矿山废水的处理与利用

含有煤粉、岩粉。 特点：悬浮物颗粒密度小、沉降速度慢； 悬浮物含量高，每升达数千或数万毫克； 往往含有大肠菌数和细菌数也较高。

高矿化度矿井水

也称苦咸水，含有较高的可溶性盐类及悬浮物质，含 盐量达到1000mg/L，甚至达到10000mg/L 。
特点：（1）含有SO42-、Cl-、Ca2+、K+、Na+等离子
赣州开采稀土污染严重，破坏70%以上的耕地
第二节 环境标准
环境标准 是为维护环境质量、控制污染而制定的各种技 术指标和准则的总称。
一 地表水环境质量标准
我国水环境质量标准，执行《地面水环境质量标准 》（GB3838-2001），该标准根据地表水域环境功能 和保护目标，按功能高低依次划分为五类。
盐发生各种酸碱反应；
（4）矿区处于沿海地带，地下咸水侵入煤田。
酸性矿井水
PH<6.5
含特殊污染物的矿井水
含有毒、有害元素（氟或铅）或放射性元素（镭和
铀）等当地煤矿特征污染物的矿井水。
二 洁净矿井水的处理与利用
特点：中性或弱碱性，低矿化度，无有毒有害元素或
者其含量很低，基本符合生活饮用水的标准。

中和沉淀法

采用石灰石或石灰作为中和剂进行中和处理， 利用酸碱中和反应生成难溶于水的氢氧化物沉淀， 净化污水，提高废水的PH值的治理技术。
其他中和剂：苛性钠、纯碱
硫化沉淀浮选法

利用硫化剂将水溶液中的金属离子转化为不溶 性或难溶性沉淀，然后加入表面活性剂改变沉淀物 的疏水性，疏水性沉淀物与起泡剂发生黏附上浮， 从而达到去除或回收重金属离子的目的。
浓缩池 流程二
四 高矿化度矿井水的处理与利用
水质特征
含盐量大于1000mg/L
主要来源于SO42-、Cl-、Ca2+、K+、Mg2+、HCO3-、Na+等
离子
脱盐方案
混凝、沉淀、脱盐 两种脱盐方法：电渗析脱盐技术、反渗透脱盐技术
电渗析，是一种以电位差 为推动力，利用离子交换 膜的选择透过性，从溶液 中脱除或富集电解质的膜 分离操作。
污染度小的选矿方法
二 循环用水，一水多用 采用循环供水系统，后处理后再次利用 选矿废水的循环利用可以回收废水中残存的药剂，
节约用药量。若上游工序产生的废水若能满足下游 工序用水的水质要求时，不用新鲜水。
三 化害为利，回收利用
思考题


（3）冷却水。碎、磨矿设备冷却器的冷却水和真空 泵排水。这类废水只是水温较高,往往被直接外排或 冷却后回用于选矿。 （4）石灰乳及药剂制备车间冲洗地面和设备的废水

2、特点
水量大，悬浮物含量高，有害物种类多等特点， 主要有害物质有重金属和选矿药剂 3、对环境影响
悬浮固体淤塞河道 有毒药剂使水体气味变臭 鱼 虾减少 异味变形，有毒金属造成水体污染，在鱼和 农作物中富集对人体危害。
三 矿山废水的特点
全国煤矿年排矿井水约 45亿吨，一 全国外排矿井水的利用率不足 23%， 3 选矿方法2.5m 矿井水。 处理1t矿石（原矿石） 般吨煤排放 远低于发达国家的80%利用率。
废水排放量
矿 井 废 水 的 特 点
利用率低，排放量大，持续时间长 3.5~4.5t 浮选法 6-9t 浮选-磁选
二 煤炭工业污水排放标准

自2007年10月1日起，煤炭工业水污染物排放按 《煤炭工业污染排放物标准》（GB 20426-2006）执 行。本标准规定了原煤开采、选煤水污染物排放限 值。
选矿废水污染物排放限值
序 号
1 2 3 4 5 6
污染物
日最高允许排放质量浓度/（mg/L） （PH值除外）
新（扩、改） 现有生产线 以化学方法测量水样中需要 建生产线


