矿山废水的处理与利用

1、第一节 矿山废水污染 第二节 环境标准 第三节 煤矿矿井水处理与利用 第四节 水处理设备 第五节 矿井水的综合利用,第二章 矿山废水的处理与利用,第一节 矿山废水污染,一 矿山废水的概念 在矿山范围内，从采掘生产地点、选矿厂、尾矿库、废石场、排土场等地点排出来的废水。 全国煤矿外排矿井水每年约为22亿m3以上，大部分矿区的吨煤排水量约为24 m3,二 矿山废水来源,（一）矿井水 在矿井开拓、采掘过程中渗入、流入、涌入和溃入井巷或工作面的水，统称为矿井水。,断层破碎带是地下水的通道和汇集带，沿断层破损带可沟通各个含水层，并与地表水发生水力联系，形成断层水,前期生产形成的采空区及废弃巷道，由于长期

2、停止排水而汇积的地下水。,来源：,镉与含羟基、氨基、巯基的蛋白质分子结合，能使许多酶系统受到抑制，从而影响肝、肾器官中酶系统的正常功能。,二 矿山废水来源,（二）废石场淋滤水 据2005年统计， 我国煤矸石年排放量可达1.5亿吨，利用率为43%，历年积存的煤矸石20亿吨，大量的煤矸石堆积成煤矸石山。 煤矸石中的黄铁矿经过风化及大气降水的长期淋溶作用，形成的硫酸或酸性水离解处有毒有害元素，如镉、汞、铅、砷等渗入地下。 铀矿石的开采和冶炼加工中产生带有天然放射性元素，如铀、镭等的废渣和尾矿等固体废物。,二 矿山废水来源,（三）选矿废水 1、来源： （1）碎矿过程中湿法除尘的排水,碎矿及筛分车间、胶

3、带走廊和矿石转运站的地面冲洗水。 （2）选矿废水。含大量悬浮物的选矿废水,通常经沉淀后澄清水回用于选矿，沉淀物根据其成分进入选矿系统后排入尾矿系统。 （3）冷却水。碎、磨矿设备冷却器的冷却水和真空泵排水。这类废水只是水温较高,往往被直接外排或冷却后回用于选矿。 （4）石灰乳及药剂制备车间冲洗地面和设备的废水,2、特点 水量大，悬浮物含量高，有害物种类多等特点，主要有害物质有重金属和选矿药剂 3、对环境影响 悬浮固体淤塞河道 有毒药剂使水体气味变臭 鱼虾减少 异味变形，有毒金属造成水体污染，在鱼和农作物中富集对人体危害。,三 矿山废水的特点,矿井废水的特点,全国煤矿年排矿井水约45亿吨，一般吨煤

4、排放2.5m3矿井水。,全国外排矿井水的利用率不足23%，远低于发达国家的80%利用率。,三 矿山废水的特点,主 要 污 染 物,碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素等。,Hg、Cd、Pb、Cr、Cu的化合物，放射性元素及砷、氟、氰化物等。,（一）危及人体健康及动植物的生存 水中含有的微生物和病毒，会引起各种传染病的蔓延 饮用水中含有氰化物、砷、汞、有机磷等有害物质时，会引起中毒事故。 矿山水体污染严重时排入河流、湖泊，还会影响水生植物的生长，甚至造成鱼虾绝迹。,四 矿山废水污染的危害,我国江西某铜矿，由于矿区的酸性水大量排入附近的交集河，致使排放口以下5km河段内，河水呈酸性，河中鱼虾绝迹，水草

5、不生，称为一条典型的“死河”。,四 矿山废水污染的危害,（二）危害工农业生产 矿井废水对农业生产的危害相当严重，酸性水侵入农田或用于灌溉会导致农作物不能正常生长，甚至枯萎死亡 矿山废水对工业生产带来严重危害。地面和地下水受到污染后，若使用污染水进行生产，往往会引起产品质量下降或造成设备腐蚀。,广东某铅锌矿，过去层采用氰化钠作为铅锌分选的抑制剂，致使废水中含氰浓度大大超过排放标准，先后污染农田千余亩，并使数以万计的牲畜死亡。,赣州开采稀土污染严重，破坏70%以上的耕地,第二节 环境标准,是为维护环境质量、控制污染而制定的各种技术指标和准则的总称。,环境标准,我国水环境质量标准，执行地面水环境质量

6、标准（GB3838-2001），该标准根据地表水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类。,一 地表水环境质量标准,五类地表水水域功能,自2007年10月1日起，煤炭工业水污染物排放按煤炭工业污染排放物标准（GB 20426-2006）执行。本标准规定了原煤开采、选煤水污染物排放限值。,二 煤炭工业污水排放标准,选矿废水污染物排放限值,以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。,三 非煤矿矿井水的处理与利用（P36）,（一）来源：废石堆场、矿坑、选矿、尾矿废水 （二）特点：PH值低，硫酸盐含量高，重金属离子，有机和油类污染物。 （三）治理技术：中和沉淀法、硫化沉淀浮选法、人工湿地法

7、、微生物法、离子交换法、萃取法等。,采用石灰石或石灰作为中和剂进行中和处理，利用酸碱中和反应生成难溶于水的氢氧化物沉淀，净化污水，提高废水的PH值的治理技术。 其他中和剂：苛性钠、纯碱,中和沉淀法,硫化沉淀浮选法,利用硫化剂将水溶液中的金属离子转化为不溶性或难溶性沉淀，然后加入表面活性剂改变沉淀物的疏水性，疏水性沉淀物与起泡剂发生黏附上浮，从而达到去除或回收重金属离子的目的。 反应方程式： 常用的硫化物：Na2S、H2S、NaHS、FeS等,人工湿地法,利用自然湿地生态系统中的物理、化学、生物的协同作用，通过沉淀、阻隔、微生物同化分解、硝化、反硝化以及植物吸收等途径去除悬浮物。,净化机理 湿地

