第三章 矿山水污染及其防治(PPT97).ppt
第三章 矿山水污染及其防治,水是人类生活和生产活动中不可缺少的物质资源。按其用途可把用水分为：生活用水、工业用水、农业用水、渔业用水、观赏用水及航运用水。其中需经提升、输送、净化等工序而后才能使用，并在使用后又排放到自然界去的水，主要为生活用水和工业用水。这种在使用过程中由于丧失了使用价值而被废弃外排的水，称为废水。,第三章 矿山水污染及其防治,根据污浊程度的不同，废水分为净废水和浊废水两大类。前者是人们生活过程中排出的废水（主要包括废便水、浴洗水和冲洗水）；后者是工业生产中排出的废水。此外，由城镇排出的废水，叫做城市废水，其中既包括生活污水也包括工业废水。根据污染物类别的不同，废水可分为有机废水和无机废水两种。前者主要含有有机污染物，相当一部分具有生物降解性；后者主要含无机污染物，无生物降解性。,第三章 矿山水污染及其防治,根据毒物的种类不同，还可把废水分为含酚废水、含汞废水等。应当指出，“含汞废水”仅表明其中主要毒物是汞，并不意味着其中汞的含量最多，或者汞是唯一的污染物。此外，还可根据产生废水的工业部门或生产工艺来命名。例如，焦化厂废水和食品厂废水，电镀废水和冷却废水。,第三章 矿山水污染及其防治,对人类生存来说，水是仅次于空气的最必需的物质，然而普通的老百姓并没有意识到水污染给人类健康所带来的长远性的危害，在如何饮用水健康的知识上也没有太多了解。世界卫生组织(WHO)统计数据表明:因饮水不洁而死亡的人数每天达5万人，世界上80的疾病都来自有问题的水。,第三章 矿山水污染及其防治,人类的活动会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中，使水受到污染。目前，全世界每年约有4200多亿立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5万亿立方米的淡水，这相当于全球径流总量的14%以上。,第三章 矿山水污染及其防治,一些采矿行业对水资源的破坏不容忽视，如煤炭开采中每采一吨煤要排漏088立方米水，按年采煤3亿吨计算，每年仅因采煤损失地下水资源高达25亿立方米，并对地下水体地质构造造成极大的破坏。又如，无限度的乱砍乱伐，造成植被严重破坏，对水土保湿及水资源的地表埋藏也会造成一定的影响。,第三章 矿山水污染及其防治,图3-1 水污染的水华现象,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 水体指水的集合体。是地表水圈的重要组成部分，是以相对稳定的陆地为边界的天然水域，包括江、河、湖、海、冰川、积雪、水库、池塘等，也包括地下水和大气中的水汽。地球上的总水量为13.86亿Km3,其中淡水为0.35亿Km3,占总水量的2.53%,而可利用的水量为400多万Km3，占总水量的0.3%。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 我国水资源约为2680km3/年，居世界第4位，河川的径流总量排在世界第6位，而人均径流量为2530m3,为世界人均的1/4，居世界第88位。我国水资源在时间分配和空间分布上也很不均匀，长江流域及以南地区，水资源占全国的80%以上，耕地只占36%，而长江以北地区，水资源占18%,耕地却要占64%。在时间分配上，约70%左右的雨水集中在夏秋季的3-4个月内，且以暴雨为主。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 水体污染是指一定量的污水、废水、各种废弃物等污染物质进入水域，超出了水体的自净和纳污能力，从而导致水体及其底泥的物理、化学性质和生物群落组成发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统和水体的功能，从而降低水体使用价值的现象。造成水体污染的因素是多方面的：向水体排放未经过妥善处理的城市生活污水和工业废水；施用的化肥、农药，和随大气扩散的有毒物质通过重力沉降或降水过程而进入水体等。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 自然界中的水体污染，从不同的角度可以划分为各种污染类别。从污染成因上划分，可以分为自然污染和人为污染。自然污染是指由于特殊的地质或自然条件，使一些化学元素大量富集，或天然植物腐烂中产生的某些有毒物质或生物病原体进入水体，从而污染了水质。人为污染则是指由于人类活动（包括生产性的和生活性的）引起地表水水体污染。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 从污染源划分，可分为点污染源和面污染源。