矿井污水的特点是水量和水质变化很大，污水呈酸性。为了合理确定矿井污水的处理规模，使处理后的水水质不发生太大的波动，往往需要设置调节池和蓄水池，先将水收集起来再进行处理。矿井污水为硫酸型污水，一般pH值为1.5 ~ 6。硫酸含量这么低，显然没有回收价值，所以往往采用中和处理。
鉴于Fe(OH)3在沉淀和脱水性能方面远优于Fe(OH)2，为了降低处理构筑物和设备的容量，曝气或用一氧化氮催化氧化，然后用石灰中和，可以提高沉淀效果和出水水质。
酸性矿山污水的处理离不开中和法。石灰石和石灰通常用作中和剂。因为其他中和剂太贵而无法使用，所以处理后的水中Ca2+的含量往往很高或饱和。回用时要特别注意水质稳定的问题，否则会造成管道和设备的堵塞，给生产带来更大的损失。
选矿废水包括选矿工艺排水、尾矿库溢流水和矿山排水。选矿工艺排水一般与尾矿浆一起输送至尾矿库，统称为尾矿水；因此，选矿废水处理也称为尾矿水处理。
1.选矿废水的特点及危害
选矿废水中的有害物质主要是重金属离子、矿石浮选中使用的各种有机和无机浮选药剂，包括剧毒的氰化物、氰铬化合物等。污水中还含有各种不溶性的粗、细分散杂质。矿物加工废水通常含有钠、镁和钙的硫酸盐、氯化物或氢氧化物。选矿废水中的酸主要是含硫矿物被空气体氧化和水的混合形成的。
选矿废水中的污染物主要包括悬浮物、酸碱、重金属、砷、氟、选矿药剂、化学耗氧物质和其他污染物如油、酚、铵、磷化氢等。血浆及其铜、铅、锌、铬、汞、砷等重金属化合物的危害是众所周知的。其他污染物的主要危害如下:
(1)悬浮物:水中的悬浮物可能干扰水生生物的生存条件，如堵塞鱼鳃、影响藻类的光合作用等。如果悬浮物浓度过高，还可能造成河道淤积，用于灌溉时土壤板结。悬浮物作为生活用水，是一种让人感觉不舒服的物质，也是细菌和病毒的载体，对人体有潜在的危害。即使悬浮物中有重金属化合物，在一定条件下(水的pH值降低，离子强度变化，有机螯合剂浓度变化等)也会释放到水中。).
(2)黄原酸盐:黄原酸盐，为淡黄色色粉，有刺激性气味，易分解，气味值为0.005 mg/L，被黄原酸盐污染的水中的鱼虾有一股难闻的黄原酸盐气味。黄色易溶于水，在水中不稳定，在酸性条件下特别容易分解，其分解产物CS可为硫污染物。因此，我国地表水中丁基黄药的最高允许浓度为0.005mg/L，而前苏联水中丁基黄药钠的极限浓度为0.001 mg/L。
(3)黑药:主要成分为二羟基二硫磷酸，杂质有甲酸、磷酸、硫甲酚、硫化氢等。它是一种深棕色油状液体，微溶于水，有硫化氢气味。也是选矿废水中酚、磷等污染的来源。
(4)萜烯油:以萜烯醇为主要成分的2#浮选油。黄色油状透明液体，不溶于水，是无毒的选矿药剂，但有松散的香味，所以能引起水感官性能的变化。由于松油醇油是一种起泡剂，很容易在水面上产生令人不快的泡沫。
(5)氰化物:剧毒物质。它进入人体后，在胃酸的作用下水解成氢氰酸，被肠胃吸收，然后进入血液。血液中的氢氰酸可与细胞色素氧化酶的铁离子结合，产生氧化的高铁细胞色素酸化酶，从而失去传递氧气的能力，导致组织缺氧而中毒。然而，氰化物可以通过水中的自净作用被去除。因此，如果利用这一特性来延长选矿废水在尾矿库中的停留时间，是可以达到排放标准的。