（2）呈中性或偏碱，带苦涩味，少数为酸性。

分类：
微咸水 1000~10000 mg/L 咸水 10000~50000 mg/L
导致矿化度高的因素：
（1）被采煤层中含有大量碳酸盐矿物及硫酸盐类矿物； （2）地区干旱，降水量少，蒸发量大，地下水补给不足，
使得矿井水盐分浓缩；
（3）开采高硫煤层，因硫化物被氧化产生游离酸，与碳酸
反渗透膜的基本要求：
（1）单位面积膜的透水速度快，除盐效率高； （2）膜的机械强度答，耐压密；
（3）膜的化学稳定性好，耐酸碱能力强，不易受微生物
污染； （4）性能衰减慢，使用寿命长。
案例
姚桥煤矿高矿化度矿井水反渗透处理技术 概况：井田中，构造断层较多，含水性、导水性不强， 断层带较宽且存在局部突水的可能。
1994年，涌水量为0.8×104~1.0×104m3/d。二期改、
扩建工程投产后，将达到2.2×104m3/d。生活、生产综 合用水量为6.6×103m3/d，其中工业用水量3.8×103m3/d ，生活用水量2.8×103m3/d， 硫酸盐含量2252.7mg/L
工艺流程
预处理后 矿井水
过滤器
第三节 煤矿矿井水处理与利用 一 煤矿矿井水分类
洁净矿井水
高悬浮物矿井水
矿井水
高矿化度矿井水 酸性矿井水
含特殊污染物矿井水
洁净矿井水

相对于其他被污染的水而言，一般直接在井下涌 水口通过管道抽出地表。 矿化度低，总硬度低，PH值接近中性，有害离 子含量低微或者未检出。

高悬浮物矿井水

pH值
被氧化的还原性物质的量。
6~9 100 100 10 7 4
6~9 70 70 5 6 4
悬浮物 化学需氧量 （CODCr） 石油类 总铁 总锰
三 非煤矿矿井水的处理与利用（P36）
（一）来源：废石堆场、矿坑、选矿、尾矿废水 （二）特点：PH值低，硫酸盐含量高，重金属离
子，有机和油类污染物。 （三）治理技术：中和沉淀法、硫化沉淀浮选法、 人工湿地法、微生物法、离子交换法、萃取法等。

镉与含羟基、氨基、巯基的蛋 铀矿石的开采和冶炼加工中产生带有天然放射性 白质分子结合，能使许多酶系 元素，如铀、镭等的废渣和尾矿等固体废物。 统受到抑制，从而影响肝、肾 器官中酶系统的正常功能。
二 矿山废水来源
（三）选矿废水
1、来源：

（1）碎矿过程中湿法除尘的排水,碎矿及筛分车间、 胶带走廊和矿石转运站的地面冲洗水。 （2）选矿废水。含大量悬浮物的选矿废水,通常经 沉淀后澄清水回用于选矿，沉淀物根据其成分进入 选矿系统后排入尾矿系统。
田或用于灌溉会导致农作物不能正常生长，甚至枯萎 死亡
矿山废水对工业生产带来严重危害。地面和地下水受
到污染后，若使用污染水进行生产，往往会引起产品 质量下降或造成设备腐蚀。
广东某铅锌矿，过去层采用氰化钠作为铅锌分 选的抑制剂，致使废水中含氰浓度大大超过排 放标准，先后污染农田千余亩，并使数以万计 的牲畜死亡。
五类地表水水域功能
类别 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类 适用范围 源头水、国家自然保护区 集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生 生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等。 集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越 冬场、迂回通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。 一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区 农业用水区及一般景观要求水域
贮水箱
泵
淡水
反渗透器
浓缩水
实验结果
当电导率为4050μS/cm、硬度（以CaO计）为
990mg/L的原水经反渗处理后，除盐率达91.6%，除 硬度率达96.7%，最大回收率为50%。
类型
洁净矿井水
主要方法
收集、提升、消毒 混凝、沉淀、过滤、消毒
关键问题
悬浮物矿井水
高矿化度矿井水 酸性矿井水
去除悬浮物、脱盐
污染范围大，影响地区广
成分复杂，浓度极不稳定
三 矿山废水的特点
碳水化合物、蛋白质、 脂肪、木质素等。
有机污染物
主 要 污 染 物
油类污染物 酸、碱污染物
无机污染物
Hg、Cd、Pb、Cr、Cu的 化合物，放射性元素及 砷、氟、氰化物等。
四 矿山废水污染的危害
（一）危及人体健康及动植物的生存 水中含有的微生物和病毒，会引起各种传染病的蔓延 饮用水中含有氰化物、砷、汞、有机磷等有害物质时，
会引起中毒事故。
矿山水体污染严重时排入河流、湖泊，还会影响水生
植物的生长，甚至造成鱼虾绝迹。
我国江西某铜矿，由于矿区的酸性水大量排入 附近的交集河，致使排放口以下5km河段内， 河水呈酸性，河中鱼虾绝迹，水草不生，称为 一条典型的“死河”。
四 矿山废水污染的危害
（二）危害工农业生产
矿井废水对农业生产的危害相当严重，酸性水侵入农
投加碱性药物中和反应
（1）根据原水 水质和回用要求 确定处理工艺 （2）技术先进 经济合理 （3）污泥处理、 浓水处理，不引 起二次污染
第五节 矿井水的综合利用
一 改革工艺，抓源治本
最根本、最有效
从井下突水点直接抽排地下水，避免水流沿途岩（
矿）粉的混入，减轻地面水的压力；
选矿厂生产工艺采用无毒药品代替有毒药剂、选择

