福建省某矿山露天采场矿坑废水的处理

刘晓翠

(福建省连城锰矿有限责任公司，福建 连城 366215)

福建省某露天矿山地属温湿多雨亚热带潮湿气候地区，年降雨量在2 000 mm左右，该矿山露天采场属于低山丘陵地形，当地侵蚀基准面标高42 m。矿体大部分埋藏于侵蚀基准面和地下水以下。矿床充水岩层为船山组砂砾岩、角砾状灰岩和锰矿层半风化带，区内断裂结构十分发育，断层破碎带广泛发达，小断层常见，多为渗透水。大气降水为地下水补给的主要来源，也是矿坑充水的主要来源。采矿场集水面积约为 0.51 km2［1］。综上所述，矿区每年形成大量含有多种重金属的矿坑废水，为了综合利用水资源，提高企业经济效益，同时保护周边生态环境，对该矿坑废水进行处理是必要的。

1 矿坑水水质及排放标准

该露天采场矿床赋存有丰富的锰、铅、锌等多金属硫化矿，在与雨水、地下水经过反应和溶解后，形成的矿坑废水具有强酸性且富含有害金属元素，同时水色呈红褐色，根据GB8978－1996《污水综合排放标准》，矿坑水水质与排放标准对比见表1［2］。

表1 矿坑水水质及排放标准

表1表明:废水中除了Pb达标，其余项目均超标2.45 ～226.85 倍，pH 值为2.5，属强酸性水，雨季时呈浑浊状，富含大量悬浮物。该废水若不进行处理，将难以用于生产，同时会对下游生态环境造成危害。

2 矿坑水处理方案

2.1 处理规模设计

根据企业及相关机构对排水量的现场测量，在雨季期间，矿坑排水量为20.23 m3/h，排土场排水量为25.67 m3/h，两处合计排水量为 45.9 m3/h。因此该矿坑废水处理设计规模为1 150 m3/d，即48 m3/h。

2.2 废水处理重点

矿坑废水中的Cd、Pb、Cu和Zn等污染物均可通过中和、絮凝沉淀和过滤的工艺流程去除［3］。但以下两个难点需要重点解决。

1)锰的去除

锰主要以二价锰为主，虽然可通过曝气氧化工艺将二价锰大部分氧化成四价锰，再通过絮凝沉淀而去除，但是其去除率达到90%后，随着曝气时间延长，去除率增加较为缓慢。方案1采用联合工艺(曝气氧化+催化氧化+接触氧化)，方案2采用曝气氧化工艺，实验对比结果见表2。

根据实验对比结果得出采用催化氧化处理工艺和接触氧化工艺可进一步提高二价锰的去除率。

2)污水脱泥

雨季时期，废水中含有大量悬浮物，悬浮物沉淀后形成大量污泥，此类污泥的颗粒非常细，且带有大量水分，若不进行有效处理，难以对其转运和处置。因此采用污泥重力浓缩和机械脱水的工艺，可以大幅降低污泥水分，同时形成固体状泥饼，对转运和处置十分有利。

表2 除锰工艺对比反应结果

2.3 废水处理工艺流程

根据该矿坑废水处理的研究结果，再结合现场条件和相关要求进行设计，矿坑水工艺流程见图1。

图1所示:排土场废水由泵均匀提升与矿坑废水汇合，自流入曝气氧化池，同时投入石灰乳和碱液，调节废水的pH值。废水曝气增加溶解氧，将二价铁氧化成三价铁、将二价锰氧化成四价锰;曝气氧化池出水经初沉池固液分离，去除废水中的悬浮物、镉、铅、锰、铜和锌;初沉池上清液自流入调整池，并投入碱液进行pH精确调整;调整池出水自流入催化氧化池，同时投加双氧水作氧化剂，在催化填料的催化作用下，进一步氧化二氧化锰;对催化氧化池出水投加硅藻土参与絮凝反应，经絮凝沉淀池固液分离，进一步去除悬浮物、镉、铅、锰、铜和锌;絮凝沉淀池出水自流入接触除锰滤池，经接触氧化和过滤去除残余的锰。接触除锰滤池过滤阻力较大时，由反冲泵抽吸放流池内的水进行反冲洗，恢复正常过滤能力;接触除锰滤池出水自流入放流池，溢流水pH值达标则按规范排放，若pH值碱度超标则加酸调整pH;初沉池和絮凝沉淀池内的沉淀污泥由泵提升至污泥浓缩池进行重力浓缩，上清液回流至曝气氧化池;浓缩池污泥由泵加压至压滤机进行机械脱水，泥饼装袋外运处置，滤液回流至曝气氧化池再次处理。

图1 矿坑废水处理工艺流程

2.4 废水处理调试

废水处理工艺流程安装并完善后，对废水进行调试处理，调试分6组进行，结果见表3。

表3表明:第4～6组废水处理调试出水中金属污染物排放达标，但是第6组pH超标，第4～5组全部达标。从处理效率和经济效益的角度出发，第4组调试条件反应时间和消耗药剂都比第5组更少，且出水pH更偏中性，更适合现场应用。根据废水处理调试数据，废水经工艺处理后，排放水各项指标均已达标，部分项目甚至远远低于排放标准，可以使用及合法排放。排放水与山谷径流汇合，起到进一步稀释作用，不会对下游用水和生态环境造成污染，同时也可直接作为矿山工业用水水源。正常运转后，经统计得出该工艺处理处理废水成本约为2.86元/m3，相对较为经济。

表3 废水处理调试结果

3 结论

该矿坑废水处理工艺采用曝气氧化—初沉淀—pH调整—催化氧化—絮凝沉淀接触氧化—机械浓缩过滤的技术路线，处理后的废水无色无味，达到GB8978－1996《污水综合排放标准》一级水排放标准，同时可将出水应用于矿山生产，达到废水达标排放和综合利用的目的。废水处理成本约为2.86元/m3，实践证实该废水处理工艺技术可行，且具有较好的环境效益和经济效益。

［1］朱吉春，陆盛计.福建省连城锰矿4号点露天采场水的治理与利用［J］.中国锰业，2008，26(3):36－37.

［2］GB8978－1996，污水综合排放标准［S］.

［3］马晓军.石灰中和法处理冶炼酸性产生的工艺优化［J］.北方环境，2011，23(4):62－63.