礦山廢水的處理與利用

第一節(jié)礦山廢水污染第二節(jié)環(huán)境標準第三節(jié)煤礦礦井水處理與利用第四節(jié)水處理設(shè)備第五節(jié)礦井水的綜合利用第二章礦山廢水的處理與利用第一節(jié)礦山廢水污染一礦山廢水的概念

在礦山范圍內(nèi)，從采掘生產(chǎn)地點、選礦廠、尾礦庫、廢石場、排土場等地點排出來的廢水。全國煤礦外排礦井水每年約為22億m3以上，大部分礦區(qū)的噸煤排水量約為2~4m3二礦山廢水來源（一）礦井水在礦井開拓、采掘過程中滲入、流入、涌入和潰入井巷或工作面的水，統(tǒng)稱為礦井水。礦井水大氣降水地表水含水層水斷層水采空區(qū)水斷層破碎帶是地下水的通道和匯集帶，沿斷層破損帶可溝通各個含水層，并與地表水發(fā)生水力聯(lián)系，形成斷層水前期生產(chǎn)形成的采空區(qū)及廢棄巷道，由于長期停止排水而匯積的地下水。來源：鎘與含羥基、氨基、巰基的蛋白質(zhì)分子結(jié)合，能使許多酶系統(tǒng)受到抑制，從而影響肝、腎器官中酶系統(tǒng)的正常功能。二礦山廢水來源（二）廢石場淋濾水

據(jù)2005年統(tǒng)計，

我國煤矸石年排放量可達1.5億噸，利用率為43%，歷年積存的煤矸石20億噸，大量的煤矸石堆積成煤矸石山。煤矸石中的黃鐵礦經(jīng)過風化及大氣降水的長期淋溶作用，形成的硫酸或酸性水離解處有毒有害元素，如鎘、汞、鉛、砷等滲入地下。

鈾礦石的開采和冶煉加工中產(chǎn)生帶有天然放射性元素，如鈾、鐳等的廢渣和尾礦等固體廢物。二礦山廢水來源（三）選礦廢水1、來源：（1）碎礦過程中濕法除塵的排水,碎礦及篩分車間、膠帶走廊和礦石轉(zhuǎn)運站的地面沖洗水。（2）選礦廢水。含大量懸浮物的選礦廢水,通常經(jīng)沉淀后澄清水回用于選礦，沉淀物根據(jù)其成分進入選礦系統(tǒng)后排入尾礦系統(tǒng)。（3）冷卻水。碎、磨礦設(shè)備冷卻器的冷卻水和真空泵排水。這類廢水只是水溫較高,往往被直接外排或冷卻后回用于選礦。（4）石灰乳及藥劑制備車間沖洗地面和設(shè)備的廢水2、特點

水量大，懸浮物含量高，有害物種類多等特點，主要有害物質(zhì)有重金屬和選礦藥劑3、對環(huán)境影響

懸浮固體淤塞河道有毒藥劑使水體氣味變臭魚蝦減少異味變形，有毒金屬造成水體污染，在魚和農(nóng)作物中富集對人體危害。三礦山廢水的特點利用率低，排放量大，持續(xù)時間長污染范圍大，影響地區(qū)廣成分復雜，濃度極不穩(wěn)定礦井廢水的特點全國煤礦年排礦井水約45億噸，一般噸煤排放2.5m3礦井水。選礦方法處理1t礦石（原礦石）廢水排放量浮選法3.5~4.5t浮選-磁選6-9t全國外排礦井水的利用率不足23%，遠低于發(fā)達國家的80%利用率。有機污染物油類污染物酸、堿污染物無機污染物三礦山廢水的特點主要污染物碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、木質(zhì)素等。

