1、礦山廢水研究背景

　　冷水江市地處湖南省中部，交通便利，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，區(qū)域內(nèi)資源豐富，是重要的能源原材料基地，有開發(fā)利用價值的礦種達(dá)30余種，各種熱液礦藏和接觸變質(zhì)礦藏豐富，其中最著名的是錫礦山，銻資源儲量及產(chǎn)量均居世界首位，有“世界銻都”之稱。冷水江的銻礦開采歷史已有120多年，是世界銻品行業(yè)的發(fā)祥地，也是目前全球最大的銻品精煉加工地。由于銻業(yè)開采冶煉時間長、產(chǎn)量大、方式粗放，長期以來以各種形態(tài)向環(huán)境排放了大量重金屬，其中礦渣滲濾液致使錫礦山地區(qū)部分水體遭受了嚴(yán)重的重金屬污染，也造成了土壤污染及空氣污染，對周邊居民的身體健康構(gòu)成了威脅，對種植作物品質(zhì)安全造成了破壞，重金屬污染已成為錫礦山地區(qū)最突出的環(huán)境問題。

　　2、礦山廢水主要成分及特點

　　2.1 礦山廢水主要成分

　　礦山廢水來自于礦井天然溶濾水、礦渣滲濾液，以及開采點、選礦廠、尾礦壩、堆渣場和生活區(qū)等地排出的廢水，污染物主要為砷、銻，同時含有鉛、鎘、鉻、硒、錳等多種重金屬元素，還包含一定的油類物質(zhì)，成分比例與礦山地處資源有較大關(guān)系;且礦山開采、加工過程中不僅會產(chǎn)生廢水，還會導(dǎo)致大量的動植物死亡，這使得礦山廢水中有可能存在大量的有機污染物和細(xì)菌污染物。

　　2.2 礦山廢水主要特點

　　一是礦山廢水污染范圍大，影響區(qū)域廣。礦山廢水造成的污染，不僅限于礦區(qū)內(nèi)，其污染區(qū)域甚至擴大至整個流域。例如錫礦山銻污染問題，遭受銻污染的區(qū)域不僅在錫礦山，也包括了周邊區(qū)域，甚至所在的資江流域也遭受了銻污染，主要表現(xiàn)為資江下游斷面銻濃度超標(biāo)。二是礦山廢水的排放量大，點多面廣，持續(xù)時間也較長。例如錫礦山，由于遭受污染時間長，礦山廢水產(chǎn)生量十分巨大，平均每天約6萬t，遇降水天氣，廢水量更大。三是礦山廢水成分復(fù)雜，濃度極不穩(wěn)定。經(jīng)長期跟蹤監(jiān)測分析，錫礦山區(qū)域的礦山廢水主要超標(biāo)因子為砷、銻，受水量變化，各污染因子的濃度隨之也出現(xiàn)變化。

　　3、礦山廢水處理技術(shù)

　　3.1 預(yù)處理技術(shù)

　　礦山廢水產(chǎn)生過程中必然有著大量的漂浮物、大顆粒物甚至可能覆蓋大面積的油膜，這些物質(zhì)的存在不僅會影響后續(xù)廢水處理技術(shù)作用效果，還會對廢水處理設(shè)施和設(shè)備造成堵塞、破壞，因此礦山廢水必須首先進(jìn)行預(yù)處理，通過過濾、浮流、輻流、絮凝等方式使礦山廢水得到預(yù)處理后方可進(jìn)行后續(xù)處理。

　　3.2 酸堿中和技術(shù)

　　礦山廢水通常存在pH值的波動，且由于大量酸性污染物、重金屬污染物、有機污染物的存在，礦山廢水呈酸性的比例較大，且酸堿度對后續(xù)部分化學(xué)和生物處理技術(shù)有一定影響，通常情況下需要進(jìn)行酸堿中和處理，使礦山廢水保持在中性狀態(tài)，讓后續(xù)廢水處理效果更佳。通常情況下，酸性礦山廢水可以用NaOH和CaOH混合的石灰劑進(jìn)行中和，堿性礦山廢水可以用鹽酸或硫酸進(jìn)行處理，但筆者并不建議使用礦物質(zhì)酸進(jìn)行堿性廢水處理，因為這會使廢水中產(chǎn)生氯化鈉或硫酸鹽，這些物質(zhì)無法被自然水體容納，還會影響后續(xù)處理設(shè)備。