环境污染物的来源称为污染源。点污染是指污染物质从集中的地点排入水体。它的特点是排污经常，其变化规律服从工业生产废水和城市生活污水的排放规律，它的量可以直接测定或者定量化，其影响可以直接评价。而面污染则是指污染物质来源于集水面积的地面上（或地下），如农田施用化肥和农药，灌排后常含有农药和化肥的成分，城市、矿山在雨季，雨水冲刷地面污物形成的地面径流等。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 从污染的性质划分，可分为物理性污染、化学性污染和生物性污染。物理性污染是指水的浑浊度、温度和水的颜色发生改变，水面的漂浮油膜、泡沫以及水中含有的放射性物质增加等；化学性污染包括有机化合物和无机化合物的污染，如水中溶解氧减少，溶解盐类增加，水的硬度变大，酸碱度发生变化或水中含有某种有毒化学物质等；生物性污染是指水体中进入了细菌和污水微生物等。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、；硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因此，化学需氧量（COD）又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 BOD（Biochemical Oxygen Demand的简写）：生化需氧量或生化耗氧量。表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。它说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。其单位ppm成毫克/升表示。其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净为了使检测资料有可比性，一般规定一个时间周期，在这段时间内，在一定温度下用水样培养微生物，并测定水中溶解氧消耗情况，一般采用五天时间，称为五日生化需氧量，记做BOD5。数值越大证明水中含有的有机物越多，因此污染也越严重。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净生化需氧量的计算方式如下：BOD（mg/L）=（D1-D2）/P D1：稀释后水样之初始溶氧（mg/L）D2：稀释后水样经 20 恒温培养箱培养 5 天之溶氧（mg/L）P=【水样体积（mL）】/【稀释后水样之最终体积（mL）】生化需氧量和化学需氧量比值能说明水中有机污染物有多少是微生物所难以分解的。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 污染物投入水体后，使水环境受到污染。污水排入水体后，一方面对水体产生污染，另一方面水体本身有一定的净化污水的能力，即经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态，并在微生物的作用下进行分解，从而使水体由不洁恢复为清洁，这一过程称为水体的自净过程(self-Purification of water body)。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 有机的自净过程，一般分为三个阶段。第一阶段是易被氧化的有机物所进行的化学氧化分解。该阶段在污染物进入水体以后数小时之内即可完成。第二阶段是有机物在水中微生物作用下的生物化学氧化分解。该阶段持续时间的长短随水温、有机物浓度、微生物种类与数量等而不同。一般要延续数天，但被生物化学氧化的物质一般在5天内可全部完成。第三阶段是含氮有机物的硝化过程。这个过程最慢，一般要延续一个月左右。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 废水或污染物一旦进入水体后，就开始了自净过程。该过程由弱到强，直到趋于恒定，使水质逐渐恢复到正常水平。全过程的特征是：1）进入水体中的污染物，在连续的自净过程中，总的趋势是浓度逐渐下降。2）大多数有毒污染物经各种物理、化学和生物作用，转变为低毒或无毒化合物。3）重金属一类污染物，从溶解状态被吸附或转变为不溶性化合物，沉淀后进入底泥。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 4）复杂的有机物，都能被微生物利用和分解。先降解为较简单的有机物，再进一步分解为二氧化碳和水。5）不稳定的污染物在自净过程中转变为稳定的化合物。6）在自净过程的初期，水中溶解氧急剧下降，到达最低点后又逐渐恢复正常水平。