8、植物：根系富集吸收。 湿地基质：植物生长着床，循环过滤截留、生化降解。 湿地集水管：循环过滤出水。,工艺流程,特点,一高三低：高效率、低投资、低运转费、低维持技术,作 业,1、简述选矿废水的来源、特点，以及对水环境的影响。 2、请写出三种非煤矿矿井水的处理方法，并简述其概念。,第三节 煤矿矿井水处理与利用,一 煤矿矿井水分类,相对于其他被污染的水而言，一般直接在井下涌水口通过管道抽出地表。 矿化度低，总硬度低，PH值接近中性，有害离子含量低微或者未检出。,洁净矿井水,含有煤粉、岩粉。 特点：悬浮物颗粒密度小、沉降速度慢； 悬浮物含量高，每升达数千或数万毫克； 往往含有大肠菌数和细菌数也较高。,

9、高悬浮物矿井水,也称苦咸水，含有较高的可溶性盐类及悬浮物质，含盐量达到1000mg/L，甚至达到10000mg/L 。 特点：（1）含有SO42-、Cl-、Ca2+、K+、Na+等离子 （2）呈中性或偏碱，带苦涩味，少数为酸性。 微咸水 100010000 mg/L 分类： 咸水 1000050000 mg/L,高矿化度矿井水,导致矿化度高的因素：,（1）被采煤层中含有大量碳酸盐矿物及硫酸盐类矿物； （2）地区干旱，降水量少，蒸发量大，地下水补给不足，使得矿井水盐分浓缩； （3）开采高硫煤层，因硫化物被氧化产生游离酸，与碳酸盐发生各种酸碱反应； （4）矿区处于沿海地带，地下咸水侵入煤田。,PH

10、6.5,酸性矿井水,含特殊污染物的矿井水,含有毒、有害元素（氟或铅）或放射性元素（镭和铀）等当地煤矿特征污染物的矿井水。,特点：中性或弱碱性，低矿化度，无有毒有害元素或者其含量很低，基本符合生活饮用水的标准。 注意：设专用输水管给予利用,二 洁净矿井水的处理与利用,中性，含盐量1000mg/L，金属元素微量或未检出，不含有毒离子 灰黑色，浑浊，细菌含量较多，悬浮含量100-400mg/L，粒径50m以下85%，平均密度1.2-1.3g/cm3,三 含悬浮物矿井水的处理与利用,水质特征,有关物料的比重（单位：g/cm3）,处理工艺,井下水仓,调节池,过滤池,澄清池,清水池,浓缩池,提升泵站,压滤

11、机,水塔,生活饮用水,外运,流 程 一,矿井水,消毒,加药,处理工艺包括水和药剂的混合、反应及絮凝体与水的分离三个阶段。澄清池就是完成上述三个过程与一体的专门设备。,井下水仓,调节池,沉淀池,反应池,过滤池,浓缩池,提升泵,压滤机,清水池,生活饮用水,外运,流 程 二,消毒,加药,含盐量大于1000mg/L 主要来源于SO42-、Cl-、Ca2+、K+、Mg2+、HCO3-、Na+等离子,四 高矿化度矿井水的处理与利用,水质特征,混凝、沉淀、脱盐 两种脱盐方法：电渗析脱盐技术、反渗透脱盐技术,脱盐方案,电渗析，是一种以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离

12、操作。,原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜 而将这些物质和水分离开来。,原液,工艺流程,高矿化度矿井水,地面蓄水池,砂滤池,沉淀池,活性炭过滤池,反应池,电渗析,投药,清水池,用户,消毒剂,除去水中有机物，降低色度,反渗透膜：一种只允许水（溶剂）通过而不允许溶质通过的半透膜，反渗透的孔径大多10104m。 反渗透膜的基本要求： （1）单位面积膜的透水速度快，除盐效率高； （2）膜的机械强度答，耐压密； （3）膜的化学稳定性好，耐酸碱能力强，不易受微生物污染； （4）性能衰减慢，使用寿命长。,姚桥煤矿高矿化度矿井水反渗透处理技术 概况：井田中，构造断层较多，含水性、导水性

13、不强，断层带较宽且存在局部突水的可能。 1994年，涌水量为0.81041.0104m3/d。二期改、扩建工程投产后，将达到2.2104m3/d。生活、生产综合用水量为6.6103m3/d，其中工业用水量3.8103m3/d，生活用水量2.8103m3/d， 硫酸盐含量2252.7mg/L,案例,工艺流程,过滤器,反渗透器,贮水箱,淡水,预处理后 矿井水,泵,浓缩水,当电导率为4050S/cm、硬度（以CaO计）为990mg/L的原水经反渗处理后，除盐率达91.6%，除硬度率达96.7%，最大回收率为50%。,实验结果,类 型,主要方法,关键问题,洁净矿井水,悬浮物矿井水,高矿化度矿井水,酸性矿井水,收集、提升、消毒,混凝、沉淀、过滤、消毒,去除悬浮物、脱盐,投加碱性药物中和反应,（1）根据原水水质和回用要求确定处理工艺 （2）技术先进经济合理 （3）污泥处理、浓水处理，不引起二次污染,一 改革工艺，抓源治本 最根本、最有效 从井下