(qū)開(kāi)采及復(fù)原結(jié)合安排，盡量減少暴露在外面的廢石量。②礦坑封閉。廢舊坑道流出的礦坑水，通常占礦井廢水的相當(dāng)多部分，而且這些水污染及酸化狀況特別嚴(yán)重。對(duì)這些從坑道流出的水，可采取密封坑道，隔絕空氣的方法，以預(yù)防其受污染程度進(jìn)一步增加或?qū)ζ渌w的污染。

2.3 廢水日常管理

(1)企業(yè)對(duì)廢水日常監(jiān)測(cè)

企業(yè)按日常監(jiān)測(cè)制度對(duì)廢水中的污染因子進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)，并予以記錄，以判定廢水是否滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。在監(jiān)測(cè)到排放廢水水質(zhì)不滿足相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)將信息及時(shí)傳達(dá)到廢水處理系統(tǒng)，將排放廢水返回廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)行重新處理。在生產(chǎn)過(guò)程中，廢水的產(chǎn)生量和濃度發(fā)生波動(dòng)時(shí)，增加原廢水水質(zhì)監(jiān)測(cè)頻次，以便于及時(shí)調(diào)整藥劑的添加量，保證廢水處理后出水水質(zhì)。

(2)政府環(huán)保部門對(duì)廢水日常監(jiān)測(cè)

環(huán)保局對(duì)廢水進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)，以判定企業(yè)的環(huán)境行為是否符合法律法規(guī)的要求。企業(yè)應(yīng)配合、支持環(huán)保部門對(duì)廢水進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)，介紹企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及使用的原輔材料，廢水中存在的污染物及日常濃度范圍。政府部門在了解企業(yè)廢水的相關(guān)信息的基礎(chǔ)上，進(jìn)行廢水的日常監(jiān)測(cè)，作出企業(yè)環(huán)境行為的合法性評(píng)價(jià)。

廢水處理工藝，是廢水進(jìn)入環(huán)境前進(jìn)行無(wú)害化處理的必要過(guò)程。廢水處理工藝設(shè)施的狀況，關(guān)系到廢水水質(zhì)處理的程度，廢水能否滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，甚至關(guān)系到廢水處理系統(tǒng)的安全性。廢水處理工藝設(shè)施日常管理的內(nèi)容，包括設(shè)施的完好率、運(yùn)轉(zhuǎn)率；廢水處理工藝與廢水量和廢水水質(zhì)的適應(yīng)性；藥劑配制與加藥量；工藝參數(shù)的檢測(cè)等。及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)施存在的問(wèn)題，以便采取相應(yīng)的應(yīng)急處理程序，杜絕廢水處于失控的狀態(tài)。

3 結(jié) 語(yǔ)

重金屬造成的水源和土壤污染，已對(duì)中國(guó)的生態(tài)環(huán)境、食品安全、百姓身體健康和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。2009年，中國(guó)重金屬污染致病事件頻發(fā)，環(huán)保部共接報(bào)12起重金屬、類金屬污染事件，有色金屬礦山的采選被認(rèn)為是排放重金屬的主要工業(yè)源之一。

對(duì)于礦山廢水，從廢水預(yù)防、廢水資源化、廢水日常管理等方面，加強(qiáng)對(duì)廢水的管理，可以實(shí)現(xiàn)降低廢水產(chǎn)生量，減少?gòu)U水和重金屬的排放量，杜絕礦山廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞和對(duì)生物體的毒害。

[1] 曹斌，何松潔，夏建新.重金屬污染現(xiàn)狀分析及其對(duì)策研究[J].中央民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，18(1).

[2] 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).

[3] 沈佩忠，雷兆武.利用礦山酸性水選硫的試驗(yàn)研究[J].江西有色金屬，2002，16(3).

[4] 陳明，倪文，黃萬(wàn)撫.反滲透處理金銅礦山酸性廢水[J].膜科學(xué)與技術(shù)，2008，23(8).

[5] 雷兆武，劉茉.礦山含銅酸性廢水處理研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2005，32(6).