矿山酸性废水怎么处理

Posted 2023-01-13 尾矿

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矿山酸性废水主要是由还原性的硫化矿物在开采、运输、选矿及废石排放和尾矿贮存等过程中经空气、降水和菌的氧化作用形成的。矿山酸性废水水量较大、pH值较低、含高浓度的硫酸盐和可溶性的重金属离子。

矿山酸性废水的处理方法主要分为中和法和微生物法2种。中和法是最常用的方法，即向酸性废水中投加碱性中和剂（碱石灰、消石灰、碳酸钙、高炉渣、白云石等），一方面使废水的pH值提高，另一方面废水中的重金属离子与中和剂发生化学反应形成氢氧化物沉淀、去除水体中的重金属离子。为了提高处理效果，中和法通常与氧化或曝气过程（如将Fe2+转变为Fe3+）相结合使用。王洪忠等人利用中和法对排入孝妇河的矿山酸性废水进行处理，出水pH值达到7.5，硫酸根和总铁含量为微量。陈喜红对江西万年银金矿矿山废水采用中和法处理，出水水质指标优于农灌用水标准。银山铜锌矿采用两段石灰中和法处理矿山酸性废水得到含锌量达40%的锌渣。栅原矿山和平水铜矿分别采用分段中和沉淀法处理酸性废水，有效地回收了有价金属。微生物法是利用自然界中的硫循环原理，利用硫酸盐还原菌通过异化硫酸盐的生物还原反应，将硫酸盐还原成H2S，并利用某些微生物将H2S氧化为单质硫，同时重金属离子在微生物体内“积累”起来。国外应用微生物法处理矿山酸性废水的实例较多，如美国蒙大拿州对某矿山酸性废水建立（硫化还原菌）处理系统，出水pH值达到7，Fe，Al，Cd和Cu的去除率也较高。随着科学的进步，矿山酸性废水的处理技术不断得到新的发展，如湿地处理法、生物膜吸附处理法和生化材料过滤法等。

对于含硫酸根的酸性废水，国内多采用以石灰乳为中和剂的一段中和法，但是如果酸性废水的pH值较低，采用石灰乳为中和剂的一段中和法，一方面治理每吨废水需要的石灰量较大、处理成本较高;另一方面将产生大量的废渣，给环境带来潜在的二次污染风险。因此，国内许多学者试图探索新的处理方法，以达到在环境保护目标的基础上，减少处理成本、节约处理费用。

尾矿库在使用过程中，尾矿坝会渗出一定数量的水，这些水中会含有一定数量的有害物质。这些水一方面可通过坝下的截渗回收设施扬送回尾矿库供回水利用；另一方面向下游排放，应建立尾矿水处理系统，使之达到排放标准后排放。国内在尾矿库管理中关于尾矿水净化处理的工程设计和实践尚少，适合尾矿水特点的净化方法很少，一般可采用自然净化和物理化学及化学净化方法，当尾矿水中有害物质的含量经自然净化后仍不能达到排放标准及卫生标准时，则需采用物理化学及化学方法进行净化，氧的侵蚀作用，使尾矿中硫化物发生氧化作用，并产生含有有毒金属的酸性矿坑外排水。用水或土壤覆盖尾矿堆能显著减少氧气对尾矿堆的侵蚀，从而减轻尾矿的氧化速率。

原生酸度能在尾矿中被中和，Cu和Pb以次生硫化矿物形式被保留在尾矿中。对硅铝酸盐矿物的吸附，将进一步强化对这些金属的保留。As和Fe2+是不会保留在尾矿中的，它们将会随同流出的水而离开尾矿。Fe2+携带与原生酸度相同数量的次生酸度，若与含有碱性的水流相混，次生酸度最终将被中和。水流中Fe3+以Fe（OH）3形式被沉淀。若水覆盖，尾矿中原生酸度不会被中和。Cu和Pb也不会被保留在尾矿中，可能会向上扩散而进入覆盖尾矿的水中。随坝内水的充分翻动，次生和原生酸度均能被中和。生成的三价铁的氢氧化物能被沉淀，并载带Cu和Pb。As和Zn将基本上不会保留于尾矿堆中，As与Fe（OH）3可能发生共沉淀。。

酸性废水中铁、锰含量较高，呈黄褐色，随着pH值的提高，Fe3+首先沉淀，接着是铝和，锌、锰和Fe2+比较难沉淀。处于还原状态的Fe2+和Mn2+在高pH值下比Fe3+和Mn4+要稳定，较难去除。Fe2+在较高的pH值下才能形成Fe（OH）2沉淀与水分离，要使废水总达标外排，出水的pH值在8～9之间才能达到，而且出水过一段时间后容易产生“酸化”现象，pH值会自动降低0.5左右，并且显黄褐色，这是由于出水中氢氧化亚铁沉淀氧化作用造成的在试验中采用自然曝气法去除中和生成的CO2的同时，使Fe和Mn氧化成Fe和Mn，使之在较低的pH值下形成氢氧化物沉淀与水分离，这样一方面防止出水产生“酸化”现象，另一方面可以减少石灰用量，节省处理费用。采用两段中和法处理的矿山酸性废水，pH值为6～7时，除Mn外，其他重金属浓度均达标排放，pH值接近9时，重金属均能达到国家一级排放标准。

矿山酸性废水pH值与重金属溶出量呈密切的指数负相关关系，在尾矿浆中添加碱性物质以中和废水H+，并使废水呈现弱碱性，是减少重金属溶出的有效技术。