酸性矿井废水处理方法

　　采矿作业确实会产生相当大的废物和污染，其中酸性矿井排水(AMD)是造成这种污染的重要因素之一。酸性矿井排水主要由硫化矿物中的黄铁矿(FeS2)氧化引起，当黄铁矿暴露于空气和水中时，会发生化学反应生成硫酸和铁(II)离子，这一过程常被某些细菌加速。酸性矿井排水不仅对环境有严重的影响，还会污染地表水和地下水，损害水生生物，并破坏基础设施。高浓度的金属离子如铅、铜、锌等也可能威胁人类健康。此外，酸性矿井排水具有持久性和破坏性，可能持续数百年至数千年，即使采矿停止，其影响仍然存在。废弃矿山中常见的水质问题包括酸性矿井排水、碱性矿井排水和金属矿井排水。其中，酸性矿井排水是最常见的水质问题，因为它由高浓度的重金属与高度酸性的水混合形成。如果矿井中的水含有含硫金属，就会发生化学反应，产生硫酸，这种液体可能具有剧毒，并可能对动物、植物和人类造成有害影响。

　　酸性矿井排水包括从煤矿或金属矿中流出的高酸性水。 由于岩石风化过程，它在某些环境中自然发生。 然而，由于地球上的大规模扰动，它可能会恶化，这就是为什么这个问题在采矿中很常见。 其他地球经常受到干扰的区域包括分区、交通走廊和建筑工地。在所有这些地点都可能存在 酸矿的排水系统。 也可以用从洗煤场、煤废料头、煤炭处理设施和煤炭库存中排放的液体进行酸性矿井排水。 这种水酸性，被认为是酸性矿井排水，即使它不是来自矿井。 在这些水域中普遍存在的有毒金属包括铁和铜。 当你将这些金属与低pH值结合使用时，水可能会对水生环境造成损害。 废弃或活动矿井产生的酸性排放长期以来被称为酸性矿井排放。 自20世纪80年代以来，这种受污染的水一直被称为：

酸岩排水

空穴排水

矿业影响水

　　酸性岩石排水是在20世纪80年代引入的，目的是指来自活跃或废弃矿山以外的酸性排水。 如果水不是酸性的，但仍然含有高浓度的溶解金属，则可以称为受采矿影响的水或中性矿井排水。 然而，酸性矿井排水是该物质被广泛接受的术语。

　　地下采矿通常发生在地下水位以下，这意味着需要定期抽水以防止洪水的发生。一旦矿井被废弃，抽水停止，导致水淹没矿井，从而引发酸性矿山排水问题。酸性矿山排水(AMD)主要来源于金属硫化物矿物的氧化，这些矿物在暴露于水和空气后会生成酸性水。此外，煤屑、矿山废石场和尾矿堆也是酸性矿山排水的重要来源。酸性矿山排水的形成过程包括硫化物矿物(如黄铁矿FeS2)的氧化，这一过程可能受到细菌的催化作用，加速金属离子的分解。由于金属矿中的矿石通常是硫化物矿物，这些矿山可以产生高酸性的排放物。检测到酸性矿井排水的时间因矿山而异，可能在矿井开始后的两到五年内被发现，但有时问题可能持续数十年而不被发现。即使被发现，酸性排水也可能持续数十年，成为长期的环境问题。酸性矿山排水不仅限于采矿活动，还可能在非采矿的土地扰动中发生，例如施工或某些自然环境中。这种排水对环境具有严重威胁，改变接收水体的化学特性，污染并影响水生生态系统，并导致多种金属溶解，这些金属在低pH值下可能在水中达到不可接受的浓度。因此，酸性矿山排水是一个全球性问题，导致流域生态破坏和人类水源被硫酸和重金属污染。解决这一问题需要采取有效的防控措施，如精准排查识别、分级分区开展防控等。

