CN111252873B - 一种酸性矿山废水的源头抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种酸性矿山废水的源头抑制方法，所述方法包括：向废石中添加含氟物质。本发明提供的方法，利用含氟物质溶解氟离子在生物与化学方面的协同作用，通过合理控制含氟物质的添加量和粒度，达到在水体中释放出氟离子，通过控制微生物活性，抑制体系溶液电位，达到低成本、长效、从源头控制酸性废水产生的目的。

Description

一种酸性矿山废水的源头抑制方法
技术领域
本发明涉及矿山废水领域，具体涉及一种酸性矿山废水的源头抑制方法。
背景技术
目前，随着矿产资源的开采利用，与煤及各种有色金属矿伴生的黄铁矿会暴露在空气或者水中，通过一系列的生物化学氧化，使与之接触的地下水或地表水成为pH值较低，含Fe及各种重金属离子的酸性矿山废水。酸性矿山废水被公认为矿业的首要环境问题。酸性矿山废水较低的pH和大量的重金属离子严重污染水资源及土地资源，威胁人体健康。
目前酸性矿山废水的处理主要包括矿山酸性废水后端治理和源头治理，矿山酸性废水的后端治理主要包括中和法、硫化沉淀，生物还原法等，矿山酸性废水的源头治理包括杀菌剂法和覆盖法。如CN102689935A公开了一种矿山酸性废水的处理方法，其采用吸附物质处理矿山酸性废水，属于后端处理，而且吸附饱和的吸附质还需进行二次再次处理，以实现工艺的整体绿色化。CN101628773A公开了一种含铜铁高浓度矿山酸性废水处理工艺，该工艺通过中和除铁、生物硫化及生物净化等过程实现对酸性矿山废水的处理，该工艺具有铜、铁、硫酸根去除率高、适用性强、处理成本低、对环境友善、综合回收利用效益好等特点，特别适于硫化铜矿采矿和生物湿法提铜生产过程中产生的含铜铁高浓度矿山酸性废水处理。CN110407414A公开了一种酸性矿山废水处理方法，其通过对酸性矿山废水的氧化沉淀及中和处理实现矿山酸性废水的处理，但其是针对场地面积狭小，不能建设大规模处理设施的酸性矿山排水提出新的解决方法，在酸性矿山废水中和前就已经完成Fe2+氧化过程，有效去除了水中的Fe，确保酸性矿山废水得到有效的处理，保证了矿山周边土壤和水体的环境安全，解决了场地条件限制不适合建立废水处理站或处理厂的酸性矿山废水的问题，只需要简单的日常维护定期投加氧气缓慢释放药剂，定期排出泥渣，由于在处理系统中不安装曝气设施，大大降低运行时电力消耗，运行费用低，操作可靠安全，在本技术领域内具有广泛的实用性。
但中和法存在中和渣量大，硫化沉淀法存在H2S产生的安全及环境问题，生物还原法存在处理周期长、处理量小的问题。之前常用的杀菌剂为有机的表面活性剂类杀菌剂，存在自身分解，抑菌效果不持久的问题，覆盖法则存在投资较大，覆盖物来源受限等问题，以上种种缺陷都极大的限制了这些方法的实际应用。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种酸性矿山废水的源头抑制方法，本发明提供的方法，通过合理控制含氟物质的添加量和粒度，达到在水体中释放出氟离子，通过控制微生物活性，抑制体系溶液电位，达到低成本、长效、从源头控制酸性废水产生的目的。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种酸性矿山废水的源头抑制方法，所述方法包括：向废石中添加含氟物质。
本发明提供的方法，利用含氟物质溶解氟离子在生物与化学方面的协同作用，通过合理控制含氟物质的添加量和粒度，达到在水体中释放出氟离子，通过控制微生物活性，抑制体系溶液电位，达到低成本、长效、从源头控制酸性废水产生的目的。
本发明中的废石是指在矿山开采过程中剥离的品位较低的矿石、采选过程中剔除的品位较低的矿石、采坑中暴露的未被利用的矿石等。
作为本发明优选的技术方案，所述含氟物质的加入形式包括固体和/或液体。
作为本发明优选的技术方案，所述含氟物质的加入形式为固体，固体含氟物质的粒度为≤100mm，例如可以是10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、8mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3mm、2.5mm、2mm或1.5mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述固体含氟物质的添加量≤废石质量的50％，例如可以是50％、48％、46％、44％、42％、40％、38％、36％、34％、32％、30％、28％、26％、24％、22％或20％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述含氟物质的加入形式为液体，液体中含氟物质的添加量≤废石重量的10％，例如可以是10％、9.8％、9.6％、9.4％、9.2％、9％、8.8％、8.6％、8.4％、8.2％、8％、7.8％、7.6％、7.4％、7.2％、7％、6.8％、6.6％、6.4％、6.2％、6％、5.8％、5.6％、5.4％、5.2％或5％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述含氟物质的加入形式为液体时，所用溶剂为水或酒精等对环境无污染的绿色溶剂。
