徐晶晶，張繼偉，崔樹軍，張沛沛

(1.河南工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 451191；2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083)

綠色礦業(yè)

煤矸石山酸性廢水污染控制技術(shù)研究進(jìn)展

徐晶晶1，張繼偉1，崔樹軍1，張沛沛2

(1.河南工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 451191；2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083)

采煤業(yè)的迅猛發(fā)展導(dǎo)致煤矸石不斷堆積，由煤矸石山產(chǎn)生的酸性廢水污染受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。本文在分析煤矸石山酸性廢水特點和環(huán)境危害的基礎(chǔ)上，針對煤矸石山酸性廢水酸度大和重金屬含量高的問題，簡述了礦山酸性廢水處理方法的原理和優(yōu)缺點，分析了不同處理方法的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)瓶頸，為煤矸石山酸性廢水處理技術(shù)的選擇、應(yīng)用和研發(fā)提供了關(guān)鍵參數(shù)。最后提出技術(shù)的耦合聯(lián)用、源頭的氧化控制和煤矸石的資源化減量將是今后解決煤矸石山酸性廢水污染問題的重點發(fā)展方向。

煤矸石山；酸性廢水；重金屬；處理技術(shù)；源頭控制

在煤炭開采的過程中，隨之伴生的固體廢棄物煤矸石也越來越多。目前，煤矸石處置率在60%左右，主要用于制備建筑材料、發(fā)電、筑路和土地復(fù)墾等[1]。然而，在技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)壓力的雙重限制下，再加上歷史遺留問題，仍有很多煤矸石露天堆積，形成煤矸石山。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國煤矸石每年產(chǎn)生量約為5億t，其中2億t得不到有效處置，存放量位居全國工業(yè)廢物的首位[2]。

煤矸石山不僅占據(jù)大量的土地資源，而且其中含有的大量硫化物和重金屬離子經(jīng)過長期風(fēng)化、雨水沖刷和淋溶會形成煤矸石山酸性廢水。如果不及時處理，這些酸性廢水會直接通過地表徑流和滲濾進(jìn)入周邊環(huán)境，進(jìn)而破壞礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境[3]。本文通過資料調(diào)研和文獻(xiàn)查閱，簡述了煤矸石山酸性廢水處理方法中化學(xué)法、微生物法和人工濕地法的原理、發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)缺點，并結(jié)合我國當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的發(fā)展趨勢，提出了源頭污染控制與煤矸石的資源化綜合利用在煤矸石山酸性廢水污染控制中應(yīng)用的必要性和緊迫性。

1 煤矸石山酸性廢水的特點和危害

煤矸石中富含硫和重金屬元素，其在長期的雨水淋溶作用下，極易形成煤矸石山酸性廢水。煤矸石山酸性廢水的酸度、色度均超標(biāo)嚴(yán)重，其強(qiáng)酸性會加速煤礦區(qū)附近管道、鋼軌和水泵等礦井設(shè)備的腐蝕和損壞[4]。煤矸石山酸性廢水的另一特點是含有As、Hg、Cu、Zn、Cd、Cr、Ni、Mn、Co和Pb等重金屬并且含量很高。這些高酸性和富含重金屬的廢水如不經(jīng)處理直接排放到周圍環(huán)境中，會導(dǎo)致煤礦周邊地區(qū)土壤退化、水體酸度下降和水生動植物的死亡。不僅如此，重金屬離子被植物吸收以后，會通過食物鏈在植物、動物和人體內(nèi)富集，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和人體健康[5]。

2 煤矸石山酸性廢水處理技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)開始，國外就已對煤矸石山酸性廢水的處理進(jìn)行了大量研究，并取得了豐碩的成果。伴隨著我國煤炭行業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國也積極研發(fā)各種方法對煤矸石山廢水進(jìn)行治理。目前，國內(nèi)外治理此類礦山酸性廢水的方法大致分為三類：化學(xué)處理法、微生物處理法和人工濕地法[6-8]。

2.1 化學(xué)處理法

2.1.1 堿性物質(zhì)中和法

在傳統(tǒng)煤矸石酸性廢水處理的眾多工藝中，中和法是目前最為成熟的方法之一，其基本原理是通過修筑溝渠和堤壩將煤矸石酸性廢水匯集起來，然后投加堿性物質(zhì)與其中和，同時將重金屬沉淀下來，從而達(dá)到煤矸石山酸性廢水處理的目的。所用的堿性物質(zhì)通常是來源廣泛，價格低廉的石灰或電石渣的堿性廢液[9]。該方法具有成本低、操作簡單方便等優(yōu)點，且能夠處理各種濃度的廢水。

