1、矿山废水研究背景

　　冷水江市地处湖南省中部，交通便利，属亚热带季风气候，区域内资源丰富，是重要的能源原材料基地，有开发利用价值的矿种达30余种，各种热液矿藏和接触变质矿藏丰富，其中最著名的是锡矿山，锑资源储量及产量均居世界首位，有“世界锑都”之称。冷水江的锑矿开采历史已有120多年，是世界锑品行业的发祥地，也是目前全球最大的锑品精炼加工地。由于锑业开采冶炼时间长、产量大、方式粗放，长期以来以各种形态向环境排放了大量重金属，其中矿渣渗滤液致使锡矿山地区部分水体遭受了严重的重金属污染，也造成了土壤污染及空气污染，对周边居民的身体健康构成了威胁，对种植作物品质安全造成了破坏，重金属污染已成为锡矿山地区最突出的环境问题。

　　2、矿山废水主要成分及特点

　　2.1 矿山废水主要成分

　　矿山废水来自于矿井天然溶滤水、矿渣渗滤液，以及开采点、选矿厂、尾矿坝、堆渣场和生活区等地排出的废水，污染物主要为砷、锑，同时含有铅、镉、铬、硒、锰等多种重金属元素，还包含一定的油类物质，成分比例与矿山地处资源有较大关系;且矿山开采、加工过程中不仅会产生废水，还会导致大量的动植物死亡，这使得矿山废水中有可能存在大量的有机污染物和细菌污染物。

　　2.2 矿山废水主要特点

　　一是矿山废水污染范围大，影响区域广。矿山废水造成的污染，不仅限于矿区内，其污染区域甚至扩大至整个流域。例如锡矿山锑污染问题，遭受锑污染的区域不仅在锡矿山，也包括了周边区域，甚至所在的资江流域也遭受了锑污染，主要表现为资江下游断面锑浓度超标。二是矿山废水的排放量大，点多面广，持续时间也较长。例如锡矿山，由于遭受污染时间长，矿山废水产生量十分巨大，平均每天约6万t，遇降水天气，废水量更大。三是矿山废水成分复杂，浓度极不稳定。经长期跟踪监测分析，锡矿山区域的矿山废水主要超标因子为砷、锑，受水量变化，各污染因子的浓度随之也出现变化。

　　3、矿山废水处理技术

　　3.1 预处理技术

　　矿山废水产生过程中必然有着大量的漂浮物、大颗粒物甚至可能覆盖大面积的油膜，这些物质的存在不仅会影响后续废水处理技术作用效果，还会对废水处理设施和设备造成堵塞、破坏，因此矿山废水必须首先进行预处理，通过过滤、浮流、辐流、絮凝等方式使矿山废水得到预处理后方可进行后续处理。

　　3.2 酸碱中和技术

　　矿山废水通常存在pH值的波动，且由于大量酸性污染物、重金属污染物、有机污染物的存在，矿山废水呈酸性的比例较大，且酸碱度对后续部分化学和生物处理技术有一定影响，通常情况下需要进行酸碱中和处理，使矿山废水保持在中性状态，让后续废水处理效果更佳。通常情况下，酸性矿山废水可以用NaOH和CaOH混合的石灰剂进行中和，碱性矿山废水可以用盐酸或硫酸进行处理，但笔者并不建议使用矿物质酸进行碱性废水处理，因为这会使废水中产生氯化钠或硫酸盐，这些物质无法被自然水体容纳，还会影响后续处理设备。

　　3.3 重金属处理

　　3.3.1 硫化法

　　硫化法是利用Na2S、NaHS、H2S等硫化剂使废水中的重金属离子生成难溶物质，进而可以通过絮凝和过滤使重金属离子与水分离的一种处理方法，硫化法成本较高，且生成的难溶物质需要进一步处理才能释放，因此笔者建议使用硫化法对难以处理达标的重金属离子进行处理。硫化法具有区别于其他重金属处理方法的优点是，重金属硫化物生成后，矿山废水的pH值在7～9之间，硫化法处理后的废水不用再进行中和，可以代替酸碱中和处理环节。

　　3.3.2 重金属处理剂

　　重金属处理剂使用后可以使重金属离子形成晶粒，通过絮凝或过滤后实现对废水的净化。重金属处理剂的使用，能够一次性脱除掉矿山废水中的多种重金属离子，且这种处理剂的操作简单、方便，对需处理水质的适应性较强，没有太多限制，处理剂与重金属离子产生的晶粒极易脱水，使得此种处理方法的后续处理比较容易。

　　3.3.3 氧化还原法

　　氧化还原法是一种通过氧化还原反应使重金属离子更易沉淀的废水处理方法。例如，日本矿业公司发明的铁粉氧化还原法，是利用铁的还原性，去除含铬废水的Cr(Ⅵ)，进而使得重金属离子以金属形式析出，不仅有利于废水的净化处理，还有利于重金属回收，有效提高了废水处理的经济效益。

　　3.4 有机污染物处理

　　3.4.1 人工湿地处理技术

　　人工湿地是一种生物处理技术，在废水处理过程中充分利用基质、水生植物、微生物之间共同作用，通过湿地特有的过滤、沉淀、吸附、分解等一系列作用来实现对矿山废水中有机污染物的高效降解，使矿山废水实现净化。由于人工湿地对重金属处理效果有限，且占地面积较大、处理效率较低，比较适用于大面积矿山废水的末端治理，也比较适合矿山挖掘、破坏后的水土修复和养护，属于矿山可持续发展的一大研究方向。

　　3.4.2 生物膜技术

　　生物膜技术是一种特殊的半透膜渗透的净化技术，由生物附着于生物转盘等设备之上，形成稳定、半透性生物膜，生物膜将矿山废水与净化后的水分隔开，以分子运动压力为驱动力，使废水缓慢流经生物膜，生物膜对其中的污染物进行截留、分离，一方面使废水得到净化，另一方面使重金属得到回收、生物膜得到稳定增长，是一种高效、节能、设备简单的废水净化技术。生物膜技术运用的问题在于设备价格昂贵，保养和运维费用较高，利用普及率较低;工作效率受外界影响较大，并不适合所有的矿山废水处理。

　　4、结束语

　　矿山废水是矿山开采、加工过程中最主要的污染方式，为了保证我国经济发展与环境保护之间的良性循环，避免出现类似冷水江市锡矿山地区区域性环境污染，不使资源和环境为发展买单，实现资源类产业可持续发展，笔者建议矿山所在地政府和企业要加强对矿山开采、加工过程中产生的废水的处理投入力度，采用更先进、更有效率、更环保节能的设备和工艺;根据矿山废水的成分、性质进行处理技术的搭配和工艺流程的设置，将矿山废水处理效果放在首位，将处理后中水回用放在其次，将重金属回收放在最后，最大程度提高矿山废水的处理效率，为矿山可持续发展做出贡献。