断层破碎带是地下水的 通道和汇集带，沿断层 （一）矿井水 破损带可沟通各个含水 在矿井开拓、采掘过程中渗入、流入、涌入和溃入井 巷或工作面的水，统称为矿井水。 层，并与地表水发生水 力联系，形成断层水 前期生产形成的
二 矿山废水来源
来源： 地表水
含水
层水
采空区及废弃巷 道，由于长期停 止排水而汇积的 断层水 地下水。

净化机理 湿地植物：根系富集吸收。 湿地基质：植物生长着床， 循环过滤截留、生化降解。 湿地集水管：循环过滤出水。
来水
格栅
沉淀池
湿地系统
出水
一高三低：高效率、低投资、低运转费、低维持技术
1、简述选矿废水的来源、特点，以及对
水环境的影响。
2、请写出三种非煤矿矿井水的处理方法
，并简述其概念。
第二章 矿山废水的处理与利用
第一节 矿山废水污染 第二节 环境标准 第三节 煤矿矿井水处理与利用 第四节 水处理设备 第五节 矿井水的综合利用
第一节 矿山废水污染
一 矿山废水的概念

在矿山范围内，从采掘生产地点、选矿厂、尾 矿库、废石场、排土场等地点排出来的废水。 全国煤矿外排矿井水每年约为22亿m3以上，大 部分矿区的吨煤排水量约为2~4 m3
反应方程式： 常用的硫化物：Na2S、H2S、NaHS、FeS等
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优点
• 分离速度快 • 金属离子去除率高 • 沉渣含水率低
缺点
• PH值难以控制 • 排放后不易达到国家标准 • 不经济
人工湿地法

利用自然湿地生态系统中的物理、化学、生物 的协同作用，通过沉淀、阻隔、微生物同化分解、 硝化、反硝化以及植物吸收等途径去除悬浮物。
原理是在高于溶液渗透压 的作用下，依据其他物质 不能透过半透膜 而将这 些物质和水分离开来。
原液
工艺流程
投药 高矿化度矿井水 地面蓄水池 反应池 沉淀池
电渗析
活性炭过滤池
砂滤池
消毒剂 清水池 用户
反渗透膜：一种只允许水（溶剂）通过而不允许溶质通
过的半透膜，反渗透的孔径大多≤10×104m。
处理工艺
加药
矿井水
井下水仓
水塔 生活饮用水 外运
调节池
提升泵站
消毒
澄清池
清水池
过滤池 浓缩池
压滤机
处理工艺包括水和药剂的混合、反应及 絮凝体与水的分离三个阶段。澄清池就 流程一 是完成上述三个过程与一体的专门设备。
加药 井下水仓 调节池 消毒 提升泵 反应池
生活饮用水
清水池
过滤池
沉淀池
外运
压滤机
注意：设专用输水管给予利用
三 含悬浮物矿井水的处理与利用
水质特征
中性，含盐量<1000mg/L，金属元素微量或未检出，不含
有毒离子
灰黑色，浑浊，细菌含量较多，悬浮含量100-400mg/L，
粒径50μm以下85%，平均密度1.2-1.3g/cm3
有关物料的比重（单位：g/cm3）
名称 密度 粘土 1.91 砂石 2.20 石英 2.65 湿细沙 1.90-2.10 三合土 2.41 无烟煤 1.60 焦煤 1.30
大气
降水
矿井水
采空
区水
二 矿山废水来源
（二）废石场淋滤水

据2005年统计， 我国煤矸石年排放量可达1.5亿 吨，利用率为43%，历年积存的煤矸石20亿吨，大 量的煤矸石堆积成煤矸石山。 煤矸石中的黄铁矿经过风化及大气降水的长期淋 溶作用，形成的硫酸或酸性水离解处有毒有害元素， 如镉、汞、铅、砷等渗入地下。