前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的采礦工業(yè)廢水處理方法，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

摘要：指出了我國是一個礦業(yè)大國，但水資源相對匱乏。然而在采礦過程中，水資源通常有著廣泛的用途，水資源的合理利用對于可持續(xù)性的采礦工業(yè)是極其重要的因素。采礦過程、相關(guān)的廢水和場地排水，對于整體的自然環(huán)境，尤其是水資源會造成影響。因此，采礦工業(yè)有必要采取減輕廢水排放對于環(huán)境污染的措施。針對采礦工業(yè)的發(fā)展、區(qū)域水資源供需，以及生態(tài)保護之間的矛盾，結(jié)合在加拿大紐芬蘭與拉布拉多省鎳礦區(qū)的實地考察，整理了現(xiàn)有研究成果和資料，著重對于采礦工業(yè)水資源利用及污水處理兩方面進行了分析，為建設(shè)生態(tài)環(huán)保的礦區(qū)提出了合理化建議。

關(guān)鍵詞：采礦工業(yè)；水資源利用；污水處理；實例分析

1引言

采礦業(yè)，是指對固體（金屬礦石、非金屬礦石、煤炭）、液體（原油）或氣體（如天然氣）的開采；包括地下及地上采掘、礦井運行，還包括在礦址及其附近從事的旨在加工原材料的所有輔助性工作，如碾磨、選礦、處理，和銷售準備工作［1］。

2研究背景

近年來，隨著人類社會的發(fā)展與人口的增長，我國用水量與日俱增。然而，受到全球氣候和環(huán)境的變化的影響，我國水資源正在明顯減少，其中最顯著的是黃河、淮河、海河和遼河區(qū)，地表水資源量減少17％，水資源總量減少12％，其中海河區(qū)地表水資源量減少41％，水資源總量減少25％；而且水資源相對豐富地區(qū)也出現(xiàn)了區(qū)域性甚至流域性缺水的現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，我國目前人均水資源2185m3，不足世界平均水平的1／3，一些流域（如海河、黃河、淮河流域人均占有量更低，生態(tài)嚴重惡化的地區(qū)已出現(xiàn)河流斷流、湖泊干涸、濕地萎縮、綠洲消失。而在水資源日益減少的同時，我國仍存在水資源利用方式粗放、用水效率不高的問題，導(dǎo)致水資源供需矛盾進一步凸顯。水資源危機已經(jīng)成為我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會的基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的重要因素［2］。

3國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀

3．1國內(nèi)外水資源綜合利用技術(shù)研究現(xiàn)狀

3．1．1國外研究現(xiàn)狀

1894年，水資源這一概念被首次提出。1992年可持續(xù)發(fā)展觀念在聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展首腦會議被提出。1994年，四維空間角度的研究方法在法國國家科學(xué)研究中心被采用，人類活動對于水資源利用的影響被全方位的評估。人類對水資源的價值觀發(fā)生了深刻的變化，從單一對經(jīng)濟指標的考慮，發(fā)展為對于經(jīng)濟、環(huán)境以及可持續(xù)發(fā)展之間平衡的考量。采取的措施以及研究范圍也從僅僅尋求新水源，發(fā)展為開流的同時，采取節(jié)源措施。從只注重用水量，發(fā)展為同時對于水體污染物總量的控制的關(guān)注［2］。

3．1．2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

近幾十年來，我國在水資源利用方面同樣取得了較大成果。1990年，“水資源管理水文基礎(chǔ)”學(xué)術(shù)會議在北京召開，對于各層水的相互影響、水資源評估、數(shù)據(jù)庫的建立、水資源與環(huán)境以及水資源利用的規(guī)劃進行了研討。1991年，“模擬”方法隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，成為主要研究手段。1992年“地下水與環(huán)境”國際會議在北京召開，會議對地下水污染、地下水與土壤等問題進行了研討［2］。遙感遙測、地理定位等設(shè)備儀器的運用，使得水資源從單一的學(xué)科，變得更加充盈與綜合。但存在的問題是，當(dāng)下許多研究均為重復(fù)研究，缺乏多學(xué)科發(fā)展的系統(tǒng)性。因此，系統(tǒng)性的指導(dǎo)理論與方法需要被建立起來，改善水資源利用現(xiàn)狀［2］。

