1、第一節(jié) 礦山廢水污染 第二節(jié) 環(huán)境標(biāo)準(zhǔn) 第三節(jié) 煤礦礦井水處理與利用 第四節(jié) 水處理設(shè)備 第五節(jié) 礦井水的綜合利用,第二章 礦山廢水的處理與利用,第一節(jié) 礦山廢水污染,一 礦山廢水的概念 在礦山范圍內(nèi)，從采掘生產(chǎn)地點(diǎn)、選礦廠、尾礦庫(kù)、廢石場(chǎng)、排土場(chǎng)等地點(diǎn)排出來(lái)的廢水。 全國(guó)煤礦外排礦井水每年約為22億m3以上，大部分礦區(qū)的噸煤排水量約為24 m3,二 礦山廢水來(lái)源,（一）礦井水 在礦井開拓、采掘過程中滲入、流入、涌入和潰入井巷或工作面的水，統(tǒng)稱為礦井水。,斷層破碎帶是地下水的通道和匯集帶，沿?cái)鄬悠茡p帶可溝通各個(gè)含水層，并與地表水發(fā)生水力聯(lián)系，形成斷層水,前期生產(chǎn)形成的采空區(qū)及廢棄巷道，由于長(zhǎng)期

2、停止排水而匯積的地下水。,來(lái)源：,鎘與含羥基、氨基、巰基的蛋白質(zhì)分子結(jié)合，能使許多酶系統(tǒng)受到抑制，從而影響肝、腎器官中酶系統(tǒng)的正常功能。,二 礦山廢水來(lái)源,（二）廢石場(chǎng)淋濾水 據(jù)2005年統(tǒng)計(jì)， 我國(guó)煤矸石年排放量可達(dá)1.5億噸，利用率為43%，歷年積存的煤矸石20億噸，大量的煤矸石堆積成煤矸石山。 煤矸石中的黃鐵礦經(jīng)過風(fēng)化及大氣降水的長(zhǎng)期淋溶作用，形成的硫酸或酸性水離解處有毒有害元素，如鎘、汞、鉛、砷等滲入地下。 鈾礦石的開采和冶煉加工中產(chǎn)生帶有天然放射性元素，如鈾、鐳等的廢渣和尾礦等固體廢物。,二 礦山廢水來(lái)源,（三）選礦廢水 1、來(lái)源： （1）碎礦過程中濕法除塵的排水,碎礦及篩分車間、膠

3、帶走廊和礦石轉(zhuǎn)運(yùn)站的地面沖洗水。 （2）選礦廢水。含大量懸浮物的選礦廢水,通常經(jīng)沉淀后澄清水回用于選礦，沉淀物根據(jù)其成分進(jìn)入選礦系統(tǒng)后排入尾礦系統(tǒng)。 （3）冷卻水。碎、磨礦設(shè)備冷卻器的冷卻水和真空泵排水。這類廢水只是水溫較高,往往被直接外排或冷卻后回用于選礦。 （4）石灰乳及藥劑制備車間沖洗地面和設(shè)備的廢水,2、特點(diǎn) 水量大，懸浮物含量高，有害物種類多等特點(diǎn)，主要有害物質(zhì)有重金屬和選礦藥劑 3、對(duì)環(huán)境影響 懸浮固體淤塞河道 有毒藥劑使水體氣味變臭 魚蝦減少 異味變形，有毒金屬造成水體污染，在魚和農(nóng)作物中富集對(duì)人體危害。,三 礦山廢水的特點(diǎn),礦井廢水的特點(diǎn),全國(guó)煤礦年排礦井水約45億噸，一般噸煤

4、排放2.5m3礦井水。,全國(guó)外排礦井水的利用率不足23%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的80%利用率。,三 礦山廢水的特點(diǎn),主 要 污 染 物,碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、木質(zhì)素等。,Hg、Cd、Pb、Cr、Cu的化合物，放射性元素及砷、氟、氰化物等。,（一）危及人體健康及動(dòng)植物的生存 水中含有的微生物和病毒，會(huì)引起各種傳染病的蔓延 飲用水中含有氰化物、砷、汞、有機(jī)磷等有害物質(zhì)時(shí)，會(huì)引起中毒事故。 礦山水體污染嚴(yán)重時(shí)排入河流、湖泊，還會(huì)影響水生植物的生長(zhǎng)，甚至造成魚蝦絕跡。,四 礦山廢水污染的危害,我國(guó)江西某銅礦，由于礦區(qū)的酸性水大量排入附近的交集河，致使排放口以下5km河段內(nèi)，河水呈酸性，河中魚蝦絕跡，水草

