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[于老师说环保] 采矿工业废水知识解析

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发布日期:2019-10-17 浏览次数:997
核心提示:矿山废水主要来源于露天矿坑水、地下坑道水、废石厂淋溶水、选厂排出的洗矿水、尾矿库溢流水、辅助车间废水和生活污水,本文主要介绍了采选矿废水来源及污染物、选矿厂的洗矿水、尾矿废水的危害以及七种可行的选矿废水常见处理技术,全文如下:

1.采选矿废水来源及污染物

矿山废水主要来源于露天矿坑水、地下坑道水、废石厂淋溶水、选厂排出的洗矿水、尾矿库溢流水、辅助车间废水和生活污水

2.采选矿废水的污染物

开采过程中在空气、水和细菌的共同作用下,这些金属和非金属矿物被部分溶解到水中,因此形成的矿山废水含有大量的悬浮物和多种金属如铅、铬、镉、汞、钒、钛、镍、锌、铜、锰、铁以及非金属如硫、磷、砷、氟等化合物,而汞、镉、铬、铅、砷、镍等为有毒有害物。

3.选矿厂的洗矿水、尾矿废水的危害

选矿厂的洗矿水、尾矿废水,则不仅含有固体物质和上述的金属或非金属离子,而且还含有选矿的残余药剂,如捕集剂(黄药、黑药、白药);抑制剂(水玻璃);起泡剂(松节油、甲酚);活性剂(硫酸铜);调节剂(硫酸、石灰)及硫化剂(硫化钠)等。

4、选矿废水常见处理技术

(1)自然净化法

自然净化法作为最廉价、最简单的废水治理方法,被我国的选矿厂普遍采用。自然净化法常以尾矿库为构筑物,废水通过管道运输至尾矿库,在库内发生沉淀、水解、氧化、挥发、光照降解甚至生物分解等作用,使悬浮颗粒和残余药剂浓度降低,甚至基本去除。

自然净化的效果与曝晒时间、光照强度、水体温度、初始pH值、溶解氧等因素有关。通常曝晒时间越长、光照强度越强、温度越高,自然净化效果越好。

自然净化法具有成本低、管理方便、无二次污染等特点,但存在净化不彻底、耗时长、气候等自然因素干扰大等问题,特别在高寒地区,往往会因为净化效率低下而影响废水的回用。因此,自然净化法通常可作为选矿废水的预处理方法,或用于成分相对简单的重、磁选废水的处理。

(2)酸碱中和法

酸碱中和法是一种传统的废水治理方法,因简单实用而广泛采用。这其中既包括酸性废水中的H+(或碱性废水的OH-)与中和剂中的OH-(或H+)发生反应,生成中性水分子,同时,矿浆的合适碱度也有利于重金属离子与氢氧根离子反应生成难溶的氢氧化物沉淀,从而消除重金属污染。

生产实践中常用的中和剂有石灰、消石灰、硫酸、碱性废水废渣(电石渣等)、酸性废水废气(CO2、SO2及其溶液等)等。在选择中和剂时应优先考虑厂区周边的废料,以达到“以废治废”的目的。理论上各重金属在一定pH范围内均能沉淀,因此控制好pH值是中和法的关键。

酸碱中和法具有管理方便、费用较低、操作简便、处理量大、适应性强和运行稳定等优点,但也存在一些问题,如在用石灰中和时,设备及管壁结垢严重、污泥增量较大、易产生二次污染等。

(3)混凝沉淀法

混凝沉淀法是目前治理选矿废水较成熟的一种方法,常与活性炭吸附或氧化法组成混凝沉淀—活性炭吸附法和混凝沉淀—氧化法。混凝净化的原理是混凝剂通过电性中和与双电层压缩作用、凝聚物网捕—共沉淀作用、高分子桥连卷带作用使废水中分散的胶体颗粒脱稳,继而凝聚成大颗粒絮体,并最终沉淀下来。