3．2國內(nèi)外礦區(qū)水資源利用研究現(xiàn)狀

國外礦區(qū)水資源保護始于1983年《采礦水文地質(zhì)條件變化及保護》，書中對于采礦工業(yè)引起的水資源問題進行了論述，并提出了相應(yīng)的建議。我國的礦區(qū)水資源利用在理論方面已接近國際先進水平。最早探究礦區(qū)水資源保護的是山西省陽泉礦務(wù)局，對于娘子關(guān)泉的保護與治理。之后，“3S”系統(tǒng)、計算機技術(shù)各類統(tǒng)計分析方法以及水化學(xué)和環(huán)境同位素技術(shù)的應(yīng)用，大力推進了礦區(qū)水資源的利用與保護技術(shù)。

4加拿大紐芬蘭與拉布拉多省鎳礦區(qū)考察與分析

4．1加拿大采礦工業(yè)概況

加拿大的采礦工業(yè)生產(chǎn)60余種礦物和金屬，比如金、銀、鐵、銅、鋅、鎳。并且，加拿大是最大的鈾和鉀堿生產(chǎn)國，鎳和鉆石產(chǎn)量排名前五。加拿大的采礦工程主要建立在鎳－銅硫化礦的基礎(chǔ)上［3］。

4．2加拿大紐芬蘭與拉布拉布拉多省鎳礦區(qū)水資源利用與污水處理情況

筆者于2015年在加拿大紐芬蘭與拉布拉多省的HydrometPlant鎳礦區(qū)進行了實地考察與學(xué)習(xí)。紐芬蘭與拉布拉多省擁有加拿大多種生產(chǎn)礦井、發(fā)展中的礦區(qū)和礦產(chǎn)大企業(yè)，包括巴西淡水河谷公司（VALE）和泰克資源（TeckResources）。位于紐芬蘭與拉布拉多省LongHarbour地區(qū)的HydrometPlant就屬于巴西淡水河谷公司的一個新型礦區(qū)（圖1）。冶煉金屬的方法主要分為火法冶金和濕法冶金。濕法冶金的優(yōu)點是原料中有價金屬綜合回收率更高，更易實現(xiàn)生產(chǎn)過程連續(xù)性和自動化，并且有利于環(huán)境保護。火法冶金的過程簡單，更適用于大規(guī)模的生產(chǎn)。火法冶金或濕法冶金的選擇取決于環(huán)境保護和經(jīng)濟效益的綜合考慮。HyrometPlant采用濕法冶金法冶煉鎳，并且利用多種多樣的水資源。對于礦區(qū)排出的廢水，礦區(qū)為了使得礦區(qū)排出的水質(zhì)達標，并且不影響下游居民的生活，礦產(chǎn)公司需制定水資源管理計劃使得水污染程度最小化。礦區(qū)周邊的地表水和地下水應(yīng)得到監(jiān)測，在排水前應(yīng)實施各項水處理方法來保障水質(zhì)達標。在減小廢水污染及減少用水需求量方面，該礦區(qū)采取以下措施：①通過建造上流堤壩，攔截與轉(zhuǎn)移地表水（雨水，雪水，溪流，小河），防止地表水進入礦區(qū)之后接觸暴露的礦石和廢棄巖石所造成的潛在污染；②對于冶煉金屬的水進行循環(huán)利用，從而減少待處理的廢水量；③捕捉礦場的降水，并利用班輪和管道將之直接輸入尾礦壩，從而礦場內(nèi)的降水流入地下水或其他自然水體；④促進礦區(qū)水塘中的水蒸發(fā)，以減少污染水的排放；在干旱地區(qū)，礦區(qū)廢水幾乎均可以被蒸發(fā)，達到廢水的零排放，從而使得礦區(qū)的污染物可以被控制在礦區(qū)內(nèi)部。⑤在廢棄巖石和金屬堆處設(shè)置覆蓋物，以減少接觸降水和地下水的潛在污染性。

5國內(nèi)外常用處理工藝及分類

目前國內(nèi)外對礦區(qū)水處理方法分為化學(xué)處理、物理處理及生物處理等，其中最常用的工藝方法主要包括中和法、微生物法、氧化還原法、人工濕地法及膜分離技術(shù)等。

5．1中和法

中和法是常用的一種處理方法，其原理是用堿或堿性物質(zhì)中和酸性廢水，或用酸或酸性物質(zhì)中和堿性廢水時，把廢水的pH值調(diào)到7左右。常用措施有：將兩種相鄰礦區(qū)排放的廢水相互混合先發(fā)生中和，再用中和劑中和剩余的酸和堿；也可以采用濕式投加法，將中和劑制成溶液和漿液進行投加；當(dāng)中和劑為粒狀或塊狀時，此方法為過濾法。常用的堿性中和劑：石灰、電石渣、石灰石和白云石；常用的酸性中和劑：廢酸、粗制酸和煙道氣［3］。