　　3.3 重金屬處理

　　3.3.1 硫化法

　　硫化法是利用Na2S、NaHS、H2S等硫化劑使廢水中的重金屬離子生成難溶物質(zhì)，進(jìn)而可以通過絮凝和過濾使重金屬離子與水分離的一種處理方法，硫化法成本較高，且生成的難溶物質(zhì)需要進(jìn)一步處理才能釋放，因此筆者建議使用硫化法對難以處理達(dá)標(biāo)的重金屬離子進(jìn)行處理。硫化法具有區(qū)別于其他重金屬處理方法的優(yōu)點是，重金屬硫化物生成后，礦山廢水的pH值在7～9之間，硫化法處理后的廢水不用再進(jìn)行中和，可以代替酸堿中和處理環(huán)節(jié)。

　　3.3.2 重金屬處理劑

　　重金屬處理劑使用后可以使重金屬離子形成晶粒，通過絮凝或過濾后實現(xiàn)對廢水的凈化。重金屬處理劑的使用，能夠一次性脫除掉礦山廢水中的多種重金屬離子，且這種處理劑的操作簡單、方便，對需處理水質(zhì)的適應(yīng)性較強，沒有太多限制，處理劑與重金屬離子產(chǎn)生的晶粒極易脫水，使得此種處理方法的后續(xù)處理比較容易。

　　3.3.3 氧化還原法

　　氧化還原法是一種通過氧化還原反應(yīng)使重金屬離子更易沉淀的廢水處理方法。例如，日本礦業(yè)公司發(fā)明的鐵粉氧化還原法，是利用鐵的還原性，去除含鉻廢水的Cr(Ⅵ)，進(jìn)而使得重金屬離子以金屬形式析出，不僅有利于廢水的凈化處理，還有利于重金屬回收，有效提高了廢水處理的經(jīng)濟效益。

　　3.4 有機污染物處理

　　3.4.1 人工濕地處理技術(shù)

　　人工濕地是一種生物處理技術(shù)，在廢水處理過程中充分利用基質(zhì)、水生植物、微生物之間共同作用，通過濕地特有的過濾、沉淀、吸附、分解等一系列作用來實現(xiàn)對礦山廢水中有機污染物的高效降解，使礦山廢水實現(xiàn)凈化。由于人工濕地對重金屬處理效果有限，且占地面積較大、處理效率較低，比較適用于大面積礦山廢水的末端治理，也比較適合礦山挖掘、破壞后的水土修復(fù)和養(yǎng)護(hù)，屬于礦山可持續(xù)發(fā)展的一大研究方向。

　　3.4.2 生物膜技術(shù)

　　生物膜技術(shù)是一種特殊的半透膜滲透的凈化技術(shù)，由生物附著于生物轉(zhuǎn)盤等設(shè)備之上，形成穩(wěn)定、半透性生物膜，生物膜將礦山廢水與凈化后的水分隔開，以分子運動壓力為驅(qū)動力，使廢水緩慢流經(jīng)生物膜，生物膜對其中的污染物進(jìn)行截留、分離，一方面使廢水得到凈化，另一方面使重金屬得到回收、生物膜得到穩(wěn)定增長，是一種高效、節(jié)能、設(shè)備簡單的廢水凈化技術(shù)。生物膜技術(shù)運用的問題在于設(shè)備價格昂貴，保養(yǎng)和運維費用較高，利用普及率較低;工作效率受外界影響較大，并不適合所有的礦山廢水處理。

　　4、結(jié)束語

　　礦山廢水是礦山開采、加工過程中最主要的污染方式，為了保證我國經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的良性循環(huán)，避免出現(xiàn)類似冷水江市錫礦山地區(qū)區(qū)域性環(huán)境污染，不使資源和環(huán)境為發(fā)展買單，實現(xiàn)資源類產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，筆者建議礦山所在地政府和企業(yè)要加強對礦山開采、加工過程中產(chǎn)生的廢水的處理投入力度，采用更先進(jìn)、更有效率、更環(huán)保節(jié)能的設(shè)備和工藝;根據(jù)礦山廢水的成分、性質(zhì)進(jìn)行處理技術(shù)的搭配和工藝流程的設(shè)置，將礦山廢水處理效果放在首位，將處理后中水回用放在其次，將重金屬回收放在最后，最大程度提高礦山廢水的處理效率，為礦山可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。