　　酸性矿井排水确实会导致附近水域的pH水平大幅下降，甚至可能达到-3.6的极度酸性水平，对环境造成严重威胁。这种酸性水具有很强的腐蚀性，能够损坏电器和铜管，并且如果进入环境，会对植物和动物的生命造成危害。此外，饮用酸性水会导致多种健康问题，包括恶心、器官损伤等。酸性矿井排水液中的微生物能够在接近零的pH值环境中生存，并且当水从酸性池中蒸发时，可能会导致负pH值，从而增加氢离子浓度。近50%的煤矿排放量的pH值低于5.0。酸性矿井水因其酸度大，会腐蚀矿山设备、铁轨和机电设备，降低井下混凝土及木质结构物的强度，危害工人生命安全。酸性矿井排水不仅对环境和生态系统有极大的破坏作用，还对人体健康构成威胁。因此，必须采取有效的措施来处理和控制酸性矿井排水，以减少其对环境和人类健康的负面影响。

　　可用于去除酸性矿井排水系统中的金属的许多不同的处理方法可以分为被动处理方法和主动处理方法。 一种被动处理系统处理废水而不需要电力，这使它们比主动处理系统更便宜。 在大多数情况下，它们也需要更少的维护。 你所使用的确切的被动处理方法取决于水的化学性质。 被动处理系统相对现代，被设计用于使用石灰石或硫酸盐还原细菌来沉淀金属和中和酸性。 它们可以被称为生物反应器或湿地。 主动系统的一个例子是水处理设施。 被动处理和主动处理的主要区别在于，主动系统可以使用烧碱、水合石灰、氨和其他危险化学品。 被动处理系统更适合于环境，并允许在酸性矿井排水过程中发生自然的生物和化学反应。 一种常见的活性处理是石灰中和，涉及高密度污泥过程中的石灰沉淀。 石灰物质的浆液被放入一个大罐中，容纳酸性矿井排水。 该技术的目的是将水的pH值增加到9.0左右。 在这个pH水平上，大多数有毒金属会不溶并有效沉淀。 另一种有效的治疗方法是硅酸钙中和，它去除游离氢离子以增加pH水平。 被动处理的一个例子涉及到人工湿地系统。 这种溶液在20世纪80年代首次开发出来，用于酸性矿井排水。 在水经过石灰石处理过程的中和后，湿地将获得接近中性的水。 由于水处于接近中性的pH值，因此会发生金属沉淀。 这种沉淀会产生硫化物。 水中的厌氧细菌能够将硫酸盐离子直接转化为硫化物离子。 这些离子随后会与金属离子结合在一起，金属离子从溶液中沉淀出来。 采用人工湿地处理方法的主要好处是它的价格非常低廉。

　　如前所述，酸性矿井排水系统的pH水平可降至-3.6。 当水从酸性池中蒸发时，水中的氢离子量会增加，使pH为负值。 一旦酸性矿井排水达到pH值3.0或以上，可溶性铁离子可沉淀为氢氧化铁，即黄橙色固体。 这些沉淀物会导致水变色，并会窒息在河床上发现的动植物的生命。 当这一过程发生时，会产生更多的氢离子，从而导致pH水平下降。 酸性矿井排放通常由高水平的有毒金属和低水平的半金属离子组成，其中包括从锰到铅的所有物质。 重金属只能溶解在低ph值的水中。 由于在酸性矿井排水系统中存在高浓度的金属硫化物，因此pH水平总是较低。 酸性水也可以通过植物分解、酸雨和岩层等来源产生。

　　如果酸性矿井排水进入当地的供水系统，它可能会导致一系列严重的健康并发症，包括从神经系统损伤到高血压。 当一个人消耗含有有毒重金属含量升高的水时，他们的健康会在短时间内显著恶化，这就是为什么一开始就防止酸性矿井排水很重要。 在选择一个矿山之前，可以进行地球化学评估，以确定是否可能进行酸性矿山排水及其可能产生的影响。 目前，科学家们正在探索酸性矿井排水系统，以确定是否有任何独特的土壤细菌可以适应新的药物发现。 由于土壤微生物已被用于创造有效的药物几十年了，人们认为极端环境是未来研究的丰富来源。