矿山酸性废水怎么处理
治理酸性矿山废水的方法
治理酸性矿山废水的方法1 引言煤矿或各种有色金属矿在开采与废矿石堆放过程中，常使与矿层伴生的硫铁矿暴露于空气中与地下水或地表水中，通过系列化学与生物氧化过程，使得近中性的地下水转变为低pH、高Fe、SO2-4，且多种重(类)金属离子(Cd、Pb、Cu、Zn、As等)并存的酸性矿山废水(acid mine drainage，AMD).此类废水若不经有效处理而任意排放，将严重污染地表水及土地资源，威胁农作物、水生生物与人体健康.石灰中和法是世界上最常用的AMD治理方法.然而，大多数AMD体系中含有较大量的Fe2+，由于Fe(OH)2 离子浓度积(1.6×10-14，18 ℃)远大于Fe(OH)3的离子浓度积(1.1×10-36，18 ℃)，所以为了在近中性条件下使得Fe离子完全沉淀，在工程应用中，常常在化学中和前段完成Fe2+氧化过程.以AMD为介质，利用氧化亚铁硫杆菌(A. ferrooxidans)生物氧化Fe2+进而合成次生铁矿物(施氏矿物、黄铁矾类物质)不仅可以有效去除AMD中存在一定量的Fe与SO2-4，且此类次生铁矿物在合成过程中亦可通过吸附与共沉淀方式大幅度去除体系中的Cu、Cd、Hg、Pb、As等有毒有害元素.另需要强调的是对于石灰中和法得到的Fe(OH)3絮状凝胶而言，施氏矿物与黄铁矾类物质沉降性能良好，易于沉淀，可以极大降低后续固液分离成本.因此，前期氧化亚铁硫杆菌(A. ferrooxidans)生物氧化Fe2+产生次生铁矿物与后期化学中和相结合的工艺在AMD的治理领域表现出一定的应用潜力.由于煤矿及其它有色金属矿中常有含镁矿物(白云石富镁碳酸盐矿物、蛇纹石与绿泥石等富镁硅酸盐矿物等)的存在，使得产生的AMD中含有一定量的Mg2+.研究证实，A. ferrooxidans菌体及其胞外多聚物可以作为次生铁矿物合成的晶种.而Mg2+可以在微生物胞外多聚物之间形成架桥使得微生物菌体团聚.那么，这一团聚过程是否会使得矿物较易在反应器壁粘附，进而影响次生铁矿物合成体系总Fe沉淀率及矿物的形貌?另外，高的转速对应高的剪切力.那么，高转速是否会减缓矿物在反应器壁的粘附行为?为了探究此类科研问题，本研究分别在不同培养转速条件下，考察了Mg2+浓度不同对A.ferrooxidans催化合成次生铁矿物体系Fe2+氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物反应器壁粘附状况及矿物形貌的影响.以期为生物合成次生铁矿物工艺的优化及其在酸性矿山废水治理领域的成功应用提供一些必要的参数.2 材料与方法2.1 嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A. ferrooxidans)接种液的制备在150 mL改进型9K液态培养基(FeSO4 · 7H2O 44.24 g、(NH4)2SO4 3.0 g、KCl 0.10 g、K2HPO4 0.50 g、Ca(NO3)2 · 4H2O 0.01 g、MgSO4 · 7H2O 0.50 g，去离子水1 L)中接种A. ferrooxidans LX5(CGMCC No.0727)，体系用H2SO4调节pH至2.5后，置于180r · min-1往复式振荡器(ZD-85A恒温振荡器)中在28 ℃培养2~3 d至体系Fe2+完全氧化.培养液经定性滤纸过滤以除去沉淀，过滤所得的液体即为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌菌液.将所得菌液15 mL接种于135 mL改进型9K液态培养基中重复上述过程.所获菌液即为本研究后续次生铁矿物合成所需的微生物接种菌液，菌密度约为107 cells · mL-1.2.2 生物合成次生铁矿物试验在一系列250 mL锥形瓶中分别盛放制备好的A. ferrooxidans LX5接种液15 mL，①加入浓缩10倍的改进型9K液体培养基(Mg2+浓度为480 mg · L-1，以MgSO4 · 7H2O形式加入)15 mL，后补充去离子水至溶液总体积为150 mL，使得体系Mg2+浓度为48mg · L-1(记作“Mg2+-48 mg · L-1”体系);②其它试验设计同处理①，而体系Mg2+设计浓度为4.8 mg · L-1(记作“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系).