作为本发明优选的技术方案，所述含氟物质的加入形式为固体和液体。
优选地，固体中含氟物质的粒度为≤100mm，固体含氟物质的添加量≤废石质量的50％。
优选地，液体中含氟物质的添加量≤废石重量的10％。
本发明中，在含氟物质溶解度<0.2g时，含氟物质的粒度为≤1mm。
在含氟物质溶解度0.2-1g时，含氟物质的粒度为≤10mm。
在含氟物质溶解度>1g时，含氟物质的粒度为≤100mm。
作为本发明优选的技术方案，所述含氟物质包括氟化钠、氟化铵或含氟矿物中的1种或至少两种的组合，例如可以是氟化钠和氟化铵的组合，氟化铵和含氟矿物的组合，含氟矿物的组合和氟化钠的组合等，但不限于所列举的组合，该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中，所述含氟矿物可以是氟化钙、氟磷灰石、电气石、含氟云母等。
作为本发明优选的技术方案，所述含氟物质在废石中溶出的氟的浓度为0.1-1000mmol/L，例如可以是0.1mmol、0.2mmol、0.3mmol、0.4mmol、0.5mmol、0.6mmol、0.7mmol、0.8mmol、0.9mmol、1mmol、2mmol、3mmol、4mmol、5mmol、6mmol、7mmol、8mmol、9mmol、10mmol、20mmol、30mmol、40mmol、50mmol、60mmol、70mmol、80mmol、90mmol、100mmol、200mmol、300mmol、400mmol、500mmol、600mmol、700mmol、800mmol、900mmol或1000mmol等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述含氟物质包括人工合成物质和/或天然含氟矿物。
作为本发明优选的技术方案，所述含氟物质的添加方式包括与废石混合和/或置于废石表面。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括：向废石中添加含氟物质；
其中，所述含氟物质的加入形式包括固体和/或液体；所述含氟物质的加入形式为固体，固体含氟物质的粒度为<10mm；所述固体含氟物质的添加量≤废石质量的50％；所述含氟物质的加入形式为液体，液体中含氟物质的添加量≤废石重量的10％；所述含氟物质的加入形式为固体和液体；固体中含氟物质的粒度为<10mm，固体含氟物质的添加量≤废石质量的50％；液体中含氟物质的添加量≤废石重量的10％；所述含氟物质包括氟化钠、氟化铵或含氟矿物中的1种或至少两种的组合；所述含氟物质在废石中溶出的氟的浓度为0.1-1000mmol/L；所述含氟物质包括人工合成物质和/或天然含氟矿物；所述含氟物质的添加方式包括与废石混合和/或置于废石表面。
本发明中，在实际酸性废水环境中，一部分氟离子以HF形式存在进入微生物细胞膜内干扰酶的作用，降低了微生物的繁殖和对Fe2+的氧化速率，很大程度上抑制微生物对酸性废水溶液电位的提升；另外的氟离子可以与已经氧化的Fe3+络合，降低Fe3+的活度，进一步降低了酸性废水的溶液电位，从而形成从生物与化学两方面协同促进共同降低酸性废水溶液电位，源头上抑制了酸性废水的产生。
与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的方法，利用含氟物质溶解氟离子在生物与化学方面的协同作用，通过合理控制含氟物质的添加量和粒度，达到在水体中释放出氟离子，通过控制微生物活性，抑制体系溶液电位，达到低成本、长效、从源头控制酸性废水产生的目的。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本发明提供了一种酸性矿山废水的源头抑制方法，所述方法包括：向废石中添加含氟物质；
其中，所述含氟物质的加入形式包括固体；所述含氟物质的加入形式为固体，固体含氟物质的粒度为≤1mm；所述固体含氟物质的添加量为废石质量的5％；所述含氟物质包括氟化钙，其溶解度为0.3g；所述含氟物质在废石中溶出的氟的浓度为0.8mmol/L；所述含氟物质包括人工合成物质和/或天然含氟矿物；所述含氟物质的添加方式包括与废石混合。
用pH＝6.8自来水喷淋60天，测定形成废水pH＝5.3。
实施例2
本发明提供了一种酸性矿山废水的源头抑制方法，所述方法包括：向废石中添加含氟物质；
