黃土凈化煤礦酸性廢水的物理模擬實驗及環(huán)境容量研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人口的增長，水資源將嚴重不足，水資源短缺已經(jīng)是21世紀人類面臨的重大難題。我國煤礦廢水資源化利用率僅在20％左右，大量未經(jīng)處理的礦煤礦廢水直接排放，不僅浪費了大量的礦井水資源，而且還嚴重污染環(huán)境。大部分煤礦區(qū)分布在干旱和半干旱的黃土地區(qū)，水資源較貧乏，約2/3的礦區(qū)缺水甚至嚴重缺水，生產(chǎn)和生活用水日趨緊張，在相當程度上制約了煤炭生產(chǎn)和礦區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。 國內(nèi)外關于煤礦酸性廢水處理方法多采用建立污水處理廠，利

2、用物理、化學、生物化學方法進行處理，如以化學中和反應為理論基礎的石灰石(CaCO<,3>)或石灰為中和劑的中和法。利用污水廠處理煤礦酸性廢水主要是基礎工程和設備投資大，運行費用高，耗能大，處理量小，企業(yè)難以負擔，尤其是那些分散的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦是很難做到的。因此，加快研究合理可行的煤礦廢水處理技術具有極其重要的意義。 黃土地區(qū)是我國重要的能源化工基地，黃土分布面積廣大，尤其在中西部廣泛分布著不同地質時代、不同成因的黃土，面積約64萬k

3、m<'2>，厚度約50～70m。礦區(qū)因采礦形成地面塌陷、匯水可以形成濕地，因此，可以充分利用具有天然優(yōu)勢的黃土，人工形成一個“黃土—濕地植物—微生物生態(tài)系統(tǒng)”，此系統(tǒng)可通過物理、化學、生物等作用凈化煤礦廢水中的污染物，既能大大降低處理費用，又方便快捷。 本文選用山西省普遍分布的、具有代表性的上更新統(tǒng)(Q<,3>)馬蘭黃土、中更新統(tǒng)(Q<,2>)離石黃土和下更新統(tǒng)(Q<,1>)午城黃土作為實驗土樣，實驗水樣取自太原西山礦務局、山

4、西孝義鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦所排廢水，通過模擬實驗研究黃土凈化煤礦酸性廢水中的主要污染物。根據(jù)黃土的現(xiàn)場環(huán)境狀況，分別安裝了馬蘭黃土柱、離石黃土柱、午城黃土柱三個單一土柱和一個兩米分層高柱四個物理模型，進行了物理模擬實驗，通過實驗研究可知各種黃土都能凈化煤礦酸性廢水。實驗研究結論如下： 1.各類黃土都可以提升煤礦酸性廢水的pH值，凈化效果顯著，出水pH值能達到8左右，滿足排放要求，而且黃土的酸性容量很大。 2.各種黃土都能夠凈化煤

5、礦酸性廢水中的污染物，而且不同的黃土凈化能力大小不一，在定量條件下，凈化SO<,4><'2->的能力從大到小依次是：馬蘭黃土、離石黃土和午城黃土。凈化Fe和Mn的能力則午城黃土最大，馬蘭黃土次之，離石黃土最小。 3.各種黃土對煤礦酸性廢水中的污染物的環(huán)境容量和凈化能力基本一致：馬蘭黃土對煤礦酸性廢水的酸性、硫酸根、鐵和錳的環(huán)境容量分別為2.45×10<'2>L/kg，870.9mg/kg、6.53 mg/kg、1.10mg/k