5．2膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是指利用膜的選擇性分離功能實現(xiàn)廢水的不同組分的分離、純化、濃縮的過程。膜材料的孔徑通常達到微米級，根據(jù)膜孔徑大小的不同，膜分離技術(shù)分為微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）。在分離過程中，施以壓力驅(qū)動廢水流過膜層，此時廢水中的工業(yè)污染物被截止，而水透過膜，從而實現(xiàn)廢水凈化。MF與UF孔徑較大，它們具有常規(guī)分離機理。而NF和RO屬于無孔膜，其分離機理用溶解—擴散模型和非平衡熱力學(xué)模型來解釋。一些NF膜表面附有電荷，它們的分離機理比較復(fù)雜，可用電荷模型和空間位阻模型予以解釋［4］。

5．3微生物法

利用微生物法的處理機理主要是因為微生物在適當(dāng)條件下可將二價鐵氧化，同時微生物會利用處理過程中產(chǎn)生的能量進行不斷繁殖。在工業(yè)廢水中投入微生物進行氧化處理，同時，向其中加一定量的中和劑及沉淀劑使金屬離子沉淀，接著在過濾之后達到凈水目的。在我國，微生物法仍處于實驗室探索階段，尚未廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。生物法過程簡單、成本低廉，可回收金屬元素，并可去除水中的氮磷等營養(yǎng)元素，解決二次污染的問題，具有良好應(yīng)用前景。但這種方法限制因素是pH值、溫度等條件要求，因此，為使其更廣泛地應(yīng)用還需要進行更深入的研究［4］。

5．4人工濕地法

人工濕地污水處理技術(shù)是一種人工將污水有控制地投配到種有水生植物的土地上，按不同方式控制有效停留時間，使其沿一定方向流動，在物理、化學(xué)、生物作用下，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等處理技術(shù)來實現(xiàn)水質(zhì)凈化的生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地的結(jié)構(gòu)包括人工基質(zhì)和生長在其上的水生植物。其更詳細的結(jié)構(gòu)單元有：防滲層；基質(zhì)層（填料、土壤和植物根系）；腐質(zhì)層（落葉及微生物尸體等）；水體層和濕地植物。人工濕地法所用基本原理就是在濕地植物、水體和基質(zhì)的共同作用下凈化工業(yè)廢水。其中物理作用是指過濾和沉積，利用基質(zhì)層及密集的植物莖葉和根系來過濾工業(yè)廢水，將懸浮污染物物截留在基質(zhì)中。化學(xué)作用是指利用化學(xué)反應(yīng)將可溶性污染物轉(zhuǎn)化成不溶狀態(tài)，以便于將其分離。人工濕地系統(tǒng)是一種獨特并復(fù)雜的生態(tài)凈化體系，其中的各個結(jié)構(gòu)之間是相互影響的。人工濕地系統(tǒng)的優(yōu)點包括低成本、低能耗、并且植物對于環(huán)境有美化作用，是一種環(huán)境友好型處理技術(shù)。但此方法占地面積較大、處理過程容易受到環(huán)境的影響、場地需較高維護費用，這種技術(shù)目前仍有待于進一步研究。

6結(jié)論與建議

目前，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，多種用以水資源分析利用的先進技術(shù)已被礦工業(yè)園區(qū)應(yīng)用，但方法措施仍缺乏系統(tǒng)性與創(chuàng)新性。為此，結(jié)合對于相關(guān)研究的總結(jié)以及國外實地考察，提出如下建議。（1）加強礦工業(yè)水資源利用的信息統(tǒng)計。合理地采樣并進行分層分析，用以進行工業(yè)園區(qū)水資源污染程度的分類，從而系統(tǒng)性地制定不同程度的治理基準。（2）對于工業(yè)園區(qū)涉及的其它相關(guān)領(lǐng)域進行研究，如能源、大氣污染、固體廢物等。通過對研究結(jié)果的整合，制定更加綜合的管理方案［6］。（3）利用生物絮凝劑等微生物方法，加強污水回用來解決水資源緊張問題［7］。（4）開展礦區(qū)水足跡評價，以便于制定更加全面的決策信息［8］。（5）學(xué)習(xí)世界先進礦區(qū)的布置格局與水處理技術(shù)，旨在建立更加綠色環(huán)保的礦區(qū)。

作者:何佳樂 單位:陜西省土地工程建設(shè)集團