矿山水污染及其防治

矿山环境保护第三章矿山水污染及其防治矿山水污染及其防治水体污染与水体自净矿山废水污染的特点矿山废水的形成和危害矿山废水中的主要污染物及其危害矿山废水的排放标准矿山水体的测定矿山废水处理的基本方法矿山废水处理实例矿山水污染及其防治§3-1水体污染与水体自净水体污染与水体自净水是地球上一切生命赖以生存、也是人类生活和生产中不可缺少的基本物质之一。20世纪以来，由于世界各国工农业的迅速发展，城市人口的剧增，缺水已是当今世界许多国家面临的重大问题，尤其是城市缺水状况，越来越加剧。水的故事水体污染与水体自净一、水体污染1.水体的概念及分类水体含义：水体系河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川和海洋等“贮水体”的总称。在环境科学领域中，水体不仅包括水，而且还包括水中的悬浮物、底泥及水中生物等。从自然地理的角度看，水体是指地表水被覆盖的自然综合体。水体污染与水体自净水体的分类：水体可以按“类型”区分，也可以按“区域”区分。按“类型”区分时，地表贮水体可分为海洋水体和陆地水体。陆地水体又可分为地表水体和地下水体。按区域划分的水体，是指某一具体的被水覆盖的地段，如太湖、洞庭湖、鄱阳湖，是三个不同的水体，但按陆地水体类型划分，它们同属于湖泊；又如长江、黄河、珠江，它们同为河流，而按区域划分，则分属于三个流域的三条水系。水体污染与水体自净2.水体污染水体污染的定义有三种：排入水体的污染物超过了水的自净能力，从而使水质恶化的现象。进入水体的外来物质含量超过了该物质在水体本底中的含量。外来物质进入水体的数量达到了破坏水体原有用途的程度。以上三种定义，第三种较为适用。水体污染与水体自净全面概括地说，水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理特性、化学特性和生物特性发生不良的变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。（自然环境包括水环境对污染物质具有一定的承受能力，即所谓的环境容量。）水体污染与水体自净造成水体污染的原因：水体（包括降水、地面水及地下水）受到人类或自然因素或因子的影响，使水的感官性状、物理化学性能、化学成分、生物组成及底质状况产生了恶化。水体污染可分为两大类：自然污染：是指自然因素所产生的污染，在矿山，自然污染主要是由于各种矿石的溶解产生的。水体污染与水体自净人为污染：是指人类在生产和生活中产生的“三废”对水资源的污染。工业废水是造成水体污染的主要污染源。水体污染根据污染杂质的不同一般可分为四大类：生理性污染物理性污染化学性污染生物性污染水体污染与水体自净3.水质（污染）指标COD：即化学需氧量，指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量，以每升水消耗氧的毫克数表示。BOD：即生物化学需氧量，简称生化需氧量，表示在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量。TOD：当有机物完全被氧化时，C、H、N、S分别被氧化为CO2、H2O、NO和SO2，此时的需氧量称为总需氧量（TOD）。水体污染与水体自净TOC：表示的是污水中有机污染物的总含碳量。DO：水中氧溶解的量。该指标是水生生物生存的基本条件，一般含量低于4mg/L时鱼类就会窒息死亡。悬浮物：指水中呈固体状的不溶解物质。细菌污染指标：通常以单位体积水中大肠菌群数表示。有毒物质指标：有毒物质种类繁多，要检测哪些项目，应适具体情况而定。其中，非重金属的氰化物和砷化物及重金属中的汞、镉、铬、铅等，水体污染与水体自净是国际上公认的六大毒物。PH值：pH值是反映水酸碱性强弱的重要指标。我国《污水综合排放标准》中规定的pH值为6～9。色度：表示废水颜色深浅的指标。水体污染与水体自净二、水体的自净水体的自净作用可从广义和狭义两方面理解：广义：进入水体的污染物，通过物理、化学和生物等方面的作用，使污染物的浓度逐渐降低，经过一段时间后，水体将恢复到受污染前的状态。