用H2SO4将上述pH调至2.50，分别将混合液在28 ℃，180 r · min-1或100 r · min-1条件下振荡培养，每个处理设置3个重复.每12 h监测体系pH值，且从体系均匀取样1 mL，过0.45 μm滤膜，测定滤液Fe2+及总Fe浓度，进而计算Fe2+氧化率及总Fe沉淀率.待体系Fe2+氧化完全后将不同体系产生的矿物沉淀用定性滤纸收集，酸化的去离子水(pH=2.0)洗3次，再用去离子水洗涤2次后，在50 ℃环境中烘干，分析矿物的矿相及形貌.2.3 测定方法溶液pH用PHS-3C型酸度计测定，Fe2+与总Fe浓度采用邻菲罗啉比色法进行分析. t 时刻Fe2+氧化率=(C (Fe2+)0-C (Fe2+)t)/ C (Fe2+)0×100%，式中，C (Fe2+)0与C (Fe2+)t 分别为反应初始和反应t小时体系Fe2+浓度.t时刻总Fe沉淀率=(C (TFe)0-C (TFe)t)/ C (TFe)0×100%，式中C (TFe)0与C (TFe)t分别为反应初始和反应t小时体系总Fe浓度.次生铁矿物矿相用X射线衍射仪(XRD，MiniFles II，日本理学)测定，测试工作条件为：管电压30 kV，管电流15 mA，扫描区间10~70°(2θ)，步长0.02°，Cu靶(弯晶单色器).次生铁矿物形貌采用热场发射扫描电子显微镜(SEM，JSM-7001F)观察，工作距离(样品表面到物镜的距离)9.7 mm，加速电压5.0 kV.3 结果与分析3.1 不同培养转速下Mg2+对生物合成次生铁矿物体系pH的影响Fe2+生物氧化为Fe3+是一个能使体系pH升高的过程，后续Fe3+水解产生次生铁矿物却是pH降低的过程.180 r · min-1或100 r · min-1的培养转速下，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两生物合成次生铁矿物体系pH随时间的变化情况如图 1所示.可以得出，转速对体系Fe2+生物氧化至Fe3+及后续Fe3+水解过程有明显的影响.当培养转速为180 r · min-1时，“Mg2+-4.8 mg · L-1”生物合成次生铁矿物体系pH首先从0 h的~2.50升高至12 h的 ~2.65，后逐渐降低至48 h的~2.07.“Mg2+-48 mg · L-1”体系在此培养转速条件下，pH首先从0 h的~2.50升高至12 h的 ~2.66，后逐渐降低至48 h的~2.12.然而，当培养转速为100 r · min-1时，体系pH下降速度相对缓慢，“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系与“Mg2+-48 mg · L-1”体系pH在12 h均达到~2.69，后逐渐分别降低至72 h的~2.21与~2.17.图 1 A. ferrooxidans催化合成次生铁矿物体系不同培养转速条件下pH变化情况整体而言，不同培养转速下，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”体系pH变化差异主要表现在pH下降阶段.然而，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两体系pH降低快慢趋势却随培养转速的不同而不尽相同.在培养转速为180 r · min-1条件下，“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系pH下降速度要快于“Mg2+-48 mg · L-1”体系，而当培养转速为100 r · min-1 时，后者pH下降速度却快于前者.3.2 不同培养转速下Mg2+对生物合成次生铁矿物体系Fe2+氧化率的影响体系Fe2+有效氧化是后续Fe3+水解产生次生铁矿物的前提条件.本研究中，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两生物合成次生铁矿物体系在180 r · min-1或100 r · min-1的培养转速下，Fe2+氧化率随时间的变化趋势见图 2.图 2 A. ferrooxidans催化合成次生铁矿物体系不同培养转速条件下Fe2+氧化率变化趋势从图 2可以得出，当培养转速为180 r · min-1 时，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两体系均可在48 h内实现Fe2+完全氧化.