7）进入水体的大量污染物，如果是有毒的，则生物不能栖息，水中生物种类和个体数量就要随之大量减少。,第三章 矿山水污染及其防治,3.1 水体、水体污染和水体自净 随着自净过程进行，有毒物质浓度下降，生物种类和个体数量也逐渐随之回升，最终趋于正常生物分布。进入水体大量污染物中，如果含有机物过高，那么微生物就可以利用丰富的有机物为食料而迅速的繁殖，溶解氧随之减少。随着自净过程的进行，使纤毛虫之类的原生动物有条件取食于细菌，则细菌数量又随之减少；而纤毛虫又被轮虫、甲壳类吞食，使后者成为优势种群。有机物分解所生成的大量无机营养成分，如氮、磷等，使藻类生长旺盛，藻类旺盛又使鱼、贝类动物随之繁殖起来。,第三章 矿山水污染及其防治,3.2 矿山废水的形成 矿井水主要由伴随矿井开采而产生的地表渗透水、岩石孔隙水、矿坑水、地下含水层的疏放水、以及井下生产防尘、灌浆、充填污水，选矿厂和洗煤厂污水是矿山废水的主要来源。通常，矿井水pH值在78之间，属弱碱性。但是含硫的矿井水，大都是酸性水。在含硫矿井，由于矿石或围岩及含硫煤中含有硫化矿物。这些矿物经氧化、分解并溶解在矿井水中，形成酸性水。尤其在开采巷道中，在大量渗入地下水和良好的通风条件下，为硫化矿物的氧化、分解提供了极为有利的环境。,第三章 矿山水污染及其防治,3.2 矿山废水的形成 地下开采尤其是水力采煤、水沙充填采矿法排放的污水是不可忽视的。据统计，若不考虑回水利用，每产1t矿石，废水排放量为1m3左右；生产1t原煤约从井下排出废水0.510m3不等，最高可达60m3。而且有些矿山关闭后，还会有大量的废水继续污染矿区环境。并且矿山废水引起的影响范围远远超出矿区本身。,第三章 矿山水污染及其防治,3.2 矿山废水的形成 矿井水污染可分为矿物污染、有机物污染和细菌污染。在某些矿山中还存在放射性物质污染和热污染。矿物污染有砂、泥颗粒、矿物杂质、粉尘、溶解盐、酸和碱等；有机物污染有煤炭颗粒、油脂、生物生命代谢产物、木材及其它物质的氧化分解产物。以及受开采、运输过程中散落的粉矿、煤粉、岩粉及伴生矿物的污染，水体呈灰黑色、浑浊、水面浮有油膜。水质分析检验结果，化学耗氧量大，细菌总数和大肠菌群含量大，如未加处理，任其长期外排，对环境会产生一定的不良影响。,第三章 矿山水污染及其防治,3.2 矿山废水的形成 酸性矿山废水是含硫化物矿物的矿床在开采过程中被氧化而产生的pH小于6.5的矿山废水，其pH一般为3.06.5，总酸度高。我国的酸性矿井水主要分布在开采硫化物矿物的金属矿山和煤矿，在矿井水总数中，大约有10的水是酸性水。酸性矿井水不仅腐蚀井下排水设备及其他开采设备，造成经济损失，而且影响井下工人的身体健康；酸性矿井水中某些重金属离子的浓度随酸度增高而增加，毒性也增大，对生物产生潜在危害。,第三章 矿山水污染及其防治,3.2 矿山废水的形成 据资料报道，德兴铜矿的酸性矿山废水含高浓度的铁、铝、铜等金属，在排放入附近的大坞溪与乐安河后，导致河水水质恶化，水生生态环境受到严重污染。大坞溪因重金属离子增加，河水呈棕色，鱼虾绝迹，最终成为废水沟。同时，使用未经处理的酸性矿井水灌溉时，可破坏土壤的团粒结构，影响农作物产量。因此，酸性矿井水必须进行处理方可排放。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物 根据对环境造成危害的不同，废水中的污染物可大致分为以下几个类别：固体污染物、需氧污染物、毒性污染物、营养污染物、生物污染物、感官污染物、酸碱污染物、油类污染物、热污染物及其它污染物等。除pH、温度、细菌总数及大肠菌群数、臭味及色度、浊度、放射性物质外，其余污染指标的单位均用mg/L。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物（一）、固体污染物 固体污染物在常温下呈固态，它分无机物和有机物两大类。固体物质在水中有三种分散状态：溶解态（直径小于1 nm）、胶体态（直径介于1100nm）、悬浮态（直径大于1000nm）。此外，水质分析中把固体物质分为两部分：能透过滤膜或滤纸的叫溶解固体（DS）；不能透过者叫悬浮固体或悬浮物（SS），两者合称总固体（TS），或总固形物。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物 比重大于的沉入水底，小于的浮于水面。通常把前者叫做沉降性悬浮物，后者叫做漂浮性悬浮物。沉降性悬浮物中能在技术操作（一般不大于小时）内用标准沉降管沉降分离的，叫可沉物（其颗粒大体在10m左右）；难于沉降分离的，叫难沉物。溶解固体（DS）中的胶体是造成废水浑浊和色度的主要原因。