5、不生，稱為一條典型的“死河”。,四 礦山廢水污染的危害,（二）危害工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 礦井廢水對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害相當(dāng)嚴(yán)重，酸性水侵入農(nóng)田或用于灌溉會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物不能正常生長(zhǎng)，甚至枯萎死亡 礦山廢水對(duì)工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重危害。地面和地下水受到污染后，若使用污染水進(jìn)行生產(chǎn)，往往會(huì)引起產(chǎn)品質(zhì)量下降或造成設(shè)備腐蝕。,廣東某鉛鋅礦，過去層采用氰化鈉作為鉛鋅分選的抑制劑，致使廢水中含氰濃度大大超過排放標(biāo)準(zhǔn)，先后污染農(nóng)田千余畝，并使數(shù)以萬(wàn)計(jì)的牲畜死亡。,贛州開采稀土污染嚴(yán)重，破壞70%以上的耕地,第二節(jié) 環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),是為維護(hù)環(huán)境質(zhì)量、控制污染而制定的各種技術(shù)指標(biāo)和準(zhǔn)則的總稱。,環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行地面水環(huán)境質(zhì)量

6、標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2001），該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)地表水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，按功能高低依次劃分為五類。,一 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),五類地表水水域功能,自2007年10月1日起，煤炭工業(yè)水污染物排放按煤炭工業(yè)污染排放物標(biāo)準(zhǔn)（GB 20426-2006）執(zhí)行。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了原煤開采、選煤水污染物排放限值。,二 煤炭工業(yè)污水排放標(biāo)準(zhǔn),選礦廢水污染物排放限值,以化學(xué)方法測(cè)量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量。,三 非煤礦礦井水的處理與利用（P36）,（一）來(lái)源：廢石堆場(chǎng)、礦坑、選礦、尾礦廢水 （二）特點(diǎn)：PH值低，硫酸鹽含量高，重金屬離子，有機(jī)和油類污染物。 （三）治理技術(shù)：中和沉淀法、硫化沉淀浮選法、人工濕地法

7、、微生物法、離子交換法、萃取法等。,采用石灰石或石灰作為中和劑進(jìn)行中和處理，利用酸堿中和反應(yīng)生成難溶于水的氫氧化物沉淀，凈化污水，提高廢水的PH值的治理技術(shù)。 其他中和劑：苛性鈉、純堿,中和沉淀法,硫化沉淀浮選法,利用硫化劑將水溶液中的金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶性或難溶性沉淀，然后加入表面活性劑改變沉淀物的疏水性，疏水性沉淀物與起泡劑發(fā)生黏附上浮，從而達(dá)到去除或回收重金屬離子的目的。 反應(yīng)方程式： 常用的硫化物：Na2S、H2S、NaHS、FeS等,人工濕地法,利用自然濕地生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)、生物的協(xié)同作用，通過沉淀、阻隔、微生物同化分解、硝化、反硝化以及植物吸收等途徑去除懸浮物。,凈化機(jī)理 濕地

8、植物：根系富集吸收。 濕地基質(zhì)：植物生長(zhǎng)著床，循環(huán)過濾截留、生化降解。 濕地集水管：循環(huán)過濾出水。,工藝流程,特點(diǎn),一高三低：高效率、低投資、低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、低維持技術(shù),作 業(yè),1、簡(jiǎn)述選礦廢水的來(lái)源、特點(diǎn)，以及對(duì)水環(huán)境的影響。 2、請(qǐng)寫出三種非煤礦礦井水的處理方法，并簡(jiǎn)述其概念。,第三節(jié) 煤礦礦井水處理與利用,一 煤礦礦井水分類,相對(duì)于其他被污染的水而言，一般直接在井下涌水口通過管道抽出地表。 礦化度低，總硬度低，PH值接近中性，有害離子含量低微或者未檢出。,潔凈礦井水,含有煤粉、巖粉。 特點(diǎn)：懸浮物顆粒密度小、沉降速度慢； 懸浮物含量高，每升達(dá)數(shù)千或數(shù)萬(wàn)毫克； 往往含有大腸菌數(shù)和細(xì)菌數(shù)也較高。,

9、高懸浮物礦井水,也稱苦咸水，含有較高的可溶性鹽類及懸浮物質(zhì)，含鹽量達(dá)到1000mg/L，甚至達(dá)到10000mg/L 。 特點(diǎn)：（1）含有SO42-、Cl-、Ca2+、K+、Na+等離子 （2）呈中性或偏堿，帶苦澀味，少數(shù)為酸性。 微咸水 100010000 mg/L 分類： 咸水 1000050000 mg/L,高礦化度礦井水,導(dǎo)致礦化度高的因素：,（1）被采煤層中含有大量碳酸鹽礦物及硫酸鹽類礦物； （2）地區(qū)干旱，降水量少，蒸發(fā)量大，地下水補(bǔ)給不足，使得礦井水鹽分濃縮； （3）開采高硫煤層，因硫化物被氧化產(chǎn)生游離酸，與碳酸鹽發(fā)生各種酸堿反應(yīng)； （4）礦區(qū)處于沿海地帶，地下咸水侵入煤田。,PH

