２０１１年第４期 环保科技 ＶＯ１．１７ Ｎｏ．４ 石灰中和沉淀法处理煤矿酸性废水的工程应用 胡 文，康提，陈守应，邹仁杰 ５５０００２） （贵州省楚天环境工程技术研究中心，贵阳摘要：石灰中和沉淀法在贵州省织金县凤凰山地区废弃煤矿废水处理工程中得到应用，污水处 理工程设计规模为１２ ０００ ｍ。／ｄ；处理后出水ｐＨ平均值为８．Ｏ６、ＴＦｅ质量浓度平均值为 ０．６６ ｍｇ／Ｌ、ＴＭｎ质量浓度平均值为０．８５ ｍｇ／Ｌ；处理每吨废水的工程运行费用为１．０６元。 关键词：石灰中和沉淀煤矿酸性废水工程应用 中图分类号：Ｘ７０３．１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７４—０２５４（２０１ １）０４—００４６－０３ Ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｂｙ ｌｉｍｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ａｃｉｄ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｈｕ Ｗｅｎ，Ｋａｎｇ Ｔｉ，Ｃｈｅｎ Ｓｈｏｕｙｉｎｇ，Ｚｏｕ Ｒｅｔｉｅ （Ｃｈｕｔｉａｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｒｅ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｇｕｉｙａｎｇ，５５０００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｎｅｕｔｒａｌ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｂｙ ｌｉｍｅ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ａｃｉｄ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔ— ｍｅｎｔ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎ Ｆｅｎｇ Ｈｕａｎｇ ｍｏｕｎｔａｉｎ ａｒｅａ ｏｆ Ｚｈｉ Ｊｉｎ Ｃｏｕｎｔｙ，Ｇｕｉｚｈｏｕ ｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｓｃａｌｅ ｉｓ １ ２ ０００ ｍ ／ｄ，ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｉｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ａｓ ｂｅｌｏｗ，ｐＨ ｉｎ ａｖｅｒａｇｅ ｉｓ ８．０６，ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａｖｅｒａｇｅ ｏｆ ＴＦｅ ａｎｄ ＴＭｎ ｉｓ ０．６６ ｍｇ／Ｌ ａｎｄ ０．８５ ｍｇ／Ｌ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａ— ｔｉｏｎ ｃｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎ￣ｎｅｅｆｉｎｇ ｉｓ １．０６ ＲＭＢ Ｙｕａｎ ｆｏｒ ｔｒｅａｔｉｎｇ １ ｍ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｅｕｔｒａｌ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｂｙ ｌｉｍｅ，ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ａｃｉｄ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ，ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｏ 引言 后，仍然有大量煤矿矿井废水从地下涌出，水质 呈酸性，铁锰含量严重超标。