隨著煤矸石山酸性廢水的持續(xù)產(chǎn)生，中和法需要長期持續(xù)投放堿性物質(zhì)，浪費較多的人力、物力和財力。此外，投加堿性物質(zhì)中和對廢水中重金屬離子的去除率不高，中和反應(yīng)產(chǎn)生大量的CaSO4也難以處理。針對中和法這一缺陷，王輝等[10]對傳統(tǒng)中和法進(jìn)行了回流式分段改進(jìn)，具體實施方式為將傳統(tǒng)沉淀池的泥漿回流，先后與堿性物質(zhì)和酸性廢水反應(yīng)，使之形成高密度泥漿，從而使原泥漿中未反應(yīng)的堿性物質(zhì)得到充分利用。這一改進(jìn)不僅有效降低了處理成本，而且減少了廢渣產(chǎn)生量和重金屬離子的殘留量，大大提升了處理效果。曾翔[11]采用“中和-沉淀-pH值回調(diào)-氧化-絮凝”工藝對酸性廢水進(jìn)行處理也取得了較好效果。經(jīng)該工藝處理后，出水中Fe的濃度低于2mg/L，色度去除率達(dá)到95%以上，出水各項指標(biāo)均達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)中的一級排放要求，并且部分廢水能夠直接回用。

2.1.2 硫化物沉淀法

硫化物沉淀法是利用硫化物與重金屬離子形成硫化物沉淀，從而達(dá)到重金屬離子去除的目的。與中和法相比，硫化物沉淀法通常具有沉淀溶解度小、污泥產(chǎn)生量少和金屬離子殘留低等特點。常用的硫化劑有硫化氫、硫化鈉、硫氫化鈉和硫化鈣等[12]。陳明等[13]以硫氫化鈉為硫化劑對酸性礦山廢水進(jìn)行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在采用中和法除鐵后，硫化沉淀與電位調(diào)控聯(lián)合法對廢水中鋅離子的去除率可達(dá)96.85%。然而對于硫化物沉淀法而言，如何進(jìn)一步提高其對金屬離子的去除效率、降低投資和運行成本是當(dāng)前研究者關(guān)注的重點。在硫化劑的開發(fā)方面，已經(jīng)有報道采用硫化物還原菌制備硫化氫用于重金屬離子的去除。如荷蘭學(xué)者Janyasuthiwong S等[14]設(shè)計了一種硫酸鹽還原反轉(zhuǎn)流化床生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器將傳統(tǒng)的硫化氫制備單元與硫化物沉淀單元合并設(shè)計，不僅減少了設(shè)備占地空間，而且降低了投資和運行成本。Guo L等[15]針對硫化物沉淀法操作過程中硫化劑局部過量引起的沉淀脫穩(wěn)再溶解現(xiàn)象，設(shè)計了一種新型的浸入式多頭硫化物加料分配器用于礦山酸性廢水中重金屬離子的處理。實驗結(jié)果表明，該分配器的使用能夠明顯抑制金屬硫化物的再溶解，提高出水水質(zhì)，該廢水經(jīng)處理后其中砷、銅、鎘和鉛的含量均低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)中的限定值。

2.1.3 離子交換法

離子交換法是利用交換劑中的交換離子與廢水中有害離子進(jìn)行交換從而達(dá)到有害離子去除的目的。因此，在煤矸石酸性廢水處理中，離子交換法不僅能去除Ni、Cr、Zn、Cu和Pb等重金屬陽離子，而且還能夠凈化廢水中的硫酸根離子[16-17]。王磊等[18]研究了A100、Ls-36y和S984三種樹脂對酸性廢水中鉬的回收效果，結(jié)果表明，三種樹脂對廢水中的鉬有較好的吸附作用，吸附率達(dá)到99%以上，其中Ls-36y樹脂對鉬的飽和吸附量可達(dá)146.44mg/mL。Guimar?es D等[19]利用一種聚苯乙烯弱堿離子交換樹脂(大孔樹脂A21)去除廢水中的硫酸鹽，根據(jù)操作條件的變化，硫酸根的交換量在8～40mg/mL之間，通過堿液洗脫后對硫酸根離子的回收率可達(dá)100%。