Hg、Cd、Pb、Cr、Cu的化合物，放射性元素及砷、氟、氰化物等。（一）危及人體健康及動植物的生存水中含有的微生物和病毒，會引起各種傳染病的蔓延飲用水中含有氰化物、砷、汞、有機磷等有害物質(zhì)時，會引起中毒事故。礦山水體污染嚴重時排入河流、湖泊，還會影響水生植物的生長，甚至造成魚蝦絕跡。四礦山廢水污染的危害我國江西某銅礦，由于礦區(qū)的酸性水大量排入附近的交集河，致使排放口以下5km河段內(nèi)，河水呈酸性，河中魚蝦絕跡，水草不生，稱為一條典型的“死河”。四礦山廢水污染的危害（二）危害工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)礦井廢水對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害相當嚴重，酸性水侵入農(nóng)田或用于灌溉會導致農(nóng)作物不能正常生長，甚至枯萎死亡礦山廢水對工業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重危害。地面和地下水受到污染后，若使用污染水進行生產(chǎn)，往往會引起產(chǎn)品質(zhì)量下降或造成設(shè)備腐蝕。廣東某鉛鋅礦，過去層采用氰化鈉作為鉛鋅分選的抑制劑，致使廢水中含氰濃度大大超過排放標準，先后污染農(nóng)田千余畝，并使數(shù)以萬計的牲畜死亡。贛州開采稀土污染嚴重，破壞70%以上的耕地第二節(jié)環(huán)境標準是為維護環(huán)境質(zhì)量、控制污染而制定的各種技術(shù)指標和準則的總稱。環(huán)境標準我國水環(huán)境質(zhì)量標準，執(zhí)行《地面水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2001），該標準根據(jù)地表水域環(huán)境功能和保護目標，按功能高低依次劃分為五類。一地表水環(huán)境質(zhì)量標準類別適用范圍Ⅰ類源頭水、國家自然保護區(qū)Ⅱ類集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場、仔稚幼魚的索餌場等。Ⅲ類集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、迂回通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)。Ⅳ類一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)Ⅴ類農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域五類地表水水域功能自2007年10月1日起，煤炭工業(yè)水污染物排放按《煤炭工業(yè)污染排放物標準》（GB20426-2006）執(zhí)行。本標準規(guī)定了原煤開采、選煤水污染物排放限值。二煤炭工業(yè)污水排放標準選礦廢水污染物排放限值序號污染物日最高允許排放質(zhì)量濃度/（mg/L）（PH值除外）現(xiàn)有生產(chǎn)線新（擴、改）建生產(chǎn)線1pH值6~96~92懸浮物100703化學需氧量（CODCr）100704石油類1055總鐵766總錳44以化學方法測量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量。三非煤礦礦井水的處理與利用（P36）（一）來源：廢石堆場、礦坑、選礦、尾礦廢水（二）特點：PH值低，硫酸鹽含量高，重金屬離子，有機和油類污染物。

（三）治理技術(shù)：中和沉淀法、硫化沉淀浮選法、人工濕地法、微生物法、離子交換法、萃取法等。

采用石灰石或石灰作為中和劑進行中和處理，利用酸堿中和反應(yīng)生成難溶于水的氫氧化物沉淀，凈化污水，提高廢水的PH值的治理技術(shù)。其他中和劑：苛性鈉、純堿中和沉淀法硫化沉淀浮選法利用硫化劑將水溶液中的金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶性或難溶性沉淀，然后加入表面活性劑改變沉淀物的疏水性，疏水性沉淀物與起泡劑發(fā)生黏附上浮，從而達到去除或回收重金屬離子的目的。

反應(yīng)方程式：常用的硫化物：Na2S、H2S、NaHS、FeS等優(yōu)點分離速度快金屬離子去除率高沉渣含水率低缺點PH值難以控制排放后不易達到國家標準不經(jīng)濟人工濕地法利用自然濕地生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學、生物的協(xié)同作用，通過沉淀、阻隔、微生物同化分解、硝化、反硝化以及植物吸收等途徑去除懸浮物。

凈化機理濕地植物：根系富集吸收。濕地基質(zhì)：植物生長著床，循環(huán)過濾截留、生化降解。濕地集水管：循環(huán)過濾出水。來水格柵沉淀池濕地系統(tǒng)出水工藝流程特點一高三低：高效率、低投資、低運轉(zhuǎn)費、低維持技術(shù)作業(yè)1、簡述選礦廢水的來源、特點，以及對水環(huán)境的影響。2、請寫出三種非煤礦礦井水的處理方法，并簡述其概念。第三節(jié)煤礦礦井水處理與利用一煤礦礦井水分類礦井水潔凈礦井水高懸浮物礦井水高礦化度礦井水酸性礦井水含特殊污染物礦井水相對于其他被污染的水而言，一般直接在井下涌水口通過管道抽出地表。

礦化度低，總硬度低，PH值接近中性，有害離子含量低微或者未檢出。潔凈礦井水含有煤粉、巖粉。

特點：懸浮物顆粒密度小、沉降速度慢；

懸浮物含量高，每升達數(shù)千或數(shù)萬毫克；往往含有大腸菌數(shù)和細菌數(shù)也較高。高懸浮物礦井水也稱苦咸水，含有較高的可溶性鹽類及懸浮物質(zhì)，含鹽量達到1000mg/L，甚至達到10000mg/L。特點：（1）含有SO42-、Cl-、Ca2+、K+、Na+等離子