少数废水含有很高的溶质（主要为无机盐类），对农业和渔业有不良影响,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物（二）、需氧污染物 能通过生物化学（个别情况下还有化学）的作用而消耗水中溶解氧的化学物质，统称为需氧污染物。无机的需氧污染物为数不多，主要有Fe、Fe2+、NH4+、NO2-、S2-、SO32-、CN-等。绝大多数需氧物是有机物，因而在特定情况下，需氧物即指有机物。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物 绝大多数有机物（主要是天然的）为需氧物，但也有一部分有机物不是需氧的。前者称为可生化有机物，后者称为非生化有机物。可生化有机物被微生物分解利用的难易程度不同，因而又分为难降解有机物和易降解有机物。BOD5和COD的比值是衡量废水可生化性（即可进行生化处理）的一项重要指标，比值愈高，可生化性愈好，一般认为，该值大于0.3即宜进行生化处理,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物（三）、毒性污染物 废水中能对生物引起毒性反应的化学物质，称为毒性污染物，简称为毒物。工业上使用的有毒化学物质已超过10000种，因而已成为人们最关注的污染物类别。大多数毒物的毒性与浓度和作用时间有关，浓度越大，作用时间越长，致毒后果愈严重。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物毒物对生物的效应有急性中毒和慢性中毒两种。急性中毒的初期效应十分明显，严重时可导致死亡。毒物对鱼类的急性中毒量，通常以半数死亡浓度TLM表示，即在24h或48h内使供试鱼类50%致死的毒物浓度。慢性中毒的初期效应很不明显，但长期积累可引起突变、致畸、致癌、致死，甚至引起遗传性畸变。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物 废水中的毒物有三大类：无机化学毒物、有机化学毒物、放射性物质。（1）无机化学毒物 无机化学毒物分为金属和非金属两类。金属毒物主要为重金属（比重大于45）。废水中的重金属主要是汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、钴、锰、钛、钒、钼、锑、铋等，特别是前几种危害更大。在轻金属中，铍是一种重要的毒物。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物 甲基汞能大量积累于大脑中，引起乏力、末梢麻木、动作失调、精神混乱、疯狂痉挛；六价铬中毒时能使鼻膈穿孔，皮肤及呼吸系统溃疡，引起脑膜炎和肺癌；铬中毒时引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形；铅中毒时引起贫血、肠胃绞疼、知觉异常、四肢麻痹；镍中毒时引起皮炎、头疼、呕吐、肺癌和鼻癌。锌中毒时能损伤胃肠等内脏，抑制中枢神经，引起麻痹。铜中毒时引起脑病、血尿和意识不清等。铍中毒能引起急性刺激，招致结膜炎、溃疡、肿瘤和肺部肉芽肿大（铍肺病）。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物 作为毒物，重金属具有以下特点：（）其毒性以离子状态存在时最为严重，故通常称重金属离子毒物；（）不能被生物降解，有时还可被生物转化为更毒的物质（如无机汞被转化为烷基汞）；（）能被生物富集于体内，既危害生物，又能通过食物链危害人体。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物 重要的非金属毒物有砷、硒、氰、氟、硫（S2-）、亚硝酸根离子等；砷中毒时能引起中枢神经紊乱，诱发皮肤癌等；硒中毒时能引起皮炎、嗅觉失灵、肿瘤；氰中毒时能引起细胞窒息、组织缺氧、脑部受损等，最终可因呼吸中枢麻痹而导致死亡；氟中毒时能腐蚀牙齿，引起骨骼变脆或骨折；硫中毒时，引起呼吸麻痹和昏迷，最终导致死亡；亚硝酸盐能使幼儿产生变性血红蛋白，造成人体缺氧，亚硝酸盐还具有强烈的致癌作用。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物 2000年1月27日福建闽江上游沙溪河段边某农药厂乐果车间生产线发生事故，大量三甲基二硫代磷酸酯泄漏，该农药毒性很大，大鼠口服半致死剂量为15毫克/公斤，为剧毒品，鱼类大量死亡，河中漂着1000吨死鱼，让人看着害怕。农药顺流而下几十公里，一直污染到三明市。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物 我国50年大庆庆典之际，北京某县某运输剧毒化学品氰化钾的车辆翻到湖中，惊动了中央。