而当转速降低至100 r · min-1 时，两体系Fe2+完全氧化时间要延长至72 h.然而，任一体系次生铁矿物合成过程中，Fe2+氧化率随培养时间均呈现“S型”变化趋势.例如，“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系在180 r · min-1的培养条件下，Fe2+氧化率在前12 h仅为9.1%，12~36 h 培养过程中，Fe2+氧化率聚增至97%，体系培养至48 h时，Fe2+氧化完全.同时可以发现，当培养转速为180 r · min-1时，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两体系Fe2+氧化率在0~12 h与36~48 h“首尾”培养期间并不存在明显差异.而在12~36 h 过程中，“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系Fe2+氧化率要明显快于“Mg2+-48 mg · L-1”体系.例如，在培养至24 h时，“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系Fe2+氧化率达到78.2%，而“Mg2+-48 mg · L-1”体系仅为50.8%.同样，当培养转速为100 r · min-1时，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两体系Fe2+氧化率在0~24 h与60~72 h“首尾”期间亦不存在明显差异.差异主要集中表现在24~60 h的培养过程中，然而，与180 r · min-1培养条件所得结果不同，此时“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系Fe2+氧化率却稍慢于“Mg2+-48 mg · L-1”体系.例如，在36 h与48 h 时，“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系Fe2+氧化率分别为33.2%与61.9%，而相应的“Mg2+-4.8mg · L-1”体系Fe2+氧化率却分别为40.0%与77.3%.3.3 不同培养转速下Mg2+对生物合成次生铁矿物体系总Fe沉淀率的影响一般而言，次生铁矿物合成体系总Fe沉淀率越高，意味着较多的Fe参与体系次生铁矿物的合成.所以，总Fe沉淀率变化情况能够直接反应体系次生铁矿物合成能力.此研究中，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两生物合成次生铁矿物体系在180 r · min-1或100 r · min-1培养转速下，总Fe沉淀率随时间变化趋势如图 3所示.图 3 A. ferrooxidans催化合成次生铁矿物体系不同培养转速条件下总Fe沉淀率变化趋势从图 3可以得出，当培养转速为180 r · min-1 时，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两体系培养前12 h总Fe沉淀率几乎可以忽略，而在后期培养过程中，两体系总Fe沉淀率均呈现逐渐增加趋势，然而增加的幅度却不尽一致.“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系在12~48 h培养过程中，总Fe沉淀率从1.0%增加至37.4%.而“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系在相应时间，总Fe沉淀率仅从1.0%增加至31.7%.前者总Fe沉淀率较后者提高近18.0%.而当培养转速为100 r · min-1 时，上述两矿物合成体系在培养前24 h总Fe沉淀率亦可以忽略，培养后期总铁沉淀率逐渐增加.培养至72 h 体系Fe2+完全氧化时刻，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两体系总Fe沉淀率分别为21.3%与23.0%，前者较后者降低7.4%.需要说明的是，相同矿物合成体系，高转速培养更利于总Fe沉淀转化为次生“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两体系在180 r · min-1铁矿物.