金属矿山酸性废水危害及治理技术的现状与对策

袁霜

摘要：对金属矿山酸性废水治理已经成为当今环境保护治理工作的一个重要领域。本文主要分析了金属矿山酸性废水的来源以及危害，对普遍采用的矿山酸性废水治理技术进行了综述，并对矿山酸性废水的预防和治理提出一些对策及建议。

关键词：金属矿山 酸性废水 治理技术

金属矿山资源是人类社会文明的物质保证，随着社会经济水平的飞速发展，人类对矿产资源的需求量必然与日俱增，但在对矿山的大量开采的过程中，会对环境产生许多负面影响，矿山废水就是最严重的环境之一。矿山废水中含有大量的重金属离子，会对水体产生破坏，危害水中的生物的生长，对农业和渔业等都会造成严重的危害，污染引用水，从而直接危害到人类的健康。在矿山废水中，对环境污染最重、危害程度最大的是酸性废水，因此，针对矿山酸性废水的治理，已经成为当今社会广泛研究的重要课题。

1 金属矿山酸性废水的来源

金属矿山酸性废水的主要来源金属矿石中掺杂的硫化矿石，由于硫化矿的分布广泛且数量较多，在几乎所有的矿体中都存在，特别是铜矿，在微生物、水以及空气等作用下，会发生一系列的物理化学反应，从而生成大量含有重金属离子的酸性废水，水中的离子含量一般为每升几十到几百毫克；在开采的过程中，这种工业废水的产生量极大，甚至每天的排放量有几万立方米，并且受季节雨水的情况影响较大，这些矿山酸性废水会对其周边生态环境造成严重的破坏，直接危害到人类的生存健康。

2 金属矿山酸性废水的危害

金属矿石的周围伴生的多种金属矿和硫化物矿石，产生的工业废水的pH值低，且硫酸盐含量高。在矿山酸性废水中含有大量的重金属离子，如锌、镍、铅、铁等，并且常含有氰化物，废水中的主要污染物可以分为有机污染物、重金属污染物、氰化物和酸等。其危害主要有以下几方面：

①由于废水的pH值很低，一般为4～6，而在硫铁矿较多的矿区，甚至可以低至2～3。这些酸性废水会对金属设备造成腐蚀，如矿井的管道、拦污和蓄污设施等等。

②酸性废水排入周围江河湖泊中，将影响水体的pH值，从而影响水体中动植物以及微生物的生长，对水体本身的自净功能造成影响，最终危害到人体健康。若深入地下，则会对引用水源造成直接的污染。

③酸性废水排入耕田中，则对农作物的生长造成极大危害，可能直接导致植物的枯萎和死亡，并且对土体本身造成影响，使土壤盐碱化。并且废水中的重金属不易被降解，而富集于动植物体内，通过生物链危害到人类健康。

④当废水中的重金属通过一些方式进入人体中，并在人体中积累，最终导致慢性重金属中毒，甚至可以导致皮肤癌及肝癌等癌症的发生。

3 金属矿山酸性废水的治理技术

3.1 中和沉淀法

中和沉淀法最为常用的就是石灰/石灰石中和沉淀法，是处理矿山酸性废水最常用的方法，这种方法是在废水中投入碱性的中和剂，如生石灰、石灰乳、石灰石、白云石等，使酸性废水的pH升高，并且重金属离子与之生成溶解度较小的氢氧化物和碳酸盐化合物而沉淀。这种方法工艺简单，并且处理成本较低。通常根据其具体方法的不同，分为以下三种工艺流程：

①直接投加石灰法。将石灰制成石灰乳，投入沉淀池中，中和生成硫酸钙和氢氧化铁，可以在沉淀池中沉淀后除去。这种方法应用广泛，操作方便，成本较低，但是反应容易生成较大的沉淀，而降低石灰的利用效率。