煤矿废水未经处理 贵州省煤炭资源丰富，煤及煤化工是贵州的 直接排人织金河的支流桂花小河，对桂花小河的 重要产业，但是在煤炭开采过程中对环境会产生 水质造成严重污染，同时也对织金贯城河造成了 较大的影响，特别是贵州省大量煤矿矿层含硫量 污染，极大影响了织金县城的城市形象和发展， 较高，产生的煤矿废水呈酸性，且铁锰含量较高。 也严重影响了桂花小河下游近５０ ｈｍ 农田的灌 贵州省的毕节地区、黔东南州、黔南州、黔西南 溉用水。２Ｏ１０年笔者对该部分矿井废水实施了 州、遵义市等较多区域都存在酸性矿井水造成环 治理工程，取得了较好的处理效果。 境污染的问题，据估计该类废水占全省煤矿废水 的比例为４０％左右，对该类废水的有效治理对贵 １ 工程概况 工程项目名称为“织金县凤凰山地区废弃煤矿 州省煤及煤化工产业的可持续发展具有重要意 义。织金县凤凰山地区是织金县煤炭资源比较 废水处理工程”，设计处理能力为１．２×１０ ｌＵ ／ｄ。 丰富和集中的区域，以前大量无证小煤窑炸封 废水进水水质见表１： 收稿日期：２０１１一Ｏ３—１８；２０１１—１０—１１修回 作者简介：胡文，男，１９６７年生，硕士，高级工程师。研究方向：水污染治理。Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｗ４１９＠２６３．ｎｅｔ －４６・ ２０１１年第４期 表１煤矿废水进水水质 指标 ｐＨ 胡文，等：石灰中和沉淀法处理煤矿酸性废水的工程应用 数值 ２～３ ２０ｏ ３００ ２０ ２工艺设计 针对以上处理要求，设计处理工艺流程如图１。 由于该工程的处理指标主要是ｐＨ、ＳＳ、Ｆｅ、Ｍｎ ＳＳ／（ｍｇＪＬ） ＴＦｅ／（ｍｇ／Ｌ） ＴＭｎ／（ｍｇ／Ｌ） ４个指标，所以在工艺处理中选用石灰作为中和沉 淀剂。其优点是工艺简单、操作方便，出水ｐＨ值能 设计出水水质应达到ＧＢ ２０４２６－－２００６￣煤炭工 达到标准，除铁效率比石灰石中和法高…。在利用 业污染物排放标准》和ＤＢ ５２／１２－－１９９９《贵州省环 石灰调节ｐＨ至９左右后，进行鼓风曝气，将二价铁 境污染物排放标准》一级标准（表２）。 的羟基络合物氧化为三价铁的羟基络合物，三价铁 表２设计出水水质 羟基络合物不稳定，容易在水中进一步水解，反应中 指标 数值 Ｈ：Ｏ分子中的Ｈ 不断被释放，因而使ｐＨ下降 Ｊ。 ｐＨ ６～９ 三价铁的羟基络合物可不断形成多核络合物，直至 ＳＳ／（ｍｇ／Ｌ） ≤５０ ＴＦｅ／（ｍｇ／Ｌ） ≤１ 形成稳定的氢氧化铁沉淀，除铁除锰净化器对二沉 ＴＭｎ／（ｍ Ｌ） ≤４ 池出水中残留的铁锰做进一步的处理。 早… ｌ风机ｌ ｌ ｌ Ｉ － ● 除 铁 煤 网 曝气 絮凝 放 叫Ｉ池仉． ｌ 氧 －化 －－－一－ 反 －应 －— 沉 －次 淀 ——◆ 水 －・间中 泵池 ＿ 锰除 净 Ｉ．．．．．．．．．＿＿Ｊ 池 池 池 化 ＿ｒ＿ 器 Ｉ 污泥 ：ｉ 污泥浓缩池 Ｆ 一叫厢式压滤机 卜－－ 注： 污水：—＋空气： －。 药剂：一’◆污泥：一 图１工艺沉程 ３ 工程处理情况 厂定员 人。处理每吨废水运行费用为 ３・ 工程于２０１果０年１１月７日建成并通水调试忙 日 廿 ＊、鬲 田冲经 ， ４结果讨论 ，一 一一。 过两周的工程调试及试运行，处理后出水达到设计 （１）在处理过程中石灰的作用有三个：中和ｐＨ 标准。调 及试运行期间水质情况如表３。 值；生成铁的氢氧化物沉淀；生成硫酸钙沉淀。由于 工程调试开始时于废水中加入的石灰量为 硫酸钙的溶度积远远大于氢氧化铁、氢氧化亚铁的 １．２ ｋｇ／ｍ。，结果出水ｐＨ偏高，超过了出水标准， 溶度积（其溶度积分别为：１．９６×１０～、１．１×１０ 。、 经调整石灰加入量为１．０ ｋｇ／ｍ 后，ｐＨ控制在 １．６４×１０ ），故在该处理工艺中石灰主要是中和 ６～９之间。