立即派人做了妥善处理，对渗漏到湖中的氰化钾进行围追堵截，最终没有造成人畜伤亡。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物（2）有机化学物 这种毒物种类繁多，在水质标准中规定的有机化学毒物有：挥发酚、苯并蓖、DDT、六六六等。酚有蓄积作用，使细胞蛋白质变性和沉淀，刺激中枢神经系统，降低血压和体温，麻痹呼吸中枢；苯并蓖使众所周知的致癌物；多氯联苯能引起骨节肿胀、全身性皮疹、肝损伤等，并有致癌作用；有机农药分有机氯、有机磷和有机汞三大类。有机氯（的毒性大、稳定性高。DDT能蓄积于鱼脂中，可高达12500倍，使卵不能孵化。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物（四）放射性物质放射性是指原子裂变而释放射线的物质属性。对人体有危害的电离辐射有X射线、射线、射线、射线及质子束等，射线通过物质时会产生离子。废水中的放射性物质一般浓度较低，只要引起慢性辐射和后期效应，如诱发癌症（白血病），对孕妇和胎儿产生损伤，缩短寿命，引起遗传性伤害等。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物（五）营养性污染物 氮和磷是植物和微生物的主要营养物质。氮和磷的浓度0.2和0.02mg/L时，会引起水体的富营养性变化，促使藻类大量繁殖，在水面上聚集成大片的水华（湖泊）或赤潮（海洋）。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物（六）生物污染物生物污染物主要是指废水中的致病性微生物及其它有害的有机物。例如，生活污水中可能含有能引起肝炎、伤寒、霍乱、痢疾、脑炎的病毒和细菌以及蛔虫卵和钩虫卵等，水质标准中的卫生学指标有细菌总数和总大肠菌群两项，后者反映水体中受到动物粪便污染的状况。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物（七）感官污染物废水中的异色、浑浊、泡沫、恶臭等现象能引起人们感官上的极度不快。各类水质标准中，对色度、臭味、浊度、漂浮物等水质指标作了相映的规定。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物（八）酸碱污染物 酸碱污染主要是由进入废水的无机酸和碱造成，水质标准中以水质指标pH值反映其含量水平。酸性废水的危害主要表现在对金属及混凝土结构材料的腐蚀上。碱性废水易产生泡沫，使土壤盐碱化。各种动植物及微生物都有各自适应的pH值范围；pH值超过适应范围，都能抑制生化反应，造成危害，严重时导致死亡。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物（九）油类污染物油类污染物包括矿物油（石油）和动植物油中的液体部分。它们均难溶于水，粒径较大的分散油易聚集成片，漂浮于水面；粒径介于10010000nm的微小油珠易被表面活性剂和疏水固体所包围，形成乳化油，稳定地悬浮于水中。,第三章 矿山水污染及其防治,3.3 矿山废水的主要污染物（十）热污染 废水温度过高的危害，叫做热污染，其危害表现在：融化和破坏管道接头；破坏生物处理过程；危害水生物和农作物；加速水体的富营养化过程。反映热污染的水质指标为“温度”。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 废水处理的目的在于利用各种技术措施把各种形态的污染物分离出来,或将其转化为无害和稳定的物质,从而使废水得以净化。废水处理技术很多,根据作用原理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物处理法；按照处理过程中污染物质性质变化情况可概括分为分离法和转化法两大类。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 废水中污染物的组成相当复杂，往往需要采用几种技术方法的组合，才能达到处理要求。对于某种废水，具体采用哪几种技术组合，要根据废水的水质、水量、污染物特性、有用物质回收的可能性等，进行技术和经济的可行性论证后才能决定。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 防止地表水污染的主要措施为：禁止向水体排放油类、酸液、碱液及剧毒废液；禁止在水体清洗装贮过油类或毒物的车辆和容器；禁止将含有汞、镉、铬、砷、铅、氰化物、黄磷等的可溶性剧毒废渣向水体排放或不作防渗层而直接埋入地下；禁止向水体倾倒工业垃圾、生活垃圾或其它废弃物；不得在水体最高线以下的滩地和岸坡上堆放废弃物；禁止向水体排放带有放射性的废弃物和废水；不得向水体排放带有病原体而未经消毒的废水。