②石灰石中和滚筒法。将石灰石倒入滚筒内，依靠滚动，可以增大酸性废水与石灰石的接触面积，从而更有利反应的进行。但是这种方法对设备的要求较高，投资较大。

③升流式变滤速膨胀中和法。利用中和塔，将废水自下而上流过石灰石和白云石的滤料，从而进行中和反应。这种设备简单，但反应产生的大量悬浮物容易堵塞，故对滤料的要求较为严格。

3.2 硫化沉淀法

硫化物沉淀法是利用硫化剂将废水中重金属离子转化为不溶或者难溶的硫化物沉淀的方法，金属硫化物沉淀是比其氢氧化物沉淀离子溶度积更小。常用的硫化剂有硫化钠、硫氢化钠、硫化钙等，这种方法的优点是硫化物的溶解度小、同时产渣量较少。但是为了保证重金属污染物的去除干净，则加入过量的硫化物，而会生成硫化氢气体，易产生二次污染。

这种方法可以与浮选法进行组合工艺，即在生成不溶性或难溶性沉淀后加入表面活性剂，从而改变沉淀表面的疏水性，并与起泡剂进行黏附上浮，从而实现对废水中的重金属进行选择性沉淀回收。

3.3 微生物处理法

微生物处理酸性废水是治理矿山工业废水的重要方法，利用硫酸盐还原菌 （SRB）与硫酸盐生物还原反应，还原硫酸盐为硫化氢，再利用微生物反应氧化为单质硫。微生物法处理酸性废水成本低，且应用范围广泛，无二次污染。

3.4 人工湿地法

人工湿地是近几年来国内外研究的一项新型的污水处理技术，主要由人工基质和在基质上生长的水生植物组成，是一种较为独特的人工生态系统，这种方法是根据天然湿地的自净化污水的原理。将砾石、砂石和土壤等材料按一定比例人工填入，选择适当的植物种植此基质上，即为人工湿地，再利用这些特定植物对水中金属离子的降低，让酸性废水慢慢流过人工的湿地、流经人为设计的植物，从而达到对水体的过滤的目的。同时，人工湿地为微生物的生长提供了有利条件，使废水进行二次的微生物处理。此种方法对矿山酸性废水中的重金属离子的去除作用和改善废水的pH值都具有优良的效果。

对金属矿山酸性废水的治理技术较多，除了以上介绍的，还有如氧化还原法、离子交换法、膜分离技术、吸附法和电化学方法等等，每种方法都有着其独特的应用领域。具体采用何种方法，应根据废水的成分、浓度、排放量、来源、排放特点和现场具体条件而定，通过技术经济分析，从而选择和确定相应的处理方法，有时也可能将几种方法合理结合利用，以达到最优的处理目的。

4 对策与建议

根据相关的资料与统计数据表明，在矿床的整个开采过程当中，由于地下水渗流而造成的废水排放，占我国总工业废水排放的很大一部分。矿坑水在排到地表之后，酸性废水排放所造成的环境问题，已经成为了我国采矿工作发展中，亟需重点解决的问题，也是保证可持续发展的重要对策。

首先，要合理地选择开采方式，在治理过程中，主要以预防治理为主要方式，提高对资源的利用率。在开采过程中，要加强综合利用的水平，降低酸性废水的排放水平。与此同时，还要考虑提高矿石中，相应的主要元素的回收率，保证金属元素与非金属元素的回收水平，从而减少酸性污染与重金属污染的发生。

其次，要完善排水系统，采用修坝、截水等多种方式，建立完善的水处理系统，提高污水处理的效率。在对于废水治理上，要加强相应的研究与开发。矿山的废水组成成分比较复杂，选择合理的方式进行处理时，要考虑废水量、污染水平、现场需求等多方面的因素，实现良好的回收利用，将回收利用与治理相结合。

最后，要做好植树造林以及周边生态环境的建设。矿山开采主要集中在山区，整体地势主要以坡地为主，进行植树造林是重要的恢复生态环境，保护周边环境的重要途径，对于生态环境的发展与保护是非常重要的。同时，植树造林以及保护周边环境，也是我国工业持续发展的重要基础。

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