盡管離子交換法處理容量大，既能去除有害物質(zhì)，又可回收重金屬和水，但是離子交換法所用的樹脂存在易飽和、中毒或老化失效等問題，需要頻繁再生，操作要求也比較嚴(yán)格，一次投資費用較高。在煤矸石山酸性廢水處理中，如何有效降低離子交換法的處理成本、充分發(fā)揮其在資源回收方面的優(yōu)勢將是今后研究的重點。

2.1.4 電化學(xué)法

電化學(xué)法是通過電解氧化、電凝聚、電解氣浮和電解還原等將廢水中有機(jī)物和金屬離子去除的一種水處理方法[20]。電解過程中陽極的氧化反應(yīng)能夠起到抑制細(xì)菌活性的作用，其陰極產(chǎn)生的H2具有強(qiáng)浮載力。因此，電化學(xué)方法不僅能夠有效地去除煤矸石酸性廢水中的重金屬離子和有機(jī)物質(zhì)，同時還具有一定的抑菌能力[21]。

朱超英等[22]采用“絮凝沉淀-電氧化-電氣浮”聯(lián)合工藝處理礦山廢水中的Zn2+和Mn2+等重金屬離子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，礦山廢水經(jīng)該聯(lián)合工藝處理后，出水可滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。同時發(fā)現(xiàn)，電解水產(chǎn)生的氧氣和陽極的氧化加速Mn(OH)2和Mn2+形成水合二氧化錳沉淀，有效抑制了沉淀的反溶，提高了處理效果。

2.1.5 膜分離法

與其他技術(shù)相比，膜分離技術(shù)具有無化學(xué)藥劑添加、無相變選擇性分離、能耗低和不產(chǎn)生二次污染的優(yōu)點，因此，在煤矸石山酸性廢水處理中具有很大的應(yīng)用潛力[25]。李胤龍等[26]利用納濾膜能夠截留小分子有機(jī)物、二價金屬離子和溶解性鹽的特點，采用UTC-60納濾膜對模擬礦山廢水中的Cr2+、Zn2+和Cu3+離子進(jìn)行處理，結(jié)果表明，在pH值為2.81、壓力為0.6MPa的條件下三種金屬離子的截留率均可達(dá)到95%以上。不僅如此，通過膜分離技術(shù)還可實現(xiàn)廢水中金屬和鹽分的回收以及水的資源化回用[27-28]。

在酸性廢水處理中，膜分離技術(shù)常與其它技術(shù)聯(lián)用以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。如為解決常規(guī)沉淀凈化過程中pH值升高和膠狀氫氧化鐵很難被去除的問題，德國學(xué)者Katja Meschke[29]等考察了旋轉(zhuǎn)微濾膜系統(tǒng)對氫氧化鐵沉淀的去除效果。研究結(jié)果表明，2.0μm陶瓷材料壓縮轉(zhuǎn)盤對膠狀氫氧化鐵沉淀具有良好的去除效果，旋轉(zhuǎn)微濾膜組件完全能夠代替常規(guī)凈化裝置，其與沉淀劑共同使用時對礦山酸性廢水中鐵的截留率大于99.9%。

目前，盡管膜分離技術(shù)在我國廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，但在煤矸石山酸性廢水處理領(lǐng)域的工程案例還很少。造成這一現(xiàn)象的關(guān)鍵是用于礦山酸性廢水處理的特種膜材料成本較高，產(chǎn)水通量小，從而限制了膜分離技術(shù)在礦山酸性廢水處理中的大規(guī)模推廣。

2.2 微生物處理法

近年來，隨著煤矸石山酸性廢水產(chǎn)生機(jī)理研究的逐步深入，微生物處理法在煤矸石山酸性污染治理過程中也得到研究者越來越廣泛的關(guān)注[30]。硫酸鹽還原菌(sulfate reducing bacteria，SRB)是最常用的礦山酸性廢水處理微生物之一，其能夠?qū)⒚喉肥V山廢水中的硫酸根離子還原成H2S氣體溢出，以提高廢水的pH值[31]。同時，H2S在某些生物的氧化作用下被氧化為S，并與廢水中的重金屬反應(yīng)生成難溶于水的金屬硫化物沉淀，從而將重金屬從廢水中去除[32]。

在煤矸石山酸性廢水處理中，微生物生長需要合適的碳源和氮源，且對水溫、pH值和重金屬含量等因素較敏感，造成微生物處理法在煤矸石山酸性廢水的實際治理過程中難以被廣泛應(yīng)用[33]。目前，微生物處理法研究的熱點在于尋找經(jīng)濟(jì)廉價的碳源以降低處理成本和有效控制pH值以提高微生物活性。