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 防止地下水污染的主要措施为：禁止利用渗井、渗坑、裂隙和溶洞排放含毒废水和带菌废弃物；不得采用无防渗措施的沟渠池塘输送含毒或带菌废水；开采地下水时，应防止已被污染的潜水渗入地下水，并防止水质差异很大的各层地下水相互渗透；兴建地下工程设施或进行地下勘探及采矿时，应采取防护措施，防止地下水污染；人工回灌补给地下水时，不得恶化地下水质。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 废水水质控制方法可概括为以下三大类：（1）分离处理 通过各种外力的作用，使污染从废水中分离出来。一般说来，在分离过程中并不改变污染物的化学本质。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理（2）转化处理 通过化学的或生物化学的作用，改变污染物的化学本质，使其转化为无害的物质或可分离的物质，后者再经分离予以除去。（3）稀释处理 通过稀释混合，降低污染物的浓度，达到无害的目的。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 一、分离法 通过各种外力作用,使污染物从废水中分离出来,称为分离法。(一)沉淀法 在重力作用下,使废水中密度大于水的悬浮物下沉,进而从废水中除去,称为沉淀法。可分离水中原有悬浮固体,也可分离在废水处理过程中生成的次生悬浮体。,第三章 矿山水污染及其防治,第三章 矿山水污染及其防治,第三章 矿山水污染及其防治,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理(二)混凝法 混凝法是通过向废水中投入一定量的混凝剂,使废水中难以自然沉降的胶体状污染物和一部分细小悬浮物经脱稳、凝聚、架桥等反应过程,形成具有一定大小的絮凝体,然后通过沉淀分离使胶体状污染物得以与废水分离的方法。,第三章 矿山水污染及其防治,第三章 矿山水污染及其防治,第三章 矿山水污染及其防治,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理(三)浮力浮上法 借助水的浮力,使废水中密度小于或接近水、靠自身重力难以降解的细微颗粒污染物浮出水面而加以分离,称为浮力上浮法。根据污染物的性质和处理原理的不同,可分为自然浮上法、气浮法和药剂浮选法三种。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 1.自然浮上法 利用污染物与水之间的自然存在的密度差,让其浮升到水面并加以去除的方法,主要用于分离废水中直径较大的粗分散性可浮油粒.通常也可称为隔油。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 2.气浮法 利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附水中的污染物,使其随气泡浮升到水面而加以去除的一种处理方法,主要用于分离乳化油及疏水性细微悬浮固体。气浮法的关键是在水中通入或产生大量微细气泡。废水中处理用到的气浮法,按气泡产生方式不同,可分为充气气浮、溶气气浮和电解气浮三类。,第三章 矿山水污染及其防治,第三章 矿山水污染及其防治,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 3.药剂浮选法 在废水中加入浮选药剂,选择性地将亲水性污染物转变为疏水性污染物,从而有利其附着在微细气泡上,然后随气泡一起浮升到水面而加以去除地一种方法,其实质是浮选剂与气浮工艺相结合地过程。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理(四)离心分离 使废水在设备中高速旋转,由于污染物与废水质量不同,受的离心力也不同,借助离心力作用而从废水中分离出来。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理(五)过滤 利用过滤介质截留废水中悬浮物的方法,根据所用介质不同,可分为:1.筛滤 借助于格筛、筛网或滤管直接拦截水中悬浮固体的方法。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 2.