图 3结果表明，条件下培养至Fe2+完全氧化时，体系总Fe沉淀率较同体系在100 r · min-1培养条件下所得总Fe沉淀率增加了75.6%与37.8%.3.4 不同培养转速下Mg2+对生物合成次生铁矿物矿相的影响X射线衍射图谱(XRD)技术常常被用来分析矿物的矿相.本研究“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”体系在不同转速下培养，当Fe2+完全氧化时的矿物X射线衍射图谱见图 4.图 4 生物合成次生铁矿物体系亚铁完全氧化时矿物X射线衍射图谱本研究中，所有体系产生的次生铁矿物X射线衍射图谱出峰位置及相对强度近似一致.结合体系元素组成，参考矿物标准衍射图谱，发现本研究不同体系所得到的次生铁矿物衍射图谱中主要尖锐强峰(“J”标注)出峰位置及相对强度与标准图谱中黄铁矾类物质(黄钾铁矾：No.22-0827;黄铵铁矾：No.26-1014;草黄铁矾：No.31-0650)相关参数相一致.研究得到次生铁矿物特有的微弱宽峰(“S标注”)与标准图谱中标准施氏矿物类物质(No.47-1775)相关参数近似一致.故可以判定，本研究所有体系产生的次生铁矿物均应为黄铁矾与施氏矿物共存的混合物.3.5 不同培养转速下Mg2+对生物合成次生铁矿物存在形态的影响本研究中“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两处理体系Fe2+完全氧化时刻，体系次生铁矿物实际形态见图 5.由图 5可以很直观的看出，当培养转速为180r · min-1且体系Fe2+完全氧化时，“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系产生的约1.21 g的次生铁矿物均匀分散在培养液中.而“Mg2+-48 mg · L-1”体系矿物总产量为0.98 g，且约70%次生铁矿物却牢固粘附于摇瓶底部.当培养转速为100 r · min-1且体系Fe2+完全氧化时，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两处理体系产生的次生铁矿物均全部粘附于摇瓶底部，矿物产生量分别为0.66 g与0.74 g.图 5 合成次生铁矿物合成体系Fe2+完全氧化时矿物的存在形态(左： Mg2+-4.8 mg · L-1;右：Mg2+-48 mg · L-1，其它元素组成与9K培养基相同)不同体系次生铁矿物的存在状态在一定意义上决定着体系pH、Fe2+氧化率及总Fe沉淀率的变化趋势.前人研究证实，体系中存在的微生物细胞壁结构或胞外多聚物，与前期合成的次生铁矿物可以作为“晶种”加速矿物的后期合成，另外，研究表明，次生铁矿物对A. ferrooxidans存在一定量的吸附.本实验180 r · min-1培养条件，“Mg2+-4.8 mg · L-1”体系合成的矿物均匀分散于体系中，体系均匀分散的微生物菌体与前期合成的次生铁矿物均有利于后期矿物的进一步合成，进而加速体系总Fe沉淀率的增加及pH下降.而当体系Mg2+为48 mg · L-1时，体系合成的部分矿物不断粘附于摇瓶底部，前期合成的次生矿物及其所吸附的微生物菌体无法较好的为后期矿物合成提供模板，进而减缓体系总Fe沉淀率增加及pH的下降趋势.另外，粘附于摇瓶底部的矿物由于吸附固定一定量的A. ferrooxidans，进而减弱微生物对体系Fe2+的氧化能力，且这一推论在本研究3.2节部分结果中被很好验证.本实验100 r · min-1培养条件下，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两处理体系产生的次生铁矿物均全部粘附于摇瓶底部.所以此时对体系pH、Fe2+氧化率及总Fe沉淀率变化起主导作用的不再是矿物的存在状态，而是体系Mg2+的相对含量.Mg2+是微生物细胞内酶的重要成分，亦是A. ferrooxidans生长(或其生长培养基)必需元素之一，其含量的增加可能会在一定程度上提高A. ferrooxidans活性，进而可在一定程度上提高Fe2+氧化能力及Fe3+的水解速度，进而加速总Fe沉淀.笔者认为，本研究造成次生铁矿物在摇瓶底部粘附的主要原因是初期合成的矿物与微生物菌体或微生物胞外多聚物相互作用形成包裹体，在水力剪切条件不足的情况下逐渐沉积粘附于瓶底.本研究结果已表明，培养转速越低，矿物粘附在摇瓶底部的可能性亦越大，产生次生铁矿物量相对较少.