出水总铁、总锰质量浓度平均值均在ｐＨ值，同时生成铁的氢氧化物沉淀，故其消耗量不 １．０ ｍｇ／Ｌ以下，总铁、总锰平均去除率分别为 是很大。 ９９．７６％和９１．０７％。 （２）该工程中废水的硫酸根离子浓度为 ３．２运行费用 １ ６００ ｍｇ／Ｌ左右，在处理后ｐＨ为８．５时，硫酸根离 处理过程中于每吨废水投加石灰粉１ ｋｇ、聚丙 子的去除率仅为１５％，所以硫酸钙的生成量并不 烯酰胺（ＰＡＭ）３ ｇ；电费单价按０．７ （ｋＷ・ｈ）计 多。工艺设计中应该充分考虑对污染指标的去除要 算。满负荷运行时每天耗电量为４ ７６０ ｋＷ・ｈ；污 求，如果仅要求对铁锰进行处理 选用石灰作为中和 ．４７． ２０１１年第４期 环保科技 Ｖｏ１．１７ Ｎｏ．４ ２］龚书椿，陈应新，韩玉莲，等．环境化学［Ｍ］．上海：华东 沉淀剂是比较合适的；如果需要对硫酸根、铁锰同时 ［进行处理，应先用石灰石消耗煤矿酸性废水中绝大 步去除铁锰等污染物质 Ｊ，这样运行费用相对较 （３）针对酸性煤矿废水处理工程的设计，应分 析检测废水中的总铁及亚铁浓度，亚铁的多少决定 了鼓风曝气量的参数设计，所以废水中亚铁浓度是 工艺设计中比较重要的水质指标。 （４）由于利用石灰对该类废水进行中和沉淀产 生的沉淀物量较大，其固体负荷较高，所以对沉淀池 工的细节要求较高，否则将造成沉淀效率的降低，从 而影响出水水质，严重时不能保证水质达标。 师范大学出版社，１９９１：２１０． 部分游离态Ｈ：ｓＯ ，然后再用石灰或石灰乳中和，进 ［３］张宗新，刘心中，董凤芝．煤矿酸性废水处理方法研究 一［Ｊ］．淄博学院学报：自然科学与工程版，２０００，２（３）：３０ —３１． 低。 ０●００●Ｏｏ●ｏｏ●Ｏｏ●ｏ０●Ｏ０●Ｏ０●ｏＯ●００●Ｏ０●０ （上接第４０页） ［６］贾振邦，周华．应用污泥负荷指数法评价太子河沉积物 中重金属污染［Ｊ］．环境科技，１９９２，１２（６）：５５—６１． ［７］冯慕华，龙江平，喻龙，等．辽东湾东部浅水区沉积物中 重金属潜在生态评价［Ｊ］．海洋科学，２００３，２７（３）：５２— ５６． 贾晓平，林钦，等．近岸海域底质重金属生态风 的表面负荷以及进出水布水均匀性等工程设计及施 ［８］甘居利，险评价初步研究［Ｊ］．水产学报，２０００，２４（６）：５３３—５３８． ［９］Ｆｅｍａｎｄｅｓ Ｈ Ｍ．Ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ：ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｄｉａｇｅｎｅｔｉｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ （５）该工程处理的废水属于酸性较强、铁锰超 标较重的煤矿废水，在贵州省煤矿行业具有普遍性， ｉｎ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｉｎ ｂｏｔｔｏｍ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎ－ ｍｅｎｔｌａ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，１９９７，９７（３）：３１７—３２５． 工程从设计到实施都较好地满足了处理标准的需 ［１０］黎彤．地球和地壳的化学元素丰度［Ｍ］．北京：地质出 要，通过专业的调试后，较好地控制了运行费用，使 版社，１９９０：１Ｏ一２９． 该工程在煤矿酸陛废水处理应用中具有较好的工程 ［１１］邵丰收，周皓韵．河南省主要元素的土壤环境背景值 示范作用。 ［Ｊ］．河南农业，１９９８（１０）：２８． ［１２］陈丽莎，陈志良，肖举强，等．湘江流域长株潭段底泥重 参考文献 金属污染评价［Ｊ］．安微农业科技，２０１１，３９（８）：４６０３— ４６０５． ［１］孟君．煤矿酸性废水处理研究进展［Ｊ］．贵＇）Ｈ＇ｆｔ，３ｚ，２００９， ３４（２）：５０—５１． ・４８・