粒状介质过滤 废水通过粒状滤料(如石英砂)床层时,其中悬浮物和胶体被截留在滤料的表面内部孔隙中,这种分离不溶性污染物的方法即为粒状介质过滤。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理(六)磁力分离 借助外加磁场作用,使废水中具有磁性的悬浮固体从废水中分离出来的方法,主要用于分离废水中呈离子态的重金属物质,以及废水中的有机物和磷酸盐等植物营养物。往往要经过预处理使待处理对象成为具有磁性的悬浮物后再进行高磁分离。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 二、有机污染物的生化转化处理(一)分类 利用微生物转化废水中污染物的方法,称为生化转化处理.根据参与作用微生物种类和供养条件,生化转化处理可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理(二)影响因素(1)pH 细菌最适宜的pH值为7.07.5,生物处理一般选择pH为69的弱酸性到弱碱性范围。(2)温度 好氧生物处理温度一般在1525,而厌氧生物处理控制在3035或5055。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理（3)营养物质 微生物所需要的营养物质除碳源外,还需要氮、磷和其他少许微量元素。一般在生物处理中应保证C:N:P=100:5:1。(4)有毒物质 某些毒物会影响微生物的代谢功能。(5)适当的空间。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理(三)好氧微生物处理法 在充分供氧条件下,借助好氧微生物或兼性微生物将有机污染物氧化分解成较简单无机物的处理过程.一部分有机物在微生物生命活动中被同化、吸收转化为微生物增殖部分；一部分被氧化分解成简单无机物,并释放能量供微生物生命活动的需要。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 1.活性污泥法 有机废水经过一段时间的曝气后,水中会产生一种褐色絮凝体,其中含有大量的活性微生物,主要由菌胶团细菌、原生动物和后生动物组成,这种污泥絮体就是活性污泥。活性污泥具有很强的吸附和氧化分解有机物能力,而且易于沉淀分离。活性污泥法就是以活性污泥为主体,利用其吸附凝聚和氧化分解作用来净化废水中有机污染物一种生物转化处理方法。,第三章 矿山水污染及其防治,图3-10 活性污泥曝气池,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 2.生物膜法 该法是使细菌等好氧微生物和原生及后生动物附着在某些物料载体上进行生长繁殖,形成生物膜,废水通过与生物膜接触,水中的有机污染物作为营养物被膜中生物摄取并分解,从而使废水得到净化。,第三章 矿山水污染及其防治,图3-11 有机废水生物转化处理一般流程,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理(四)厌氧生物处理法 在无氧条件下,利用兼性或厌氧生物将有机污染物转化为比较简单的无机物或有机物的处理过程。有机污染物的厌氧分解可分为两个阶段,第一阶段产酸菌将存在于废水中复杂有机物转化为较简单的有机物,例如酸和醇,第二阶段甲烷菌接着将简单有机物分解成甲烷和二氧化碳等。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 厌氧生物处理也相应的分为悬浮生长处理和附着生长处理法两大类.它具有能耗小、可回收资源、剩余污泥量少、生产的污泥稳定且易于处理等特点；由于存在处理时间长、对低浓度有机废水处理效率低等缺点,主要用于处理污泥及高浓度有机废水,应用受到限制。,第三章 矿山水污染及其防治,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 三、物理化学及化学转化法 一、中和法 酸性和碱性废水的处理，常用的就是中和法。用碱或碱性物质中和酸性废水时，把废水的pH值调升到7；用酸或酸性物质中和碱性废水时，把废水的pH值调低到7。如果同一工厂或相邻工厂同时有酸性和碱性废水，可以先让两种废水相互中和，然后再用中和剂中和剩余的酸或碱。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 二、氧化法 常用的氧化剂：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯、三氯化铁、过氧化氢等。