其中，所述含氟物质的加入形式包括液体；所述含氟物质的加入形式为液体，液体中含氟物质的添加量为废石重量的0.2％；所述含氟物质包括氟化钠；所述含氟物质在废石中溶出的氟的浓度为2mmol/L；所述含氟物质包括人工合成物质和/或天然含氟矿物；所述含氟物质的添加方式包括与置于废石表面。
用pH＝6.8自来水喷淋60天，测定形成废水pH＝5.6。
实施例3
本发明提供了一种酸性矿山废水的源头抑制方法，所述方法包括：向废石中添加含氟物质；
其中，所述含氟物质的加入形式包括固体和液体；所述含氟物质的加入形式为固体和液体；固体中含氟物质的粒度为≤1mm，固体含氟物质的添加量为废石质量的5％；液体中含氟物质的添加量为废石重量的0.1％；所述含氟物质包括氟化钙和氟化钠；所述含氟物质在废石中溶出的氟的浓度为1.7mmol/L；所述含氟物质包括人工合成物质和/或天然含氟矿物；所述含氟物质的添加方式包括与废石混合。
用pH＝6.8自来水喷淋60天，测定形成废水pH＝5.4。
实施例4
本发明提供了一种酸性矿山废水的源头抑制方法，所述方法包括：向废石中添加含氟物质；
其中，所述含氟物质的加入形式包括固体和液体；所述含氟物质的加入形式为固体和液体；固体中含氟物质的粒度为≤5mm，固体含氟物质的添加量为废石质量的10％；液体中含氟物质的添加量为废石重量的0.1％；所述含氟物质包括含氟云母和氟化钠；所述含氟物质在废石中溶出的氟的浓度为3.2mmol/L；所述含氟物质包括人工合成物质和/或天然含氟矿物；所述含氟物质的添加方式包括置于废石表面。
用pH＝6.8自来水喷淋60天，测定形成废水pH＝5.8。
对比例1
与实施例1的区别仅在于不添加含氟物质，用pH＝6.8自来水喷淋60天，测定形成废水pH＝2.8
对比例2
与实施例1的区别仅在于将含氟物质的粒度变为>10mm，用pH＝6.8自来水喷淋60天，测定形成废水pH＝3.1。
对比例3
与实施例1的区别仅在于将含氟物质的添加量变为废石质量的0.5％，用pH＝6.8自来水喷淋60天，测定形成废水pH＝4.6。
通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明提供的方法，利用含氟物质溶解氟离子在生物与化学方面的协同作用，通过合理控制含氟物质的添加量和粒度，达到在水体中释放出氟离子，通过控制微生物活性，抑制体系溶液电位，达到低成本、长效、从源头控制酸性废水产生的目的。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种酸性矿山废水的源头抑制方法，其特征在于，所述方法包括：向废石中添加含氟物质；
所述含氟物质的加入形式包括固体和/或液体；
所述含氟物质的加入形式为固体，固体含氟物质的粒度为≤100mm；
在含氟物质溶解度<0.2g时，含氟物质的粒度为≤1mm；
在含氟物质溶解度0.2-1g时，含氟物质的粒度为≤10mm；
在含氟物质溶解度>1g时，含氟物质的粒度为≤100mm；
所述固体含氟物质的添加量≤废石质量的50％；
所述含氟物质的加入形式为液体，液体中含氟物质的添加量≤废石重量的10％；
所述含氟物质的加入形式为固体和液体，固体中含氟物质的粒度为≤100mm，固体含氟物质的添加量≤废石质量的50％，液体中含氟物质的添加量≤废石重量的10％。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氟物质包括氟化钠、氟化铵或含氟矿物中的1种或至少两种的组合。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氟物质在废石中溶出的氟的浓度为0.1-1000mmol/L。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氟物质包括人工合成物质和/或天然含氟矿物。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氟物质的添加方式包括与废石混合和/或置于废石表面。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：向废石中添加含氟物质；
其中，所述含氟物质的加入形式包括固体和/或液体；所述含氟物质的加入形式为固体，固体含氟物质的粒度为≤100mm；所述固体含氟物质的添加量≤废石质量的50％；所述含氟物质的加入形式为液体，液体中含氟物质的添加量≤废石重量的10％；所述含氟物质的加入形式为固体和液体；固体中含氟物质的粒度为≤100mm，固体含氟物质的添加量≤废石质量的50％；液体中含氟物质的添加量≤废石重量的10％；所述含氟物质包括氟化钠、氟化铵或含氟矿物中的1种或至少两种的组合；所述含氟物质在废石中溶出的氟的浓度为0.1-1000mmol/L；所述含氟物质包括人工合成物质和/或天然含氟矿物；所述含氟物质的添加方式包括与废石混合和/或置于废石表面。
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