另外，由于Mg2+可在微生物胞外多聚物间形成架桥而使得微生物菌体团聚，那么Mg2+在A. ferrooxidan胞外多聚物间的架桥作用使得A. ferrooxidans菌体团聚体增大，进而使得矿物与微生物相互作用形成更大的包裹体，以致增加矿物在瓶底沉积粘附的可能性，本研究培养转速为180 r · min-1 条件下，“Mg2+-4.8 mg · L-1”与“Mg2+-48 mg · L-1”两处理体系矿物存在形态可较好的佐证这一推断.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
4.4.14.矿山酸性废水与土壤重金属污染治理
矿山酸性废水的危害
重金属有毒物质的特点：
（1） 重金属离子无法被微生物降解，只能在各种形态间互相转化和 分散，有些价态无毒，有些价态毒性极强；
（2） 重金属离子容易被带负电荷的胶体吸附，随水流迁移，并逐渐 沉降，一般在湖泊和排污口下游一定范围内的底泥中含量较高；
矿山酸性废水的特点
（1）呈酸性，含有多种金属离子，Fe3+偏多， 呈红褐色；
（2）水量大，伴随矿山的开采，水流时间长；
（3）水量和水质的波动较大；
矿山酸性废水的危害
（1）矿山酸性废水大量排入河流、湖泊，破坏水环境的 自然缓冲作用，改变水体pH值，抑制微生物生长，妨害水体 自净，影响或抑制水生生物生存，严重破坏生态环境；
SHENG TAI JING JI
矿山酸性废水与
土壤重金属污染治理
PART ONE
一 矿山酸性 废水污染治理
矿山酸性废水污染治理
矿山酸性废水的形成
大多数的黑色金属矿、有色金属矿和煤矿等，都含有一定量的硫或 金属硫化物，在矿山开采过程中，大量的尾矿石、剥土堆放于露天，在 氧化铁硫杆菌、氧化硫杆菌等微生物的催化作用下，硫和金属硫化物被 氧化，经雨水冲刷，形成了含有硫酸和硫酸盐的酸性废水，即矿山酸性 废水（Acid Mine Drainage，AMD）。
PART TWO
二
矿山土壤重金 属污染治理
矿山土壤重金属污染治理
治理矿山土壤重金属污染，是指清除污染土壤中的重金属，或降低 土壤中重金属的活性和有效态组分，以期恢复土壤生态系统的正常功能， 减少土壤重金属向食物链和地下水的转移。
酸性煤矿废水处理工艺
酸性煤矿废水处理工艺煤矿酸性废水是我国煤矿废水污染中对生态环境破坏最大的污染源之一，其对煤矿的排水设施、钢轨及其他机电设备均具有很强的腐蚀性，严重时危害矿工安全，影响井下采煤生产。
若直接排放，将污染地表水和地下水资源及土地资源，危害农作物、水生生物和人类健康，还会使矿区地下水资源大面积疏干，造成地下水的浪费。
综上所述，煤矿酸性废水因其量大、面广、污染严重、治理程度低而成为制约煤矿可持续发展的一大障碍。
煤矿酸性废水的形成过程非常复杂，是煤层中夹杂的硫铁矿经过一系列氧化、水解等反应后生成的，是一系列物理、化学和生物过程相互作用的结果。
其形成机制为：①在氧和水存在的条件下，煤层或岩层中硫铁矿被氧化，生成硫酸和亚铁离子；②在酸性条件下，亚铁离子被进一步氧化为铁离子；③由于铁和锰离子的水解，增加了矿井水的酸度。
1 试验材料和方法1．1 试验材料仪器：ZR4—4混凝试验搅拌机，增氧泵（山本8000），电感耦合等离子光谱发生仪（ICP-OES PE2100DV）。
药品：多糖生物絮凝剂，工业用石灰，水样：贵州某酸性矿井废水，水体透明呈淡黄色，长时间暴露空气中后呈红褐色，其水质指标见表1。
1．2 试验方法铁锰去除率的测定方法：向500mL烧杯中加入200mL待测水样，调节pH，向水样中滴加石灰乳直至水样不再出现绿色，同时曝气。
加入多糖生物絮凝剂（15g／L，下同），用ZR4—4混凝试验搅拌机以150r／min的转速搅拌30s后，静置1min，取水样的上清液，用电感耦合等离子光谱发生仪测定其中的铁和锰含量，其去除率（％）计算式分别见式（1）、式（2）。
铁去除率＝［（AFe－BFe）／AFe］×100％（1）AFe——原水水样中的铁含量，mg／L；BFe——处理后上清液中的铁含量，mg／L。
锰去除率＝［（AMn－BMn）／AMn］×100％（2）AMn——原水水样中的锰含量，mg／L；BMn——处理后上清液中的锰含量，mg／L。
矿山酸性废水怎么处理
矿山酸性废水主要是由还原性的硫化矿物在开采、运输、选矿及废石排放和尾矿贮存等过程中经空气、降水和菌的氧化作用形成的。
矿山酸性废水水量较大、pH值较低、含高浓度的硫酸盐和可溶性的重金属离子。