混凝沉淀法使用的药剂主要包括凝聚剂和絮凝剂两大类。凝聚剂主要有氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铁(PFS)等,使用最普遍的絮凝剂是聚丙烯酰胺(PAM)。混凝剂的选择至关重要,它直接关系到净化效果的好坏。近年来,改性传统混凝剂和开发新型混凝剂成为研究的热点。

混凝沉淀法可以有效去除选矿废水中的悬浮颗粒和一些重金属离子,是一种成熟、稳定、高效的废水治理方法,但也存在对有机化学药剂净化不彻底,因药剂用量过大易产生二次污染等问题。

(4)化学氧化法

化学氧化法是深度治理选矿废水中残留浮选药剂的有效方法,特别是近年发展起来的高级氧化技术(AOP)能彻底去除废水中持久性难降解有机污染物。化学氧化法的实质是,氧化剂通过夺取废水中有机污染物中的H原子等途径,将有机污染物氧化成无毒或低毒的小分子物质,或转化为容易从水中分离的物质,从而降低废水的COD、BOD。常见的氧化剂有臭氧、Fenton试剂、双氧水、次氯酸钠等。

化学氧化法治理选矿废水具有操作稳定、反应彻底、处理效率高并能提高废水的可生化性等特点,特别对于处理高COD的有机废水具有显著优势,但也存在运行费用较高等问题。

(5)人工湿地

人工湿地法是近年来发展起来的新型废水治理技术,因其生态化的治理理念而广受国内外学者的青睐。人工湿地是仿照自然湿地人工修建并参与监督控制的具有流动或静止水体的浅水水域,是以基质—植物—微生物为核心的综合生态系统,可通过基质截留、过滤、吸附,植物吸收、拦截,微生物摄食、分解等途径去除废水中的污染物,充分发挥了物理、化学和生物的协同作用。

人工湿地法在国外应用较早;我国的凡口铅锌矿较早开展了这方面的研究,并发现以宽叶香蒲为主的水生植物净化矿山废水效果很好,水质可以明显改善。

人工湿地法为治理选矿废水提供了一条绿色化、生态化的技术路线,符合我国的基本国策,具有广阔的推广前景。但也存在基质易堵塞、占地面积大、受气候等因素干扰大等局限性。

(6)微生物处理法

微生物处理法是一种很有发展前景的废水治理方法,对于矿山酸性废水具有显著的优势。其净化原理是利用微生物的新陈代谢作用降解水体中的污染物,从而达到净化废水的目的。微生物由于本身特有的化学结构和生物特性,可以与呈溶解态或胶体态的有机污染物或重金属离子发生吸附、分解作用或将它们转化为不溶性化合物而分离去除。筛选并驯化出合适的菌株是微生物法治理选矿废水的重点。

微生物法治理选矿废水拥有巨大的发展潜力,具有环境友好、选择性好、二次污染少等特点,甚至还可以回收某些重金属原料,但如何筛选出适应性强的菌种是个难题。

(7)光催化氧化法

光催化氧化技术是20世纪80年代快速发展起来的一种新的废水治理技术,因降解速度快,净化度高,节能环保而成为选矿废水治理领域研究的热点。

光催化氧化废水的原理可以结合半导体能带理论解释:光催化剂吸收光能,电子受辐射跃迁,生成活性很高的电子-空穴对,可以与吸附在催化剂粒子表面的-OH或H2O作用生成氧化性极强的·OH,·OH能将有机物氧化成H2O和CO2等小分子无机物。

TiO2是一种理想的光催化剂,因耐腐蚀、催化效率高而成为现阶段研究的热点,但因其带隙较宽(3.2eV),导致对太阳能的利用率较低。TiO2的掺杂改性和寻找新催化剂成为研究的突破口。

光催化氧化法具有巨大的开发价值,已成为废水治理一个新的研究领域,但目前更多处于实验室研究阶段,对其净化机理还有待深入探讨。

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