张 珊

（山东省济宁生态环境监测中心，山东 济宁 272000）

中国工业的快速发展增加了对矿产资源的迫切需求。但是，采矿过程中产生的废物存储和垃圾填埋场将产生酸性矿山废水，该废水具有一定的酸度，金属离子和各种硫酸盐。矿山开采后的遗留物会对周围环境造成严重污染，严重到在开采矿山后许多年里仍然造成难以消磨的影响[1]。因此，处理酸性矿山废水的问题已逐渐成为我国环境治理方面的重点问题。酸性矿山废水对环境的污染程度取决于其酸性的强度和离子的组成，也会伴随着矿区的地质条件不同而变化[2]。现有的处理技术大体上集中于物理，化学和生物技术中和、稳定和去除污染物等方向，资源需求量较大。已被使用过的废水处理方案中，很少有便宜、效果显著且具有可持续特点的方案。因此，开发高效、节能，可持续的处理技术是目前的主要攻克问题。借鉴国内外对矿山酸性废水的处理方法主要有物理、化学及生物处理等，其中最常用的工艺方法主要有中和法、微生物法、膜法等等，然而这些方法的效果并非很好。为此，提出了高效底泥循环回流技术。

1 酸性矿山废水处理技术

HDS 处理工艺，即高效底泥循环回流技术。它是一种有别于传统的矿山酸性废水中和处理工艺的技术，其在传统处理工艺的基础上融入一种新技术：晶种回收技术，即污泥回收系统，并增加混合系统：污泥混合系统，池底污泥与水箱中的污泥混合，回流后将污泥的底部污泥混合，此过程可促进混合液中的药物颗粒更好地凝结在回流污泥上，从而增加污泥的粒径和沉积物的密度；两者混合后的废水将会通过溢流的形式进入到快速反应池中，后与酸性废水发生中和反应，中和之后的废水将会进入到中和反应池中，以此提高了废水的pH 值；有些方案中在中和反应池中还添加了曝气设备，这个装备可以使废水中二价铁发生氧化生成三价铁；之后中和反应池里的废水将进入絮凝池，随着絮凝剂的投放下，大大的提高了中和废水沉降的性能，提高了处理的污泥的固含量，最后一步，这些残渣就会进入到污泥浓缩池进行污泥的沉降浓缩，完成对酸性废水的处理全过程[3]。

目前，运用HDS 进行处理的研究大致表现在两个方面：一方面是处理工艺的改进；另一方面是工艺处理性能的提高。随着污水处理控制系统的优化，本来用于控制反应pH值的快速混合池可以去除节省成本。同时，絮凝剂也可以通过管道的添加，取消絮凝池部分的使用，这样就可以大大降低处理废水工程的基建投资以及对废水处理运行的费用。其工艺流程如图1 所示。

图1 HDS 处理工艺

由图1 可知，该工艺主要包括三个部分，分别是混合反应池、絮凝反应池和辐流式沉淀池。

（1）混合反应池。

首先，通过石灰乳投加系统与PH 值自动检测仪进行协同控制，根据反应池PH 值强弱调节石灰乳的投加量，一般控制反应池中PH 值在8.5～9.0 为宜，同时反应时，加入大量空气进行曝气处理，氧化废水中的Fe2+，变成三价铁除去，一般曝气反应时间取40min。

（2）絮凝反应池。

絮凝池由两个部分组成，在第一部分絮凝池里投加絮凝剂，并通过絮凝池进行快速搅拌，使废水与絮凝剂快速的混合；第二部分絮凝池进行慢速搅拌，使已经混合的小絮凝物质生成更大的絮凝物，方便沉淀分离，两部分絮凝反应时间取15～20min 为宜。

（3）辐流式沉淀池。

三价铁与投加的石灰乳形成的沉渣沉淀沉降于沉淀池的底部，再由刮泥机将沉渣刮到池底部的中央。在通过回流泵，把沉淀池底部的残渣抽出回流到混合反应池中，剩余的残渣由输送泵送到尾矿浓缩机内进行再处理。