矿山酸性废水的处理方法主要分为中和法和微生物法2种。
中和法是最常用的方法，即向酸性废水中投加碱性中和剂（碱石灰、消石灰、碳酸钙、高炉渣、白云石等），一方面使废水的pH值提高，另一方面废水中的重金属离子与中和剂发生化学反应形成氢氧化物沉淀、去除水体中的重金属离子。
为了提高处理效果，中和法通常与氧化或曝气过程（如将Fe2+转变为Fe3+）相结合使用。
王洪忠等人利用中和法对排入孝妇河的矿山酸性废水进行处理，出水pH值达到7.5，硫酸根和总铁含量为微量。
陈喜红对江西万年银金矿矿山废水采用中和法处理，出水水质指标优于农灌用水标准。
银山铜锌矿采用两段石灰中和法处理矿山酸性废水得到含锌量达40%的锌渣。
栅原矿山和平水铜矿分别采用分段中和沉淀法处理酸性废水，有效地回收了有价金属。
微生物法是利用自然界中的硫循环原理，利用硫酸盐还原菌通过异化硫酸盐的生物还原反应，将硫酸盐还原成H2S，并利用某些微生物将H2S氧化为单质硫，同时重金属离子在微生物体内“积累”起来。
国外应用微生物法处理矿山酸性废水的实例较多，如美国蒙大拿州对某矿山酸性废水建立（硫化还原菌）处理系统，出水pH值达到7，Fe，Al，Cd和Cu的去除率也较高。
随着科学的进步，矿山酸性废水的处理技术不断得到新的发展，如湿地处理法、生物膜吸附处理法和生化材料过滤法等。
对于含硫酸根的酸性废水，国内多采用以石灰乳为中和剂的一段中和法，但是如果酸性废水的pH值较低，采用石灰乳为中和剂的一段中和法，一方面治理每吨废水需要的石灰量较大、处理成本较高;另一方面将产生大量的废渣，给环境带来潜在的二次污染风险。
因此，国内许多学者试图探索新的处理方法，以达到在环境保护目标的基础上，减少处理成本、节约处理费用。
矿山废水的处理方法
矿山废水的处理方法
矿山废水主要包括矿坑排水、选矿废水和尾矿库溢流水等，其主要特点是水量大、悬浮物含量高、重金属离子含量高、酸度大、水质复杂。
对矿山废水的处理方法主要有以下几种：
1. 物理处理法：主要包括沉淀、过滤、离心等方法，可以去除废水中的悬浮物和大颗粒物。
2. 化学处理法：主要包括中和、絮凝、沉淀、氧化还原等方法，可以去除废水中的重金属离子、悬浮物和有机物。
3. 生物处理法：主要包括好氧生物处理和厌氧生物处理，可以去除废水中的有机物和氮、磷等营养物质。
4. 膜处理法：主要包括超滤、纳滤和反渗透等方法，可以去除废水中的悬浮物、有机物和重金属离子等。
5. 综合处理法：将上述几种方法结合起来使用，可以达到更好的处理效果。
需要根据矿山废水的具体特点和处理要求选择合适的处理方法。
同时，在处理过程中还需要注意废水的回用和环境保护等问题。
采矿业中的矿山废水处理与利用
采矿业中的矿山废水处理与利用矿山废水处理与利用是采矿业可持续发展的重要环节。
随着我国矿业经济的快速发展，对环境保护的要求也越来越高。
本文将就采矿业中的矿山废水处理与利用进行探讨，分析其意义与挑战，并提出相应的解决方案。
一、矿山废水的特点与危害矿山废水是指在矿山开采、选矿以及冶炼过程中产生的含有大量污染物质的水体。
其主要特点包括高浓度、复杂性、多样性等。
矿山废水中常含有有害金属离子、固体颗粒物、酸性物质等，对土壤、水体以及生物造成严重污染。
除了直接的环境危害，矿山废水还对人类健康构成威胁。
废水中的有害物质可能通过地下水、地表水等途径进入人体，引起各种疾病。
因此，矿山废水的处理与利用是非常紧迫且必要的。
二、矿山废水处理技术与方法为了解决矿山废水处理问题，针对不同的矿种和废水特点，研发了一系列的废水处理技术与方法。
1. 硬质废水处理技术硬质废水指含有多种金属离子、固体悬浮物等的矿山废水。
主要的处理方法包括沉淀、过滤、离子交换等。
沉淀法通过加入沉淀剂，使废水中的固体颗粒物沉淀下来，达到净化废水的目的。
过滤法通过滤材的筛选，将废水中的颗粒物拦截下来。
离子交换则是通过树脂等材料对废水中的金属离子进行吸附和交换，使其得到去除。
2. 酸性废水的处理技术酸性废水是指含有酸性物质的矿山废水，如硫酸、盐酸等。
酸性废水处理的方法包括中和法、逆渗透法等。
中和法是通过向废水中加入碱性物质，将废水的酸性中和为中性或碱性溶液，减少对环境的危害。
逆渗透法则是利用半透膜，将废水中的酸性物质和杂质截留住，使得废水的纯净度得到提高。
三、矿山废水的综合利用对于矿山废水的处理与利用，纯粹的治理是不够的，还需要将废水中的有用物质进行回收与利用。