(6)硫化物:一般情况下，水中的S和HS-1会影响水体的卫生状况，在酸性条件下会生成硫化氢。当水中硫化氢含量超过0.5mg/L时，对鱼类有毒性，可检测出其气味。大气硫化氢气味值为l0mg/m..此外，低浓度CS在水中易挥发，通过呼吸和皮肤进入人体。长期接触会引起中毒，导致CharCOte氏二硫化碳癔病性神经症。
(7)化学耗氧量:化学耗氧量(COD)是水中耗氧有机物的定量替代指标，选矿污水中的耗氧量主要是残留在水中的选矿药剂。部分金属矿山选矿废水水质如表所示。
二。选矿废水污染物的处理方法
鉴于上述污水的污染，可采用的处理装置如下:
悬浮物:主要采用预沉淀、混凝/沉淀。
酸碱污水:污水相互中和，尾矿碱度中和酸度。
重金属离子:调节原水pH值的共沉淀或浮选技术、硫化物沉淀、石灰絮凝沉淀、吸附技术(包括生物吸附)、螯合树脂法、离子交换法、人工湿地技术。
黄药和黑药:铁盐混凝/沉淀法、漂白粉氧化法、芬顿氧化降解法、人工湿地技术。
氰化物:自然净化法、次氯酸盐/液氯氧化法、过氧化氢氧化法、铁络合物结合法、不溶性盐沉淀法、酸化-挥发中和法、硫酸锌-硫酸法、二氧化硫空气体氧化法、电解氧化法、臭氧氧化法、离子交换法、生物降解法、人工湿地。
硫化物:与含重金属的污水相互沉淀，溶出法，空气体氧化法，化学沉淀法，化学氧化法，生化氧化法。
化学耗氧物质:混凝/沉淀、生物降解、高级氧化和吸附。同时，您可以从中国污水处理工程网查看更多选矿废水处理的技术文件。
(1)混凝斜管沉淀法处理选矿废水
车间的污水首先通过沉砂池进行固液分离，沉砂池中的砂粒通过排砂门排入尾矿砂场。从沉砂池溢出的上清液经加药、混合后进入反应器进行充分混凝反应，然后流入斜管沉淀器，进一步去除细小悬浮物和有害物质。斜管沉淀器的污泥通过阀门排到尾矿砂场。经过这一过程，污水达到国家允许排放标准。根据环保要求，斜管沉淀器出水进入清水池，用清水泵抽回车间回用，以节约用水，并使污水闭路循环，实现零排放。流程如图1所示。
(2)混凝沉淀-活性炭吸附-回用工艺
目前，这种方法在国内选矿厂广泛用于选矿废水的回用。通过对不同矿山选矿废水的实验研究，发现在同一选矿废水中加入不同的药剂或不同量的相同药剂时，结果是不同的。但它们有以下共同点:
①混凝效果对比试验:分别以聚合硫酸铁(PFS)、混合氯化铝(PAC)和明矾为混凝剂沉淀剂。结果表明，采用明矾作为混凝剂较为经济合理，其最佳投加量一般可控制在30mg/L左右
②聚丙烯酰胺PAM对混凝效果的影响:PAM的加入进一步提高了污水的混凝处理效果，但由于是有机高分子，水中COD值增加。实践中，综合考虑混凝处理效果的变化和COD值的升高，PAM的投加量一般为0.2 mg/L。
③沉淀时间对污水的影响:混凝后静置时间设定为30min。
④吸附试验:粉末活性炭比颗粒活性炭用量少，用其用量的一半基本能达到同样的效果。同时，由于粉末活性炭容易进入精矿，在水循环中不会积累，所以选用粉末活性炭作为吸附剂。最佳投加量一般为50 ~ 100毫克/升..
