矿山水污染与防治

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1、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

2、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

3、 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

4、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

5、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

6、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69。 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

7、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

8、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

9、 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

10、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

11、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

12、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

13、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。,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

14、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% ）,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、

15、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

16、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： 类主要适用于源头水、国家自然保护区； 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； 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； 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； 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