1. 废水中金属离子的回收矿山废水中含有大量的金属离子，如铜、锌等。
通过适当的处理方法，可以将这些金属离子从废水中回收出来，用于再生资源的开发与利用。
这不仅可以减少废水对环境的污染，还可以实现资源的循环利用。
探究有色金属矿山酸性废水处理路径
探究有色金属矿山酸性废水处理路径摘要：从有色金属矿山开采方面来看，酸性废水在其中较为常见，有着成分复杂、外在影响性大、排放不集中，处理防控难度大等特点，导致环境质量受到很大消极影响。
所以，大部分国家都在探索更加适宜的处理技术措施，需要阐明有色金属矿山酸性废水的发源点、特点以及危害，之后再对基本的酸性废水处理技术方法作出深化探讨，希望能够有利于相关人员工作。
关键词：金属矿山；酸性废水；处理技术引言社会经济的发展对矿产资源方面提高了需求。
然而矿产资源开发过程往往都导致环境受到很大的消极影响，有色金属矿山酸性废水的酸碱度较低，而且也可以包含一些重金属。
如果不能进行科学处理，就可能使得环境污染现象加重。
因而，有色金属矿山酸性废水处理技术方法探讨，能够为环境保护方面起到非常有利的条件。
1酸性废水的概念有色金属矿山酸性废水的形成主要是由于金属硫化铁矿的氧化形成硫酸、硫酸铁，再进一步氧化矿石中的其他金属形成含有多种金属离子的酸性废水[1]。
酸性废水具有以下特点：一是采矿废水中的酸性水，其中含有诸多金属离子，在特定的情况下，水质会发生变化，由酸性变成碱性；二是水量大，水流时间比较长；三是废水处理较为艰难，由于废水排放不集中，水量波动频繁，四是有色金属矿山废水的性状、成本通常都要取决于外部因素。
比如环境温度和硫化矿氧化程度等。
酸性废水的外在消极影响性至今还没有得到民众的充分了解，有关机构在有色矿山废水处理方面也未能作出进一步考虑，而且矿山酸性废水中包含了多种不同的有害物质，有害物质处理相关工作往往都要投入大量财力，但如果不考虑进行科学处理，并且被排放于水域环境，就可能使得人体健康受到严重威胁。
2金属矿山酸性废水处理技术2.1 中和法相对来讲，中和法，在有色金属矿山酸性废水处理方面的适用性较强。
真正意义上的中和处理法主要就是遵循化学原理，使废水的酸碱度提升，所以也可能称为氢氧化沉淀法。
工作人员需要把化学中和剂投入于酸性废水中，此时在中和剂的影响性，废水中的重金属与氢氧根之间会出现化学反应现象，最终形成氢氧化沉淀物质，以此便可达到有效消除金属物质的目的。
金属矿山酸性废水处理工艺
金属矿山酸性废水处理工艺矿产资源是人类社会发展进步必不可少的自然资源。
人类对金属矿山的大面积开采会破坏周围区域的生态环境，而AMD是全球矿山面临的最严重的环境问题。
AMD是硫化矿物在空气、水和微生物的共同作用下发生溶蚀、氧化、水解等一系列物化反应而形成的低pH、高重金属离子浓度的一类难处理废水。
而我国金属矿山大部分是原生硫化物矿床，极易形成AMD，例如江西德兴铜矿、武山铜矿、江苏梅山铁矿、浙江遂昌金矿、安徽南山矿、向山铁矿、湖南七宝山铜锌矿等。
因此，如何高效、经济地治理AMD显得尤为重要。
1、AMD来源AMD指在矿山开采活动中经过复杂的物理化学反应作用产生的呈酸性且SO42-和重金属含量超标的有害水体。
矿山酸性废水有以下特点：①呈酸性、金属离子浓度高，例如含Fe3+的矿山废水因水解生成的氢氧化铁呈红褐色，被称为“红龙之灾”;②废水产生量大且水流持续时间长，常常矿山开采结束后，废水仍继续流出;③水质、水量不稳定，波动较大。
AMD进入自然水体后使水体酸化，导致水生生物死亡；进入土壤后使土壤板结，毒化土壤，造成功能退化。
在1947年，Colmer等首次提出细菌是AMD形成的重要原因。
在后续的研究和实际治理过程也进一步的证实了这种论断。
如黄铁矿，在有菌存在和无菌存在时，氧化速度相差较大。
黄铁矿氧化产酸过程如下：Fe3+被黄铁矿还原生成Fe2+，而Fe2+很快又被微生物或O2氧化成Fe3+再与黄铁矿反应，如此循环反应，形成了大量的AMD。
2、AMD的治理AMD现已严重危害到生态环境乃至人类的生存安全，其治理技术也日新月异。
目前，效果显著的治理技术主要有中和法、沉淀法、人工湿地、吸附法及生物法等。
2.1 中和法面对大量的酸性废水，中和法成为了人类在治理AMD时的首要选择。
中和法又称为氢氧化物沉淀法，中和法就是在废水中投加大量的碱性物质，如石灰乳、氢氧化钠、石灰石等，来提高废水酸碱度，从而沉淀废水中的金属离子。
