高硫酸鹽礦山廢水的處理方法研究進展

王曉青，馮啟言，宮敏，梁浩乾

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 礦山生態(tài)修復(fù)教育部工程研究中心，江蘇 徐州 221116；2.中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

1 酸性高硫酸鹽礦山廢水處理技術(shù)

1.1 酸性高硫酸鹽礦山廢水成因

1.2 酸性高硫酸鹽礦山廢水常用處理技術(shù)

酸性礦井水中硫酸鹽處理技術(shù)按照反應(yīng)機理可劃分為生物法、物理法、化學(xué)法及化學(xué)法-生物法聯(lián)用法(表1)。其中，最常用的技術(shù)包括中和沉淀、開放式石灰溝、人工濕地等。

表1 酸性高硫酸鹽礦山廢水常用處理技術(shù)Table 1 Wastewater treatment technology of acidic high sulfate mine

2 堿性礦山廢水的處理

2.1 堿性高硫酸鹽礦山廢水成因

2.2 堿性高硫酸鹽礦山廢水常用處理技術(shù)

目前，常用堿性高硫酸鹽礦山廢水處理方法為膜分離法(反滲透、電滲析、納濾)、離子交換法、電吸附等。

2.2.5 其它處理技術(shù) 電吸附法(EST)是以帶電電極形成的靜電場作為推動力，吸附水中帶電離子使其富集在電極表面，而實現(xiàn)脫鹽的目的。羅延歆[41]將電吸附技術(shù)應(yīng)用于淮南礦區(qū)礦井水，通過與電滲析法、反滲透進行比較，發(fā)現(xiàn)電吸附技術(shù)在二次污染、運行維護及保養(yǎng)方面具有優(yōu)勢。為最大限度地提高堿性高硫酸鹽廢水的處理效率及廢水資源化率，目前已有多種聯(lián)合處理技術(shù)。通過預(yù)處理(離子交換、化學(xué)沉淀等)+納濾耦合技術(shù)提取高礦化度礦井水中的硫酸鈉和氯化鈉等鹽分含量，促進微咸礦井水適度脫鹽及多目標(biāo)分質(zhì)回用技術(shù)發(fā)展[39]。其中冀中能源某煤礦采用超濾+反滲透[42]，淮南某煤礦采用化學(xué)沉淀+電吸附[41]，鄂爾多斯紅慶河煤礦采用反滲透+蒸發(fā)+離子軟化法等聯(lián)合處理工藝實現(xiàn)了高礦化度廢水的處置[43]。金可勇等[44]同時利用納濾+海水反滲透/碟管式反滲透(NF+SWRO/DTRO)結(jié)合雙極膜組合工藝將結(jié)晶鹽Na2SO4轉(zhuǎn)化為具有高附加值的NaOH和H2SO4，或利用膜蒸餾和太陽能高效蒸發(fā)等傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)聯(lián)合工藝處置西部礦區(qū)高礦化度礦井水[44]。

3 結(jié)論

隨著我國對水環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，對硫酸鹽的污染越來越重視，除了在產(chǎn)的高硫酸鹽礦山廢水外，還有大量廢棄礦山高硫酸鹽廢水外排，甚至部分地區(qū)還有原生的高硫酸地下水分布，因此，如何低成本、高效處理高硫酸鹽廢水仍然面臨很大的挑戰(zhàn)。本文綜述了高硫酸鹽礦山廢水的成因和主要處理工藝，重點介紹了酸性高硫酸鹽礦山廢水的中和沉淀法、石灰石溝渠法、可滲透反應(yīng)墻、硫酸鹽還原生物反應(yīng)器、人工濕地等處理技術(shù)，以及堿性高硫酸鹽礦山廢水的反滲透、電滲析、離子樹脂及納濾等處理技術(shù)，分析了這些技術(shù)的優(yōu)勢和存在問題。

在實際工程應(yīng)用過程中，由于高硫酸鹽礦山廢水，一般同時含有重金屬、氟化物等，需要根據(jù)礦山廢水污染物類型，考慮污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，綜合評估硫酸鹽的處理方法，實現(xiàn)硫酸鹽處理的無害化、低碳化、低能化和資源化。