Neculita C M等[34]綜合分析了可被SRB利用的碳源，認(rèn)為有機(jī)碳源是影響SRB活性的重要因素。蘇宇等[35]以稻草和污泥作為碳源實現(xiàn)了低成本處理pH值為2.5的礦山酸性廢水。實驗結(jié)果表明，稻草作為碳源能夠促進(jìn)硫酸鹽的還原，通過合理控制稻草和污泥配比最終使廢水中硫酸鹽還原率達(dá)到80%。

在pH值的控制方面，Matthias K等[36]的研究發(fā)現(xiàn)代謝產(chǎn)物H2S、有機(jī)酸和低于5.0的pH值均能抑制SRB活性。鑒于生活污水中所具有的堿度和活性污泥對重金屬的吸附功能，李寧等[37]的研究發(fā)現(xiàn)城市生活污水作為碳源時對酸性廢水的pH值有較強(qiáng)的緩沖作用，硫酸根去除率最終可達(dá)80%以上。馬培等[38]以生活污水作為碳源，采用活性污泥法處理礦山酸性廢水。加入生活污水后，活性污泥對鉛的去除率從31%提高到96%，活性污泥處理24h后，混合廢水的總堿度(CaO)從91mg/L上升至121mg/L，生活污水的總堿度從145.2mg/L降低至128.0mg/L，且處理過程中兩種廢水的pH值均可維持在7.0左右。

2.3 人工濕地法

人工濕地法作為一種新型的礦山廢水處理技術(shù)，近幾年得到了快速的發(fā)展。人工濕地法處理的具體流程是將煤矸石酸性廢水引入到經(jīng)人工建造的濕地中，在人工介質(zhì)、土壤、植物和微生物的聯(lián)合作用下，通過截留、吸附、絡(luò)合和降解等作用將廢水中的污染物去除[39]。與其它處理方法相比，人工濕地法具有運行成本低、緩沖性能強(qiáng)的優(yōu)點，但占地面積大，單獨使用時其對強(qiáng)酸性廢水的適應(yīng)性差造成出水pH值經(jīng)常不能達(dá)標(biāo)。因此，在煤矸石山酸性廢水處理中，人工濕地法通常與其它處理方法聯(lián)合使用以確保處理效果[40]。

張河民等[41]利用潛流堆肥濕地系統(tǒng)和石灰石溝聯(lián)合處理礦山酸性廢水，廢水經(jīng)處理后，酸度與重金屬含量明顯降低，出水中鎘、鉛、鋅和銅的含量均達(dá)到農(nóng)業(yè)灌溉用水的標(biāo)準(zhǔn)。李宏偉[42]將高效藻塘(HARP)和復(fù)合型人工濕地聯(lián)合構(gòu)建了藻類-細(xì)菌-濕地水下植物共生體系，并將其與自動增氧人工濕地協(xié)同處理重金屬廢水，實驗結(jié)果表明，該協(xié)同技術(shù)對廢水中的鋅、鉻和鉛的去除率分別達(dá)到95%、94%和99%。

由于工藝特性的限制，采用人工濕地進(jìn)行廢水處理時，如廢水中懸浮物和有機(jī)負(fù)荷過高易造成人工濕地堵塞。因此，應(yīng)控制人工濕地進(jìn)水中的懸浮物濃度和有機(jī)負(fù)荷。夏世斌等[43]利用新型天然生物質(zhì)植物中空纖維填料生物膜反應(yīng)器與人工濕地耦合對某尾礦廢水進(jìn)行處理時發(fā)現(xiàn)，前置的生物膜反應(yīng)器可有效降低進(jìn)水的污染負(fù)荷，大大提高了后續(xù)人工濕地處理系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

人工濕地雖然占地面積較大，但對于煤矸石山而言，其通常位于礦區(qū)附近，周邊有足夠的場地和空間建設(shè)人工濕地。因此，人工濕地法可為煤矸石山酸性廢水污染控制提供一種較優(yōu)化的解決方案。

3 煤矸石山酸性廢水污染的源頭控制途徑

煤矸石山酸性廢水的處理技術(shù)經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展已初見成效，煤矸石山酸性廢水的污染已得到了初步控制。但是面對煤矸石的不斷產(chǎn)生和酸性廢水的持續(xù)排放，如何從源頭控制煤矸石山酸性廢水的產(chǎn)生和減少煤矸石的存放將是解決煤矸石山酸性廢水污染的根本途徑。

