[發明專利]基于壓濾作用的礦山酸性廢水處理系統及處理方法

無效

• 申請號: 201210452304.2
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102951752A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 胡繼偉;李志斌;劉春;羅晉;黃先飛
• 申請（專利權）人: 貴州師范大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 谷慶紅

技術領域

本發明涉及基于壓濾作用的礦山酸性廢水處理系統及處理方法，屬于礦山酸性廢水處理技術領域。

背景技術

酸性礦山廢水(acid?mine?drainage，簡稱AMD)的污染是一個世界性的問題，主要是煤礦及金屬礦山開采所排放的礦坑水、廢石場的雨淋污水和選礦廠排出的洗礦、尾礦廢水，其特點為：低pH值、含高濃度的硫酸鹽和可溶性的重金屬離子。酸性礦山廢水直接排放將會對環境造成極大的危害，由于重金屬離子不同于有機物，在環境中無法被生物分解，因而一旦進入環境后就會不斷地積累而難以去除，造成環境的長期污染。廢水低pH值嚴重威脅河流中的藻類、浮游植物等生物的生長，還會污染地下水。隨著礦產資源的開采利用，我國正面臨著嚴峻的礦山酸性廢水污染問題。

礦山酸性廢水的形成途徑主要有：1)礦床開采過程中，大量的地下水滲流到采礦工作面，這些礦坑水排至地表后，是酸性廢水的主要來源；2)礦石加工過程中，添加酸性藥劑的選礦作業流程所排放的廢水是酸性廢水和有害物質的重要來源；3)礦山生產過程中排放的大量含有硫化礦物的廢石和尾礦，在露天堆放時不斷與空氣和水(或水蒸氣)接觸，生成金屬離子和硫酸根離子。當梅雨季節時，重金屬及酸根離子會溶解于水體中，并隨雨水進入河流、湖泊或滲入地下，從而污染地表水及地下水。

我國有大量的礦產資源，而大部分礦產以金屬硫化物的形式存在。這些礦產資源在開采的過程中，通過微生物及空氣中氧的作用，經過程后形成硫酸鹽化合物而溶解于水中。如此，既增加了水中重金屬離子的濃度，也使水體pH值降低。

目前國內外關于礦山酸性廢水的治理方法主要有物理法（吸附法）、化學法（絮凝法、沉淀法、螯合劑法）、膜處理法、及生物法（人工濕地法、微生物法）等。

吸附法：該方法是利用某些具有微孔結構的物質（主要為活性炭等）的吸附性能以達到凈化廢水的目的。活性炭對污染物的吸附能力是有限度的，飽和的活性炭不經處理而廢棄必然引發資源浪費及環境污染等問題。

中和法：該方法是利用酸堿中和沉淀的原理，根據大部分重金屬氫氧化物不溶于水或微溶于水，通過向酸性礦井水中加入一定量的堿性物質使重金屬離子形成氫氧化物沉淀，以達到去除廢水中重金屬離子和提高廢水pH的一種方法。但處理產生的廢渣量大，不易處理以及可能會引發二次污染等問題。

微電解絮凝法：該方法以Fe-C填料為主，利用鐵屑在廢水中產生的電化學腐蝕作用，是電化學的氧化還原、電化學對絮體的電富集作用、電化學作用產生的凝聚、新生絮體的吸附和床層過濾等作用的綜合效應。其也尚存一些缺點：①、電解塔底的鐵屑易板結，這導致Fe-C電子轉移困難，而使鐵顆粒上H⁺→H₂包裹著鐵顆粒使其難以氧化溶解，而降低處理效果。②、鐵碳微電解反應需在酸性條件下進行（pH一般在3-4），這使得對pH的控制成為一個重要問題,而排出水則要求中性，兩者的矛盾使得運行成本提高。③、在微電解過程中，陽極反應：Fe-2e^-→Fe²⁺，需要及時的補充鐵屑和更換殘渣，增加了操作難度。

硫化物沉淀浮選法：主要是利用重金屬硫化物在水中的溶解度比金屬氫氧化物小的原理，通過加入一定量的硫化劑使重金屬以硫化物形式沉淀而達到降低水中重金屬濃度的方法。該方法中使用到了H₂S、Na_sS等硫化劑，容易造成硫化物的二次污染、硫化物形成過程中pH不易控制、原料的成本較高且處理后的廢水中硫含量達不到國家排放標準。

高分子螯合劑法：采用高分子有機螯合劑與金屬離子發生螯合反應，生成穩定且不溶于水的金屬螯合物來除去廢水中重金屬離子的方法。用于處理廢水高分子螯合劑必須滿足下列條件：①生成的金屬絡合物不溶于水及酸堿中，且半徑較大易于沉降。②生成的金屬絡合物毒性小。③穩定性要相對較好，能穩定存在。④反應過程中的螯合劑的添加量應較少，且市場價格便宜。

人工濕地法：由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地表生態系統，主要利用基質-微生物-植物這個復合生態系統的物理、化學、生物三重協同作用實現對污水的高度凈化。但該方法也存在一些限制性因素例如：部分植物的生長周期長、生長慢、吸附能力有限且大部分的植物始于生長在中性及低堿性的水體中。

微生物處理法：微生物法處理酸性廢水主要是利用硫酸鹽還原菌(SRB)通過異化硫酸鹽的生物還原反應。由于該方法操作起來較困難，較復雜。