1、氯氧化法氯氧化法采用氯系氧化剂，如次氯酸钠、漂白粉和液氯等，主要用于去除废水中的氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类以及对废水进行脱色、脱臭、杀菌等处理。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 氯氧化法处理含氰废水电镀含氰废水中的氰主要以游离氰和络合离子氰两种形态存在。一般游离状态的毒性较大，而络合离子状态的毒性较小。氯氧化氰化物的过程分两个阶段进行：首先是在碱性条件下氰化物被氧化成毒性和氰化氢差不多的挥发性物质氯化氰，在pH值为1011时，在10多分钟内可将氯化氰转化为毒性很小的氰酸根离子，这也称作局部氧化法。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 2、臭氧氧化法臭氧的特性臭氧是一种强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，比氧、氯及高锰酸盐等常用的氧化剂都高。在理想的反应条件下，臭氧可以把水溶液中大多数单质和化合物氧化到它们的最高氧化态，对水中有机物有强烈的氧化降解作用，还有强烈的消毒杀菌作用。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 三、离子交换法离子交换法(ion exchange process)是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 离子交换法是以圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水，水中的离子会与固定在树脂上的离子交换。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前，先将水质硬度降低的一种前处理程序。软化机里面的球状树脂，以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同样的，以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是那一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子，就必须进行“再生”。再生的程序恰与纯化的程序相反，利用氢离子及氢氧根离子进行再生，交换附着在离子交换树脂上的杂质。,第三章 矿山水污染及其防治,图3-13 离子交换柱示意图,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 四、吸附法吸附法处理是利用多孔性固体相物质吸着分离水中污染物的水处理过程。吸着分离水中污染物的固体物质称做吸附剂。吸附剂有：活性炭、活化煤、焦炭、煤渣、树脂、木屑等。吸附是一种与表面能有关的表面现象，常分为物理吸附（靠吸附剂与吸附质之间的分子作用）、化学吸附（靠化学键力作用）和离子交换吸附（靠静电引力作用）三种类型。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 活性炭吸附技术70年代开始用于工业废水处理。生产实践表明，活性炭对有机化工等工业废水都有良好的吸附效果。一般情况下，对废水中以BOD、COD等综合指标表示的有机物、酚类、苯类、有机氯、农药和石油化工产品等，都有独特的去除能力。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程。引起吸附的推动能力有两种，一种是溶剂水对疏水物质的排斥力，另一种是固体对溶质的亲和吸引力。废水处理中的吸附，多数是这两种力综合作用的结果。活性炭的比表面积和孔隙结构直接影响其吸附能力，在选择活性炭时，应根据废水的水质通过试验确定。对印染废水宜选择过渡孔发达的炭种。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 此外，灰分也有影响，灰分愈小，吸附性能愈好；吸附质分子的大小与炭孔隙直径愈接近，愈容易被吸附；吸附质浓度对活性炭吸附量也有影响。在一定浓度范围内，吸附量是随吸附质浓度的增大而增加的。另外，水温和pH值也有影响。吸附量随水温的升高而减少，随pH值的降低而增大。故低水温、低pH值有利于活性炭的吸附。,第三章 矿山水污染及其防治,3.4 矿山废水的控制与处理 五、反渗透法反渗透法（reverse osmosisRO）指的是在膜的原水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，原水透过半透膜时，只允许水透过，其他物质不能透过而被截留在膜表面的过程。,