3.1 氧化控制

目前，煤矸石中硫的氧化已經(jīng)被公認(rèn)為是造成煤矸石山廢水呈酸性的主要原因，因此，抑制煤矸石中硫化物的氧化是源頭控制的關(guān)鍵[44]。常用的抑制氧化方法有覆蓋隔氧、摻堿混合填埋和細(xì)菌活性抑制[45]。覆蓋隔氧技術(shù)主要是利用覆蓋層來阻止尾礦與氧氣接觸，從而降低硫化礦物的氧化速率。目前常用的覆蓋材料有天然土料、尾礦砂、粉煤灰和城市污泥等[46]。摻堿混合填埋是將煤矸石與堿性材料混合填埋，堿性材料的加入不僅能提高煤矸石山對酸性物質(zhì)的緩沖容量，而且能抑制微生物活性，減緩氧化速度。常用的堿性物質(zhì)有石灰石、生石灰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、粉煤灰和脫硫石膏等[47]。在氧化亞鐵硫桿菌的生物催化作用下，硫化物的氧化速率提高了106倍，因此，細(xì)菌活性抑制主要是有效抑制煤矸石山中氧化亞鐵硫桿菌的活性，阻止其對硫化物的氧化。常用的殺菌劑有表面活性劑類和有機(jī)酸類，表面活性劑有十二烷基磺酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨等，有機(jī)酸類有甲酸、苯甲酸、乙酸、丙酸、山梨酸、草酸、蘋果酸和檸檬酸等[48]。向煤矸石山中噴灑氧化亞鐵硫桿菌專性殺菌劑能夠有效阻止硫的氧化，但在自然條件下殺菌劑失效快，持續(xù)殺菌效果不理想。針對這一問題，胡振琪教授的課題組開發(fā)了具有長效作用的緩釋殺菌劑，其對氧化亞鐵硫桿菌具有持久的抑制作用[49]。

此外，鄭凱等[50]認(rèn)為金屬硫化礦物在環(huán)境中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)是造成金屬離子和酸性物質(zhì)產(chǎn)生的又一重要原因。因此，利用物理、化學(xué)、電化學(xué)和生物學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果，并結(jié)合煤矸石山的水文環(huán)境和地質(zhì)狀況，從源頭控制煤矸石山酸性廢水的產(chǎn)生，是實現(xiàn)煤矸石山酸性廢水污染控制的重要途徑之一。

3.2 資源化綜合利用

煤矸石作為煤炭的一種共伴生礦物，其產(chǎn)量為煤炭產(chǎn)量的15%～20%。煤矸石中除含有可燃煤外，還有Al2O3、SiO2、CaO、MgO和Fe2O3等多種金屬氧化物，其中Al2O3和SiO2的含量可達(dá)60%以上。因此，采用適當(dāng)方式對煤矸石進(jìn)行資源化綜合利用，以減少其存放量，可從根本上解決由煤矸石產(chǎn)生的污染問題[51]。我國在煤矸石的資源化綜合利用方面做了很多工作，如煤矸石發(fā)電、制備建材和筑基修路等方面已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化[52]。盡管如此，與煤矸石的產(chǎn)生速度相比，煤矸石資源化綜合利用率和利用水平還亟待提高。煤矸石中可利用的組分主要是碳和無機(jī)組分，相關(guān)研究已經(jīng)在積極探索利用煤矸石制備微晶玻璃[53]、隔熱陶瓷[54]、絮凝劑[55]和催化劑[56]等高附加值工業(yè)原材料和產(chǎn)品的途徑，但多處于實驗研究和小試階段。因此，拓寬煤矸石資源化綜合利用渠道，加快煤矸石高附加值利用和產(chǎn)業(yè)化利用的步伐，對于徹底解決煤矸石山酸性廢水污染來說意義重大。