10、6.5,酸性礦井水,含特殊污染物的礦井水,含有毒、有害元素（氟或鉛）或放射性元素（鐳和鈾）等當(dāng)?shù)孛旱V特征污染物的礦井水。,特點(diǎn)：中性或弱堿性，低礦化度，無(wú)有毒有害元素或者其含量很低，基本符合生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。 注意：設(shè)專用輸水管給予利用,二 潔凈礦井水的處理與利用,中性，含鹽量1000mg/L，金屬元素微量或未檢出，不含有毒離子 灰黑色，渾濁，細(xì)菌含量較多，懸浮含量100-400mg/L，粒徑50m以下85%，平均密度1.2-1.3g/cm3,三 含懸浮物礦井水的處理與利用,水質(zhì)特征,有關(guān)物料的比重（單位：g/cm3）,處理工藝,井下水倉(cāng),調(diào)節(jié)池,過濾池,澄清池,清水池,濃縮池,提升泵站,壓濾

11、機(jī),水塔,生活飲用水,外運(yùn),流 程 一,礦井水,消毒,加藥,處理工藝包括水和藥劑的混合、反應(yīng)及絮凝體與水的分離三個(gè)階段。澄清池就是完成上述三個(gè)過程與一體的專門設(shè)備。,井下水倉(cāng),調(diào)節(jié)池,沉淀池,反應(yīng)池,過濾池,濃縮池,提升泵,壓濾機(jī),清水池,生活飲用水,外運(yùn),流 程 二,消毒,加藥,含鹽量大于1000mg/L 主要來(lái)源于SO42-、Cl-、Ca2+、K+、Mg2+、HCO3-、Na+等離子,四 高礦化度礦井水的處理與利用,水質(zhì)特征,混凝、沉淀、脫鹽 兩種脫鹽方法：電滲析脫鹽技術(shù)、反滲透脫鹽技術(shù),脫鹽方案,電滲析，是一種以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過性，從溶液中脫除或富集電解質(zhì)的膜分離

12、操作。,原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜 而將這些物質(zhì)和水分離開來(lái)。,原液,工藝流程,高礦化度礦井水,地面蓄水池,砂濾池,沉淀池,活性炭過濾池,反應(yīng)池,電滲析,投藥,清水池,用戶,消毒劑,除去水中有機(jī)物，降低色度,反滲透膜：一種只允許水（溶劑）通過而不允許溶質(zhì)通過的半透膜，反滲透的孔徑大多10104m。 反滲透膜的基本要求： （1）單位面積膜的透水速度快，除鹽效率高； （2）膜的機(jī)械強(qiáng)度答，耐壓密； （3）膜的化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿能力強(qiáng)，不易受微生物污染； （4）性能衰減慢，使用壽命長(zhǎng)。,姚橋煤礦高礦化度礦井水反滲透處理技術(shù) 概況：井田中，構(gòu)造斷層較多，含水性、導(dǎo)水性

13、不強(qiáng)，斷層帶較寬且存在局部突水的可能。 1994年，涌水量為0.81041.0104m3/d。二期改、擴(kuò)建工程投產(chǎn)后，將達(dá)到2.2104m3/d。生活、生產(chǎn)綜合用水量為6.6103m3/d，其中工業(yè)用水量3.8103m3/d，生活用水量2.8103m3/d， 硫酸鹽含量2252.7mg/L,案例,工藝流程,過濾器,反滲透器,貯水箱,淡水,預(yù)處理后 礦井水,泵,濃縮水,當(dāng)電導(dǎo)率為4050S/cm、硬度（以CaO計(jì)）為990mg/L的原水經(jīng)反滲處理后，除鹽率達(dá)91.6%，除硬度率達(dá)96.7%，最大回收率為50%。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果,類 型,主要方法,關(guān)鍵問題,潔凈礦井水,懸浮物礦井水,高礦化度礦井水,酸性礦井水,收集、提升、消毒,混凝、沉淀、過濾、消毒,去除懸浮物、脫鹽,投加堿性藥物中和反應(yīng),（1）根據(jù)原水水質(zhì)和回用要求確定處理工藝 （2）技術(shù)先進(jìn)經(jīng)濟(jì)合理 （3）污泥處理、濃水處理，不引起二次污染,一 改革工藝，抓源治本 最根本、最有效 從井下