矿山废水的处理与利用.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,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,第二章 矿山废水的处理与利用,1,.,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,m,3,以上，大部分矿区的吨煤排水量约为,24 m,3,2,.,二 矿山废水来源,（一）矿井水,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。,断层破碎带是地下水的通道和汇集带，沿断层破损带可沟通各个含水层，并与地表水发生水力联系，形成断层水,前期生产形成的采空区及废弃巷道，由于长期停止排水而汇积的地下水。,来源：,3,.,镉与含羟基、氨基、巯基的蛋白质分子结合，能使许多酶系统受到抑制，从而影响肝、肾器官中酶系统的正常功能。,二 矿山废水来源,（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。,铀矿石的开采和冶炼加工中产生带有天然放射性元素，如铀、镭等的废渣和尾矿等固体废物。,4,.,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。,（,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,5,.,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。,6,.,三 矿山废水的特点,矿井废水的特点,全国煤矿年排矿井水约,45,亿吨，一般吨煤排放,2.5m,3,矿井水。,选矿方法,处理,1t,矿石（原矿石）废水排放量,浮选法,3.54.5t,浮选,-,磁选,6-9t,全国外排矿井水的利用率不足,23%,，远低于发达国家的,80%,利用率。,7,.,三 矿山废水的特点,主 要 污 染 物,碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素等。,Hg,、,Cd,、,Pb,、,Cr,、,Cu,的化合物，放射性元素及砷、氟、氰化物等。,8,.,（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。,四 矿山废水污染的危害,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”。,9,.,10,.,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。,11,.,赣州开采稀土污染严重，破坏,70%,以上的耕地,12,.,第二节 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。,环境标准,13,.,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。,一 地表水环境质量标准,14,.,类别,适用范围,类,源头水、国家自然保护区,类,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。,类,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。,类,一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区,类,农业用水区及一般景观要求水域,五类地表水水域功能,15,.,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。,二 煤炭工业污水排放标准,16,.,选矿废水污染物排放限值,序号,污染物,日最高允许排放质量浓度,/,（,mg/L,）（,PH,值除外）,现有生产线,新（扩、改）建生产线,1,pH,值,69,69,2,悬浮物,100,70,3,化学需氧量（,COD,Cr,）,100,70,4,石油类,10,5,5,总铁,7,6,6,总锰,4,4,以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。,17,.,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。,18,.,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,中和沉淀法,19,.,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。,反应方程式：,常用的硫化物：,Na,2,S,、,H,2,S,、,NaHS,、,FeS,等,20,.,21,.,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。,22,.,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,。,23,.,工艺流程,特点,一高三低：高效率、低投资、低运转费、低维持技术,24,.,作 业,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。,25,.,第三节 煤矿矿井水处理与利用,一 煤矿矿井水分类,26,.,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。,洁净矿井水,27,.,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。,高悬浮物矿井水,28,.,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,SO,4,2-,、,Cl,-,、,Ca,2+,、,K,+,、,Na,+,等离子,（,2,）呈中性或偏碱，带苦涩味，少数为酸性。,微咸水,100010000,mg/L,分类,：,咸水,1000050000,mg/L,高矿化度矿井水,29,.,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。,30,.,PH6.5,酸性矿井水,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。,31,.,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。,注意,：设专用输水管给予利用,二 洁净矿井水的处理与利用,32,.,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,50m,以下,85%,，平均密度,1.2-1.3g/cm,3,三 含悬浮物矿井水的处理与利用,水质特征,名称,粘土,砂石,石英,湿细沙,三合土,无烟煤,焦煤,密度,1.91,2.20,2.65,1.90-2.10,2.41,1.60,1.30,有关物料的比重（单位：,g/cm,3,）,33,.,处理工艺,井下水仓,调节池,过滤池,澄清池,清水池,浓缩池,提升泵站,压滤机,水塔,生活饮用水,外运,流 程 一,矿井水,消毒,加药,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。澄清池就是完成上述三个过程与一体的专门设备。,34,.,井下水仓,调节池,沉淀池,反应池,过滤池,浓缩池,提升泵,压滤机,清水池,生活饮用水,外运,流 程 二,消毒,加药,35,.,含盐量大于,1000mg/L,主要来源于,SO,4,2-,、,Cl,-,、,Ca,2+,、,K,+,、,Mg,2+,、,HCO,3,-,、,Na,+,等离子,四 高矿化度矿井水的处理与利用,水质特征,36,.,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,脱盐方案,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。,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。,37,.,原液,38,.,工艺流程,高矿化度矿井水,地面蓄水池,砂滤池,沉淀池,活性炭过滤池,反应池,电渗析,投药,清水池,用户,消毒剂,除去水中有机物，降低色度,39,.,40,.,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,1010,4,m,。,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。,41,.,42,.,43,.,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,0.810,4,1.010,4,m,3,/d,。二期改、扩建工程投产后，将达到,2.210,4,m,3,/d,。生活、生产综合用水量为,6.610,3,m,3,/d,，其中工业用水量,3.810,3,m,3,/d,，生活用水量,2.810,3,m,3,/d,，,硫酸盐含量,2252.7mg/L,案例,44,.,工艺流程,过滤器,反渗透器,贮水箱,淡水,预处理后 矿井水,泵,浓缩水,45,.,当电导率为,4050S/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%,。,实验结果,46,.,类 型,主要方法,关键问题,洁净矿井水,悬浮物矿井水,高矿化度矿井水,酸性矿井水,收集、提升、消毒,混凝、沉淀、过滤、消毒,去除悬浮物、脱盐,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,47,.,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、选择污染度小的选矿方法,第五节 矿井水的综合利用,48,.,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,49,.,思考题,矿井水处理后，主要应用有哪些？,50,.,本 章 完,51,.,