4 結(jié) 語

隨著人們環(huán)保意識的提高，煤矸石山酸性廢水的污染日益受到大家的重視。本文所綜述的各種處理方法中，中和法、微生物法和人工濕地法已經(jīng)在煤矸石山酸性廢水處理中有工程應(yīng)用，離子交換法、膜分離法和電化學(xué)法應(yīng)用于煤矸石山酸性廢水處理的工程實踐還較少，但其對于煤矸石山酸性廢水處理技術(shù)的研發(fā)具有重要的指導(dǎo)和借鑒意義。針對煤矸石山酸性廢水的特點，通過微生物和植物的科學(xué)篩選、功能材料(離子交換材料、電極材料和膜材料)的合理選擇，以及關(guān)鍵工藝參數(shù)的調(diào)整，將各種礦山酸性廢水處理方法進(jìn)行耦合和聯(lián)用將是今后煤矸石山酸性廢水處理技術(shù)發(fā)展的重要方向。要從根本上解決煤矸石山酸性廢水污染的問題，源頭控制是重點。通過物理、化學(xué)、電化學(xué)和生物學(xué)等手段抑制硫氧化和拓寬煤矸石資源化綜合利用渠道減少存放量是解決煤矸石山酸性廢水污染的關(guān)鍵，更是煤炭企業(yè)實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

[1] Zhu J，Chertow M R.Greening industrial production through waste recovery：“Comprehensive utlization of resources” in China[J].Environmental Science and Technology，2016，50：2175-2182.

[2] Gao Y，Zhao Q，Yan K，et al.Novel process for alumina extraction via the coupling treatment of coal gangue and bauxite red mud[J].Industrial and Engineering Chemistry Research，2015，53：4518-4521.

[3] 付梅臣，郭衛(wèi)斌，李建民，等.我國煤礦區(qū)低碳型土地復(fù)墾現(xiàn)狀與展望[J].中國礦業(yè)，2015，24(5)：49-52.

[4] Bian Z F，Inyang H I，Daniels J L，et al.Environmental issues from coal mining and their solutions[J].Mining Science and Technology，2010，20(2)：215-223.

[5] Ma S C，Zhang H B，Ma S T，et al.Effects of mine wastewater irrigation on activities of soil enzymes and physiological properties，heavy metal uptake and grain yield in winter wheat[J].Ecotoxicology and Environmental Safety，2015，113：483-490.

[6] Oh C，Han Y S，Park J H，et al.Field application of selective precipitation for recovering Cu and Zn in drainage discharged from an operating mine[J].Science of the Total Environment，2016，557-558：212-220.

[7] 唐婕琳，何環(huán)，張文娟，等.SRB菌的分離鑒定及其對矸石山酸性廢水的處理[J].煤炭學(xué)報，2014，39(11)：2307-2314.

[8] Zhang Q，Wang F，Wang R.Research progress of ecological restoration for wetlands in coal mine areas[J]，Procedia Environmental Science，2011，10：1933-1938.

[9] Iakovleva E，Makila E，Salonen J，et al.Acid mine drainage (AMD) treatment：Neutralization and toxic elements removal with unmodified and modified limestone[J].Ecological Engineering，2015，81：30-40.

[10] 王輝，孔凡峰，李世俊，等.分段中和法處理鈾礦山酸性廢水[J].濕法冶金，2013，32(5)：329-332.

[11] 曾翔.中和回調(diào)法處理高嶺土選礦酸性廢水的實驗與應(yīng)用[D].湘潭：湘潭大學(xué)，2014.

[12] 何緒文，胡建龍，李靜文，等.硫化物沉淀法處理含鉛廢水[J].環(huán)境工程學(xué)報，2013，7(4)：1394-1398.

[13] 陳明，蔡忠萍，熊琳媛，等.電位調(diào)控-硫化沉淀聯(lián)合技術(shù)沉淀鋅的實驗研究[J].有色金屬科學(xué)與工程，2014，5(3)：81-86.

[14] Janyasuthiwong S，Rene E R，Esposito G，et al.Effect of pH on Cu，Ni and Zn removal by biogenic sulfide precipitation in an inversed fluidized bed bioreactor[J].Hydrometallurgy，2015，158：94-100.

[15] Guo L，Du Y G，Yi Q S，et al.Efficient removal of arsenic from “dirty acid” wastewater by using a novel immersed multi-start distributor for sulphide feeding[J].Separation and Purification Technology，2015，142：209-214.

[16] 黃艷，尚宇，周健，等.離子交換樹脂在工業(yè)廢水處理中的研究進(jìn)展[J].煤炭與化工，2014，37(1)：48-50.

[17] 石艷利，李振雨.離子交換樹脂處理重金屬廢水的研究進(jìn)展[J].廣東化工，2015，42(14)：107，111.

[18] 王磊，周新文，唐麗霞.離子交換樹脂從酸性廢水中回收鉬的研究[J].中國鉬業(yè)，2015，39(4)：48-50.