狭义：水体中的微生物氧化分解有机污染物而使水净化的作用。水体污染与水体自净按作用机理，水体的自净过程可分为：物理净化：污染物由于稀释、扩散、沉淀和混合等作用，而使污染物质在水体中浓度降低的过程。化学和物理化学净化：污染物质由于氧化、还原、分解、化合及吸附、凝聚等作用，而引起的水体中污染物质浓度降低的过程。生物化学净化：由于水中微生物对有机物的氧化、分解作用，而引起的污染物质浓度降低的过程。水体污染与水体自净三、需氧污染物的概念及综合指标水环境中有机污染物按其对环境质量的影响和污染危害，可概括分为两大类：耗氧有机物：又称需氧污染物，是指动、植物残体和生活污水及工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等易于被微生物分解的有机化合物。有毒有机物补充：水体中污染物的转化一、水体中有机物的生物降解有机物在水中的降解主要通过化学氧化、光化学氧化和生物化学氧化来实现，其中生物化学氧化作用具有最重要的意义。二、水体中重金属的转化重金属化合物在水中不能被微生物降解，只能发生形态间的相互转化及分散和富集过程。这些过程通称重金属迁移。重金属在水体中的迁移主要与补充：水体中污染物的转化沉淀、络合、螯合、吸附和氧化还原等作用有关。三、水体的富营养化1.富营养化的发生水体富营养化的发生主要是由于水体中氮、磷等营养元素的增多所引起的。从现象看，其发生与水体中的藻类多密切相关。补充：水体中污染物的转化水体发生富营养化云南滇池发生蓝藻补充：水体中污染物的转化2.富营养化程度的判断标准一般地说，总磷和无机氮分别超过20mg/m3和300mg/m3就认为水体处于富营养化状态。3.富营养化的危害与防治由于藻类的大量繁殖，一方面占据水体空间、阻塞水道，影响鱼类活动；另一方面，藻类的呼吸作用和死亡藻类的分解，使水体中溶解氧含量大大降低，直接影响鱼类的生存。沉于水底的死亡藻类补充：水体中污染物的转化在缺氧状态下分解（腐化）使水体变黑、变臭。对水体富营养化防治的方法可归纳为：对废水作深度处理，控制N、P的排放；禁用含磷洗涤剂；打捞藻类；人工曝气；清理底泥；引水（不含营养物）稀释；使用化学药剂或引入病毒杀藻类等。矿山水污染及其防治§3-2矿山废水污染的特点矿山废水污染的特点废水：水在一定的使用过程中，若丧失了使用价值而被废弃外排，则这种水称为废水。矿山废水：在矿山范围内，从采掘生产地点、选矿厂、尾矿坝、排土场以及生活区等地点排出的废水，统称为矿山废水。矿山废水的污染特点主要表现在三个方面：排放量大，且持续时间长污染范围大，影响地区广成分复杂，浓度极不稳定矿山水污染及其防治§3-3矿山废水的形成和危害矿山废水的形成和危害一、矿山废水的来源1.矿坑水也称为矿井水，主要组成有：地下水及老窿水涌入巷道；采矿生产工艺形成的废水；地表降水通过裂隙、地表土壤及松散岩层或其它与井巷相联的通道流入井下或露天矿场。矿山废水的形成和危害矿坑水在成分和性质上比地下水复杂，不能将其和地下水混为一谈：地下水是矿坑水的主要来源。沿井巷流动的地下水和采矿用水所形成的矿坑水，都溶解和掺入了各种可溶物质的分子、离子、气体，以及混入了各种固体微粒、油类、脂肪及微生物等，使水的成分发生显著变化。矿坑水污染可分为矿物污染、有机物污染和细菌污染，以及放射性物质污染和热污染。矿山废水的形成和危害2.矿山工业用水产生的废水矿山废水污染的主要途径包括：矿井排水渗透污染渗流污染径流污染矿山废水的形成和危害二、矿山酸性废水的来源在金属矿山，由于矿石或围岩中含有硫化矿物，它们经氧化、分解并溶解在矿坑水源之中，从而使之形成酸性废水。1.矿山酸性废水形成的机制：在干燥环境下，硫化物与氧起反应生成硫酸盐和二氧化硫；硫酸亚铁在硫酸和氧的作用下生成硫酸铁，在此过程中细菌是触媒剂；矿山废水的形成和危害生成的硫酸铁溶液与水的氢氧根离子结合生成氢氧化铁，沉淀下来；硫酸铁与硫化铁反应，进一步促进氧化，并加速酸的形成。2.一般在下列条件下会形成酸性废水：矿岩中含有黄铁矿；矿岩中没有足够数量中和酸的碳酸盐或其它碱性物质；黄铁矿被随意排弃在非专用的水池。