对于HDS 处理方案运行的优化工作中，最主要的是反应时间和污泥回流多少的问题。一般来讲，反应时间保持在37min 时，澄清池污泥浓度就可以从2%浓缩增加到15.9%，处理出废水中的重金属离子浓度低于排放标准。而在添加了絮凝剂的条件下，通常反应时间会在42min 左右，而污泥浓度却可以达到极高的38%，处理出的废水满足一定的排放标准[4]。

2 对策分析

2.1 药剂配制添加

（1）絮凝剂的配制。絮凝剂通常是聚合絮凝剂，剂量通常为约5 mg/L，药物的质量分数为约0.3%。絮凝剂的消耗量保持在每天5 千克，最大排水量为7.5 千克/天。

（2）石灰乳的配制。石灰乳的配制，控制质量分数10%左右，生石灰的消耗量在井下正常排水时一般为1120kg/d，且最大排水时为1680kg/d。此系统所有药剂的投放都由PL C根据工艺处理方案严格控制量。

2.2 自动检测控制

为了确保HDS 技术符合标准，整个过程链均配备了仪表和自动控制装置，在酸性进水管，排水管和制药管道上均安装了电磁流量计，以显示和记录瞬时流量和累积流量。并采用电动阀的开关尺寸法，实现对石灰乳的公称流量的连续可控调节，从而达到废液pH 值自动控制的效果。处理后的水还需要进行水质监测的严格把控。

2.3 治理技术运用

其处理技术过程采用循环底泥直接循环进入一号反应池与废水发生混合反应，然后混合废水再进入二号反应池开始第二步反应。再进入污泥浓缩池进行污泥的浓缩处理。此处理技术链，通过底泥与废水混合，使底泥中未被反应完全的药剂充分反应，同时此过程中形成的沉淀物会吸附在循环底泥上，增大了污泥颗粒粒径，并压缩了污泥大小，提高了污泥的浓度。再通过Ge-co 方法，进行污水的再处理，有数据表明，通过这个方案产生的污泥固含量超过30%。

HDS 处理技术处理酸性废水过程反应机理稍显复杂，是现在存在的问题之一，因此还有许多争议，单一的酸碱中和理论无法全面解释这些现象。因此在实验室试验的基础上，还需要进行更深入的研究。

HDS 工艺处理酸性废水流程如图2 所示。

图2 HDS 工艺处理酸性废水流程

酸性废水由一号（收集池）收集反应槽，通过收集泵升至一级HDS 反应槽后，加入石灰乳和沉淀池底部沉淀，使pH 值达到6.0 ～7.0。反应完成后，它进入第二阶段HDS反应罐进行第二阶段反应。一旦完成，混合后的液体将通过开放通道流向澄清器的下一阶段。此时，将聚丙烯酰胺（PAM）添加到明渠中以使混合液体絮凝并沉淀在集液槽中，以使上清液进入澄清槽，它用于制备石灰乳，PAM 剂和流出。来自沉淀器的浓缩残渣的一部分进入反应罐进行下一步反应，另一部分进入压滤机进行再压缩，当滤液达到标准并排出时，根据需要在压滤机上处理残留物。

3 结语

为减轻开采矿山后遗留的酸性废水对环境的破坏和影响，大多是从源头，通过覆盖等方式进行预防。一旦形成酸性矿井废水，就可以根据其pH 值，金属离子成分，含量，来源和矿井条件选择适当的处理技术。当今世界上所有现有的加工技术都有其优缺点，不能用一种加工技术进行加工，因此有必要根据具体情况选择效果好，成本低的一系列加工方案，安全、高效、廉价的处理技术是酸性矿山废水处理的必然趋势。

在不远的将来，人类对矿山酸性废水的处理必将会有一个更好的处理方法，相信这一天的来临不会太久。将这些技术应用于酸性矿山废水的处理，不仅可以满足现代人的需求，还可为后代发展进行铺设，这是工业发展的必然趋势，也是可持续发展的必经之路。