[19] Guimar?es D，Le?o V A.Batch and fixed-bed assessment of sulphate removal by the weak base ion exchange resin Amberlyst A21[J].Journal of Hazardous Materials，2014，280(5)：209-215.

[20] 鄭曦，劉峰彪，邵立南，等.高壓低流電化學(xué)深度處理砷氟廢水技術(shù)研究[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2016，42(2)：46-50.

[21] 付勝楠.電化學(xué)法處理工業(yè)廢水和生活污水的研究與應(yīng)用[J].煤炭與化工，2014，37(8)：149-152.

[22] 朱超英，陽華玲.“絮凝沉淀-電氧化-電氣浮”聯(lián)合工藝處理含Mn2+采選綜合廢水試驗研究[J].湖南有色金屬，2015，31(6)：63-66.

[23] 支蘇麗.工業(yè)用水中電化學(xué)深度除硅的特性研究[D].天津：天津大學(xué)，2014.

[24] Park S M，Shin S Y，Yang J S，et al.Selective recovery of dissolved metals from mine drainage using electrochemical reactions[J].Electrochemical Acta，2015，181：248-254.

[25] 盛祥.膜分離技術(shù)在含鎳電鍍廢水回收利用中的應(yīng)用[J].污染防治技術(shù)，2015，28(3)：95-98.

[26] 李胤龍，楊曉松，劉偉，等.納濾膜去除模擬礦山廢水中金屬離子的研究[J].北京化工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，38(1)：21-25.

[27] 陳鄉(xiāng)，王海珍，孫全慶，等.用納濾法去除某鈾礦山廢水中硫酸根的試驗研究[J].濕法冶金，2014，33(1)：64-66.

[28] 盧伯福，虞美輝，孫洪貴，等.鉛鋅冶煉廢水零排放處理工程的運行實踐[J].中國有色金屬，2014(1)：59-62.

[29] Meschke K，Herdegen V，Aubel T，et al.Treatment of opencast lignite mining induced acid mine drainage (AMD) using a rotating microfiltration system[J].Journal of Environmental Chemical Engineering，2015，3(4)：2848-2856.

[30] 唐婕琳，何環(huán)，張文娟，等.SRB菌的分離鑒定及其對矸石山酸性廢水的處理[J].煤炭學(xué)報，2014，39(11)：2307-2314.

[31] 石太宏，楊娣，馮玉香，等.SAPS處理酸性礦山廢水的模擬應(yīng)用研究[J].環(huán)境工程學(xué)報，2015，9(5)：2277-2283.

[32] Teng W，Liu G，Luo H.Simultaneous sulfate and zinc removal from acid wastewater using an acidophilic and autotrophic biocathode[J].Journal of Hazardous Materials，2016，304：159-165.

[33] Dev S，Roy S，Bhattacharya J.Understanding the performance of sulfate reducing bacteria based packed bed reactor by groth kinetics study and microbial profiling[J].Journal of Environmental Management，2016，177，101-110.

[34] Neculita C M，Zagury G J，Bussière B.Passive treatment of acid mine drainage in bioreactors using sulfate-reducing bacteria：critical review and research needs[J].Journal of Environmental Quality，2007，36(1)：1-16.

[35] 蘇宇，王進(jìn)，彭書傳，等.以稻草和污泥為碳源硫酸鹽還原菌處理酸性礦山排水[J].環(huán)境科學(xué)，2010，31(8)：1858-1863.

[36] Matthias K.Microbial sulphate reduction at a low pH[J].Fems Microbiology Ecology，2008，64(3)：329-342.

[37] 李寧.SRB法處理用城市生活污水稀釋的酸性礦山廢水的研究[D].長春：吉林大學(xué)，2015.

[38] 馬培，李剛，王偉，等.生活污水-活性污泥聯(lián)合法去除酸性礦山廢水中鉛的初步研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(19)：220-222.

[39] Nicomrat D，Dick W A，Dopson M，et al.Bacterial phylogenetic diversity in a constructed wetland system treating acid coal mine drainage[J].Soil Biology and Biochemistry，2008，40:312-321.

[40] 武彥生.復(fù)合型人工濕地系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)研究[J].云南冶金，2015，44(3)：83-85.

[41] 張河民，鐘銘君，吳啟堂.石灰石溝-堆肥濕地系統(tǒng)處理酸性礦山廢水的研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，2015，35(10)：3032-3040.