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矿山酸性废水主要是由还原性的硫化矿物在开采、运输、选矿及废石排放和尾矿贮存等过程中经空气、降水和菌的氧化作用形成的。
矿山酸性废水水量较大、pH值较低、含高浓度的硫酸盐和可溶性的重金属离子。
矿山酸性废水的处理方法主要分为中和法和微生物法2种。
中和法是最常用的方法，即向酸性废水中投加碱性中和剂（碱石灰、消石灰、碳酸钙、高炉渣、白云石等），一方面使废水的pH值提高，另一方面废水中的重金属离子与中和剂发生化学反应形成氢氧化物沉淀、去除水体中的重金属离子。
为了提高处理效果，中和法通常与氧化或曝气过程（如将Fe2+转变为Fe3+）相结合使用。
王洪忠等人利用中和法对排入孝妇河的矿山酸性废水进行处理，出水pH值达到7.5，硫酸根和总铁含量为微量。
陈喜红对江西万年银金矿矿山废水采用中和法处理，出水水质指标优于农灌用水标准。
银山铜锌矿采用两段石灰中和法处理矿山酸性废水得到含锌量达40%的锌渣。
栅原矿山和平水铜矿分别采用分段中和沉淀法处理酸性废水，有效地回收了有价金属。
微生物法是利用自然界中的硫循环原理，利用硫酸盐还原菌通过异化硫酸盐的生物还原反应，将硫酸盐还原成H2S，并利用某些微生物将H2S氧化为单质硫，同时重金属离子在微生物体内“积累”起来。
国外应用微生物法处理矿山酸性废水的实例较多，如美国蒙大拿州对某矿山酸性废水建立（硫化还原菌）处理系统，出水pH值达到7，Fe，Al，Cd和Cu的去除率也较高。
随着科学的进步，矿山酸性废水的处理技术不断得到新的发展，如湿地处理法、生物膜吸附处理法和生化材料过滤法等。
对于含硫酸根的酸性废水，国内多采用以石灰乳为中和剂的一段中和法，但是如果酸性废水的pH值较低，采用石灰乳为中和剂的一段中和法，一方面治理每吨废水需要的石灰量较大、处理成本较高;另一方面将产生大量的废渣，给环境带来潜在的二次污染风险。
因此，国内许多学者试图探索新的处理方法，以达到在环境保护目标的基础上，减少处理成本、节约处理费用。
尾矿库在使用过程中，尾矿坝会渗出一定数量的水，这些水中会含有一定数量的有害物质。
这些水一方面可通过坝下的截渗回收设施扬送回尾矿库供回水利用；另一方面向下游排放，应建立尾矿水处理系统，使之达到排放标准后排放。
国内在尾矿库管理中关于尾矿水净化处理的工程设计和实践尚少，适合尾矿水特点的净化方法很少，一般可采用自然净化和物理化学及化学净化方法，当尾矿水中有害物质的含量经自然净化后仍不能达到排放标准及卫生标准时，则需采用物理化学及化学方法进行净化，氧的侵蚀作用，使尾矿中硫化物发生氧化作用，并产生含有有毒金属的酸性矿坑外排水。
用水或土壤覆盖尾矿堆能显著减少氧气对尾矿堆的侵蚀，从而减轻尾矿的氧化速率。
原生酸度能在尾矿中被中和，Cu和Pb以次生硫化矿物形式被保留在尾矿中。
对硅铝酸盐矿物的吸附，将进一步强化对这些金属的保留。
As和Fe2+是不会保留在尾矿中的，它们将会随同流出的水而离开尾矿。
Fe2+携带与原生酸度相同数量的次生酸度，若与含有碱性的水流相混，次生酸度最终将被中和。
水流中Fe3+以Fe（OH）3形式被沉淀。
若水覆盖，尾矿中原生酸度不会被中和。
Cu和Pb也不会被保留在尾矿中，可能会向上扩散而进入覆盖尾矿的水中。
随坝内水的充分翻动，次生和原生酸度均能被中和。
生成的三价铁的氢氧化物能被沉淀，并载带Cu和Pb。
As和Zn将基本上不会保留于尾矿堆中，As与Fe（OH）3可能发生共沉淀。
酸性废水中铁、锰含量较高，呈黄褐色，随着pH值的提高，Fe3+首先沉淀，接着是铝和，锌、锰和Fe2+比较难沉淀。
处于还原状态的Fe2+和Mn2+在高pH值下比Fe3+和Mn4+要稳定，较难去除。
Fe2+在较高的pH值下才能形成Fe（OH）2沉淀与水分离，要使废水总达标外排，出水的pH值在8~9之间才能达到，而且出水过一段时间后容易产生“酸化”现象，pH值会自动降低0.5左右，并且显黄褐色，这是由于出水中氢氧化亚铁沉淀氧化作用造成的在试验中采用自然曝气法去除中和生成的CO2的同时，使Fe和Mn氧化成Fe和Mn，使之在较低的pH值下形成氢氧化物沉淀与水分离，这样一方面防止出水产生“酸化”现象，另一方面可以减少石灰用量，节省处理费用。
采用两段中和法处理的矿山酸性废水，pH值为6~7时，除Mn外，其他重金属浓度均达标排放，pH值接近9时，重金属均能达到国家一级排放标准。
矿山酸性废水pH值与重金属溶出量呈密切的指数负相关关系，在尾矿浆中添加碱性物质以中和废水H+，并使废水呈现弱碱性，是减少重金属溶出的有效技术。