[发明专利]一种治理废弃煤矿矿井产生的酸性含铁废水的高效方法

说明书

本发明提供了一种治理废弃煤矿矿井产生的酸性含铁废水的高效方法，主要公开了以硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥作为主要的处理剂原料，加入到煤矿酸性含铁废水中，还可以向处理剂中掺入膨润土、粉煤灰。处理剂在煤矿酸性含铁废水的添加量为0‑2.0％。添加后进行混匀、曝气反应、静置处理即可。本发明处理效果好，污染物去除率高，运用本发明方法对煤矿酸性含铁废水的治理效果显著，尤其是能高效地去除废水中铁、锰。经过本方法的处理后，废水中铁的去除率可达到99％以上，锰的去除率可达到95％以上，其余各项指标均符合国家及地方水质排放标准。本发明处理剂成本低、工艺简单效率高，方法经济适用并且不产生二次污染。

技术领域

本发明涉及一种治理废弃煤矿矿井中产生的酸性含铁废水的方法，尤其是以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥作为主要原料去除废弃煤矿酸性含铁废水中铁、锰的方法。

背景技术

煤炭产业是人类社会发展的重要能源支柱，也是我国的一大经济支柱。在中国贵州省，煤的含硫量高，因硫化矿物(如FeS₂)氧化作用则易形成煤矿酸性含铁废水(AMD,acidmine drainage)，该类废水酸性强、腐蚀性强、成分复杂，废水中浓度极高的铁、锰更是难以去除，成为行业一大难题。由于各种原因，有很多煤矿已被关停，或者是废弃，但是许多关停的矿山/矿井仍有大量的废水从废弃或关闭的煤矿口或坑道冒出持续污染当地环境，由于煤矿酸性含铁废水外排，使废弃矿井下游出现长达数公里的铁水，整个河道的水流、周边岩石植物等均呈铁锈色，流域的水质、生态环境、景观均受到严重破坏。在中国贵州省，据不完全统计,有大量的废水从废弃或关闭的煤矿口或坑道冒出煤矿酸性含铁废水持续污染当地河流不少于上百条，造成当地突出的环境问题，已引起社会的密切关注。综合相关资料及存在的现实环境问题，当地废弃矿井产生的煤矿酸性含铁废水带来的环境问题主要包括以下几方面：

1)污染山区水环境，影响排水下游的灌溉用水，影响当地溶岩地下水；

2)影响河流(溪流)水生景观；

3)大量水资源的浪费。

针对废弃矿井产生的大量煤矿酸性含铁废水的治理，目前治理中应用最多的是中和法，使用氧化钙、碳酸钙、氢氧化钙、苛性钠等作为中和剂，同时使用聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等作为絮凝剂(助凝剂)，但效果不佳，普遍存在以下问题：

1)处理能力有限，水质难以达标。一般处理的水体铁含量在500mg/L以下，铁的去除率仅40-80％；当废水浓度升高，尤其是铁的浓度大于1000mg/L时，去除效果明显下降。

2)工序复杂，成本高。传统中和法使用的中和剂及絮凝剂、助凝剂量大，药剂成本高，同时由于技术限制，产生的沉淀含水率高，后续需对沉淀进行压滤，处理处置成本高。

3)沉淀量大，堆积如山难以处理。传统中和法产生的沉淀量大、含水率高、体积大，且其中化学成分复杂，难以降解、难以脱水，由此带来了严重的固体废弃物的二次污染。

针对现存的环境问题及技术需求，有许多相关的新技术的研究。如专利“一种煤矿酸性矿井水的处理系统及其处理工艺”(专利申请号201310401437.1)公开了一种针对煤矿酸性矿井水的处理系统，这个系统包括掺粉煤灰多孔混凝土反应池和人工湿地；其中掺粉煤灰多孔混凝土反应池包括相连通的酸碱中和区和沉淀区。掺粉煤灰多孔混凝土成分包括粉煤灰、水泥和砾石，粉煤灰、水泥和砾石按水灰比0.45，粉煤灰占40-60％，砾石占81.5-79.5％的配合比制成。该项专利方法中虽结合了物理、化学、生物的原理，但是处理能力十分有限，仅对一些常规指标有作用且不显著，对铁、锰的处理效果未见提及；对于污染物浓度较高的煤矿酸性矿井水，依旧存在成本高、固体废物量大难以处置的问题。

发明内容