矿山废水的形成和危害矿山酸性废水除了来自含有硫化矿物的矿山外，还来自：废石场淋滤水尾矿池产生的酸性渗流水采矿场产生的酸性污水矿山水污染及其防治§3-4矿山废水中的主要污染物及其危害矿山废水中的主要污染物及其危害概括起来，水体中的污染物可分为四大类：无机无毒物无机有毒物有机无毒物有机有毒物一、有机污染物有机污染物是指生活污水和废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素等有机化合物。喝了含砷的地下水而中毒的孩子矿山废水中的主要污染物及其危害二、油类污染物当油膜厚度在cm以上时，它会阻碍水面的复氧过程，阻碍水分蒸发和大气与水体间的物质交换，改变水面的发射率和进入水面表层的日光辐射，对局部区域气候可能造成影响，而主要是影响鱼类和其它水生生物的生长繁殖。410矿山废水中的主要污染物及其危害海洋油污染矿山废水中的主要污染物及其危害三、酸、碱的污染在矿山酸性废水中，一般都含有金属和非金属离子，其质和量与矿物成分、含量、矿床埋藏条件、涌水量、采矿方法、气候变化等因素有关。表3-1列出了我国几个矿山井下和废石场废水中的pH值和有害物质含量。矿山废水中的主要污染物及其危害四、氰化物矿山含氰化物废水的主要工艺有：浮选铅锌矿石、氰化法提金、电镀、高炉和焦炉冶炼等。氰化物的降解途径如下：氰化物与水中二氧化碳作用生成氰化氢，挥发而出；（除去氰化物总量的90%）水中游离氧使氰化物氧化生成和离子，逸出水体。（除去氰化物总量的10%）4NH23CO矿山废水中的主要污染物及其危害五、重金属污染矿山废水中主要有：汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、钴、锰、钛、钒、钼和铋等，特别是前几种元素危害更大。重金属毒物的特点：不能被微生物降解，只能在各种形态间相互转化、分散。重金属的毒性以离子态存在时最严重，金属离子矿山废水中的主要污染物及其危害在水中容易被带负电荷的胶体吸附，吸附金属离子的胶体可随水流迁移，但大多数会迅速沉降。能被生物富集于体内，即危害生物，又通过食物链危害人体。重金属进入人体后，能够和生理高分子物质，如蛋白质和酶等发生作用而使这些生理高分子物质失去活性，也可能在人体的某些器官积累，造成慢性中毒。矿山废水中的主要污染物及其危害六、氟化物萤石矿的废水中含有氟化物，因为这种废水通常都是硬水，其中氟形成钙或镁沉淀下来，故不表现出很大的毒性，而软水中的氟毒性却很大。七、可溶性盐类当水与矿物、岩石接触时，会有多种盐类溶解于水中，如氯化物、硝酸盐、磷酸盐等。矿山水污染及其防治§3-5矿山废水的排放标准矿山废水的排放标准一、水质标准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。我国水环境质量标准（依据《地面水环境质量标准》GB3838-88）根据地面水域使用目的和保护目标将其划分为五类：Ⅰ类主要适用于源头水、国家自然保护区；Ⅱ类主要适用于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、矿山废水的排放标准仔稚幼鱼的索饵场等；Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖等渔业水域及游泳区；Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。矿山废水的排放标准二、工业废水的排放标准废水排放标准是根据环境质量标准，并考虑技术经济的可能性和环境特点，对排入环境的废水浓度所做的限量规定。我国污水排放标准分综合标准和部门、行业标准两种。矿山废水的排放标准工业废水中有害物质最高容许排放浓度分两类：第一类污染物：指能在环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响者。第二类污染物：指其长远影响小于第一类污染物质的污染物。最高允许排放浓度分别见表3-2和表3-3。矿山水污染及其防治§3-6矿山水体的测定矿山水体的测定一、水质分析内容和项目水质分析的