[42] 李宏偉.高效藻塘與復(fù)合型人工濕地耦合系統(tǒng)處理重金屬廢水的研究[D].上海：東華大學(xué)，2015.

[43] 夏世斌，張宇，唐光濤，等.新型生物膜耦合人工濕地處理尾礦水試驗研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報，2010，32(5)：80-83.

[44] Singer P C，Stumm W.Acid mine drainage：the rate-determining step[J].Science，1970，167(3921)：1121-1123.

[45] 王寶，董興玲，葛碧洲.尾礦庫酸性礦山廢水的源頭控制方法[J].中國礦業(yè)，2015，24(10)：88-93.

[46] 陳勝華，胡振琪，陳勝艷.煤矸石山防自燃隔離層的構(gòu)建及其效果[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(2)：235-243.

[47] Pagnanelli F，Viggi C C，Toro L.Acid mine drainage attenuation by inhibition of pyrite bioleaching using limestone and olive pomace[J].Chemistry and Ecology，2012，28(3)：293-303.

[48] 付天嶺，吳永貴，羅有發(fā)，等.抗菌處理對含硫煤矸石污染物釋放的原位控制作用[J].環(huán)境工程學(xué)報，2014，8(7)：2980-2986.

[49] 徐晶晶，胡振琪，趙艷玲，等.酸性煤矸石山中氧化亞鐵硫桿菌的殺菌劑研究現(xiàn)狀[J].中國礦業(yè)，2014，23(1)：62-65.

[50] 鄭凱，王璐穎，金國恒，等.常見金屬硫化物電化學(xué)反應(yīng)環(huán)境效應(yīng)及其影響因素分析[J].地球與環(huán)境，2015，43(6)：714-720.

[51] Wang C L，Ni W，Zhang S Q，et al.Preparation and properities of autoclaved aerated concrete using coal gangue and iron ore tailings[J].Construction and Building Materials，2016，104：109-115.

[52] 郭彥霞，張圓圓，程芳琴.煤矸石綜合利用的產(chǎn)業(yè)化及其展望[J].化工學(xué)報，2014，65(7)：2443-2453.

[53] 王長龍，魏浩，仇夏杰，等.利用煤矸石鐵尾礦制備CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃[J].煤炭學(xué)報，2015，40(5)：1181-1187.

[54] 段鋒，馬受瓊，肖國慶，等.煤矸石在高溫材料中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].硅酸鹽通報，2013，32(9)：1811-1816.

[55] Quan X，Wang H.Preparation of a novel coal gangue-polyacrylaminde hybrid flocculant and its flocculation performance[J].Chinese Journal of Chemical Engineering，2014，22：1055-1060.

[56] Li S，Yu J，Wei X，et al.Catalytic reduction of nitric oxide by carbon monoxide over coal gangue hollow ball[J].Fuel Processing Technology，2014，125：163-169.

Research progress in pollution control technologies of acidic wastewater from coal gangue

XU Jingjing1，ZHANG Jiwei1，CUI Shujun1，ZHANG Peipei2

(1.School of Resource and Environment，Henan Institute of Engineering，Zhengzhou 451191，China；2.College of Geoscience and Survey Engineering，China University of Mining and Technology (Beijing)，Beijing 100083，China)

With the rapid development of coal mining industry and the continuous accumulation of coal gangue，the pollution of acidic wastewater from coal gangue has been paid extensively attention to scholar at home and abroad.The acidic wastewater from coal gangue was characterized with higher acid and heavy metal.In this paper，the environmental hazard and the characteristic of acidic wastewater from coal gangue were introduced，the principles，advantages and disadvantages，and current development statues of acidic wastewater treatment method were summarized.The focus was on the discussion of the technical bottlenecks for each method.Some key parameters were provided for the selection，application，research and development of acidic wastewater treatment technology.Finally，it proposes that the hybrid of processing technology，control of source oxidation and resource utilization of coal gangue will be the major development direction of solving the problem of acidic wastewater pollution from coal gangue.

coal gangue；acidic wastewater；heavy metal；treatment technology；source control

2016-07-13

河南省科技攻關(guān)計劃項目資助(編號：152102310323)；河南工程學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊項目資助(編號：CXTD2014005)；河南工程學(xué)院博士基金項目資助(編號：D2015009)

徐晶晶(1985-)，女，漢，新疆塔城人，博士，講師，研究方向為煤矸石山酸性污染治理，E-mail：xjj030332@126.com。

X703.1

A

1004-4051(2017)01-0043-06