（2）呈中性或偏堿，帶苦澀味，少數(shù)為酸性。

微咸水1000~10000

mg/L分類：

咸水10000~50000

mg/L高礦化度礦井水導致礦化度高的因素：（1）被采煤層中含有大量碳酸鹽礦物及硫酸鹽類礦物；（2）地區(qū)干旱，降水量少，蒸發(fā)量大，地下水補給不足，使得礦井水鹽分濃縮；（3）開采高硫煤層，因硫化物被氧化產(chǎn)生游離酸，與碳酸鹽發(fā)生各種酸堿反應(yīng)；（4）礦區(qū)處于沿海地帶，地下咸水侵入煤田。PH<6.5酸性礦井水含特殊污染物的礦井水含有毒、有害元素（氟或鉛）或放射性元素（鐳和鈾）等當?shù)孛旱V特征污染物的礦井水。特點：中性或弱堿性，低礦化度，無有毒有害元素或者其含量很低，基本符合生活飲用水的標準。注意：設(shè)專用輸水管給予利用二潔凈礦井水的處理與利用中性，含鹽量<1000mg/L，金屬元素微量或未檢出，不含有毒離子灰黑色，渾濁，細菌含量較多，懸浮含量100-400mg/L，粒徑50μm以下85%，平均密度1.2-1.3g/cm3三含懸浮物礦井水的處理與利用水質(zhì)特征名稱粘土砂石石英濕細沙三合土無煙煤焦煤密度1.912.202.651.90-2.102.411.601.30有關(guān)物料的比重（單位：g/cm3）處理工藝井下水倉調(diào)節(jié)池過濾池澄清池清水池濃縮池提升泵站壓濾機水塔生活飲用水外運流程一礦井水消毒加藥處理工藝包括水和藥劑的混合、反應(yīng)及絮凝體與水的分離三個階段。澄清池就是完成上述三個過程與一體的專門設(shè)備。井下水倉調(diào)節(jié)池沉淀池反應(yīng)池過濾池濃縮池提升泵壓濾機清水池生活飲用水外運流程二消毒加藥含鹽量大于1000mg/L主要來源于SO42-、Cl-、Ca2+、K+、Mg2+、HCO3-、Na+等離子四高礦化度礦井水的處理與利用水質(zhì)特征混凝、沉淀、脫鹽兩種脫鹽方法：電滲析脫鹽技術(shù)、反滲透脫鹽技術(shù)脫鹽方案電滲析，是一種以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，從溶液中脫除或富集電解質(zhì)的膜分離操作。原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。原液工藝流程高礦化度礦井水地面蓄水池砂濾池沉淀池活性炭過濾池反應(yīng)池電滲析投藥清水池用戶消毒劑除去水中有機物，降低色度反滲透膜：一種只允許水（溶劑）通過而不允許溶質(zhì)通過的半透膜，反滲透的孔徑大多≤10×104m。反滲透膜的基本要求：（1）單位面積膜的透水速度快，除鹽效率高；（2）膜的機械強度答，耐壓密；（3）膜的化學穩(wěn)定性好，耐酸堿能力強，不易受微生物污染；（4）性能衰減慢，使用壽命長。

姚橋煤礦高礦化度礦井水反滲透處理技術(shù)

概況：井田中，構(gòu)造斷層較多，含水性、導水性不強，斷層帶較寬且存在局部突水的可能。

1994年，涌水量為0.8×104~1.0×104m3/d。二期改、擴建工程投產(chǎn)后，將達到2.2×104m3/d。生活、生產(chǎn)綜合用水量為6.6×103m3/d，其中工業(yè)用水量3.8×103m3/d，生活用水量2.8×103m3/d，硫酸鹽含量2252.7mg/L案例工藝流程過濾器反滲透器貯水箱淡水預處理后礦井水泵濃縮水當電導率為4050μS/cm、硬度（以CaO計）為990mg/L的原水經(jīng)反滲處理后，除鹽率達91.6%，除硬度率達96.7%，最大回收率為50%。實驗結(jié)果類型主要方法關(guān)鍵問題潔凈礦井水懸浮物礦井水高礦化度礦井水酸性礦井水收集、提升、消毒混凝、沉淀、過濾、消毒去除懸浮物、脫鹽投加堿性藥物中和反應(yīng)（1）根據(jù)原水水質(zhì)和回用要求確定處理工藝（2）技術(shù)先進經(jīng)濟合理（3）