⑤浮选试验:污水经混凝沉淀、活性炭吸附后，可全部回用，对选矿指标无影响。经过明矾(30mg/L)和聚丙烯酰胺(0.2mg/L)混凝沉淀和粉末活性炭(50 ~ 100 Rag/L)净化后，出水水质不仅达到国家矿山废水排放标准，而且回用结果表明，经该工艺处理后的废水完全可以回用，不影响选矿指标，而且选矿过程中浮选药剂的用量也有所减少。同时，由于污水的回用，减少了淡水的日常用量，对于水资源短缺的我国来说，减少污染，净化环境具有重要的社会意义。该方法简单有效，具有广阔的工业应用前景。
(3)选矿废水资源化综合利用方法
经过大量的水处理试验和选矿对比试验的综合研究，专业人员总结出了较好的解决矿山选矿废水的方法。以铅锌矿为例，其工艺流程如图2所示。
由于各种污水的水质不同，调节池在回用处理过程中起到调节水质水量的作用。混凝沉淀池可以加强混凝剂与污水的混合，使细小颗粒长大，变成可以通过沉淀去除的悬浮物。反应池用于污水的进一步处理，消泡剂用于反应污水中多余的起泡剂，从而减弱对浮选指标的影响。
三。尾矿库水处理技术介绍
尾矿库是一种大容积的沉淀-储存池，可利用地形设置在山谷、山坡、河滩或平地上，筑坝而建。池内设置排水井和排水管，或沿边缘设置排水沟，尾矿水溢出，在池内澄清净化后排放。尾矿水中的悬浮物沉淀在池底储存。在污水池里至少呆一天一夜。该方法能有效去除污水中的悬浮物，重金属和浮选药剂的含量也有所降低。停留时间越长，处理效果越好。尾矿库的溢流水可以循环利用。单一金属矿重选、磁选、简单浮选对水质要求不高，水循环利用率可达80%，或根本不排水。当尾矿颗粒极细且部分呈胶体状态时，可在尾矿水中加入混凝剂，以加快澄清过程，提高处理效果。如果在尾矿水中加入石灰，可以去除60 ~ 70%的黄药和黄药。
如果尾矿库上清液达不到排放标准，应进一步处理。常见的处理方法有:①可采用石灰中和法和煅烧白云石吸附法去除重金属。去除1毫克铜需要0.81毫克石灰，去除1毫克镍需要0.88毫克石灰，pH要控制在8.5以上。粒径小于0.1mm的煅烧白云石吸附可去除铜、铅离子。去除1毫克铜需要25毫克白云石，去除1毫克铅需要2.5毫克白云石。②采用矿石吸附法去除浮选剂，有机浮选剂可被铅锌矿吸附。除去1毫克有机浮选剂需要200毫克铅锌矿。活性炭吸附更有效，但价格昂贵。③含氰污水主要采用化学氧化法，如漂白粉氧化法；硫酸亚铁石灰法和铅锌矿法也可用于去除氰化物。每克氰化物加入200克矿石，可去除90%左右的简单氰化物或70%左右的复合氰化物。氰化钠可从高浓度含氰污水中回收。铅锌矿石灰法净化尾矿库溢流水的工艺流程如图。
四、矿井污水处理设备工程案例
(1)旋流絮凝法处理选矿废水
目前，我国黑色金属矿山选矿厂废水处理常采用普通浓缩机进行自然沉淀，净水效果差。比如某矿将485m3/h的污水抽到直径18m的普通浓缩机中进行自然沉淀。当出水为425m3/h时，溢流浓度高达9996mg/L，不符合国家工业污水排放标准的要求。为此，一些选矿厂将普通浓缩机加装斜板，改造成斜板沉淀池。这种沉淀池虽然效果更好，但是改造费用高，使用寿命短，容易堵塞，维护工作量大。
为了充分利用选矿厂原有的处理设备，我们建议将直径为18m的浓缩机改为旋流絮凝沉淀池。根据小试，如果出水浓度控制在300mg/L以下，最大处理负荷仅为0.3m 3/m2 & # 8226；h，但在改造后的旋流絮凝沉淀池中加入阴离子聚丙烯酰胺后，处理负荷可达2 m3/m2 & # 8226；h，即旋流絮凝沉淀池的处理效率是普通浓缩机的7倍。
1浓缩机的改造
将直径为18m的普通浓缩机改为旋流絮凝沉淀池。它是在原有普通浓缩机结构不变的基础上进行的，即在其中柱和耙子架之间安装一个旋风反应器，呈圆台状，内有多个旋风导流板(见图1)。
改造后的旋流絮凝沉淀池具有以下特点:
①在不破坏原有普通浓缩机结构的情况下，既利用了原有的浓缩设施，又显著提高了污水的净化效率；(2)在旋流絮凝反应器入口附近加入阴离子聚丙烯酰胺，可以充分利用水力旋流器进行反应，而不需要加入机械搅拌器；③旋流絮凝沉淀池采用深进水，大大缩短了固体颗粒的沉降距离，使中粗颗粒迅速沉入压缩层，相对降低了池体中上部的水浓度，迫使细颗粒进入浓度较高的压缩区上部。由于致密颗粒的碰撞，其能量大大降低，使相当数量的细颗粒停留而不能上浮，底流浓度相应增加。④旋流絮凝反应器上部直径小，下部直径大，水流连续可变，满足混凝反应中先快速混合后缓慢絮凝的要求。水流离开反应器后，仍有一个漩涡过程，逐渐扩散，“絮体”长大。而且出水和进水反向流动，通过浓缩层进入清水区，然后溢流到外围，比普通浓缩机上部的辐射流向优越很多。
2絮凝剂设备
2.1静态测试
以浓度为300～mg/L的选矿废水为试液(pH=8.12)，在室温下，进行聚合铁、聚合铝、聚丙烯酰胺等的筛选试验。在100毫升量筒和直径40微米、高2米的沉降管中进行。评价了絮凝剂的沉降速度和上清液的浊度，确定了阴离子聚丙烯酰胺在选矿废水处理中的沉降效果最好。测试曲线如图2所示。
2.2工业测试
这个过程如图3所示。
选用的阴离子聚丙烯酰胺分子量为700-800万，浓度为0.1%，用量为2.3g/m3。实际运行中，当初始进水浓度为21540mg/L，pH=8.05，温度为6℃时，出水浓度为33mg/L，去除率可达99.85%。
2.3配料设备
①搅拌筒:使用直径1.7m、容积3 m3的搅拌筒。按照4小时搅拌周期，一台工作，一台备用。②加药泵:选用XF-101计量泵，便于自动控制加药量。一个工作，一个备用。③储浆罐:根据阴离子聚丙烯酰胺浓度为0.1%的工况，搅拌筒连续工作，可连续出料，设计容积为7m3。
(2)高悬浮物酸性煤矿污水的处理
矿井污水从地下储水中抽出或通过水平孔排放到地面。采样分析表明，污水的pH值大多在3.0 ~ 5.0之间，少数矿井由于煤层含硫量高、井下火区或矿区积水等原因，pH值高达2 ~ 2.5。，属于强酸污水。同时，由于大多数煤矿采用爆破开采技术，在生产过程中会产生大量微小的煤尘，这些煤尘会进入污水中，形成浊度极高、悬浮物含量极高的污水。SS(悬浮物)在300 ~ 1500mg/L不等，有的甚至达到3000 mg/L以上。
上述情况表明，煤矿污水的处理应着重于以下几个方面:1)降低悬浮物的含量；2)中和污水的酸性，去除SO42-；3)去除污水中的铁和锰。在实际处理中，高悬浮物强酸性废水的处理工艺相对缺乏。常规的“重力沉淀+石灰(或石灰石)”中和法往往难以达标排放，处理后的污水仍会对周围环境造成很大的污染。因此，矿山高悬浮物酸性废水处理工艺的实验研究具有重要的应用价值和现实意义。
1.实验方法和过程
1.1实验方法
为了保证实验结果对实际应用的指导作用，实验在煤矿现场进行，直接利用矿井排放的高悬浮物酸性污水进行实验。实验的目的是研究各工艺环节对污水ss和pH值的调节作用，从而制定实际应用的处理方案。实验在贵州省的两个煤矿进行。每个煤矿在不同时间测试五次，取平均值作为研究结果。
1.2水质检测
原水的水质、中间采样等。应根据国家标准进行测试。原水水质(单位:mg/L)采样点位置:污水地表排放口
pH值圣人化学需氧量铁锰SO42-1.3工艺流程和描述
设计了实验工艺流程:重力沉淀-中和处理-混凝沉淀-过滤。
工艺流程图
(1)重力沉淀
酸性污水从地下储水或水源排至地面储水罐，自然沉降4h，去除大颗粒悬浮物。取上层澄清液作为监测点a的样品
(2)中和处理
化学杂质泵将澄清液从地下水储罐上部送入升流式中和过滤器，在过滤器中与CaCO3和MgCO3反应；
碳酸钙+硫酸=硫酸钙+碳酸氢钙
碳酸镁+硫酸=硫酸镁+碳酸镁
污水流入曝气池，曝气后进行以下反应:
H2CO3=H2O+CO2
上述反应可以中和污水的酸性，实现有效的除铁。将曝气处理后的水样作为监测点b的样品
(3)混凝沉淀
取200L中和水到混凝反应罐中，按比例加入PAC(5mg/L)+PAM(0.2mg/L)，开启搅拌器，以200r/min的搅拌速度搅拌3min，静置20min。取上层澄清液态水样品作为监测点c的样品。
(4)过滤
上层澄清液(C点)自上而下进入无烟煤-石英砂滤池，清水排出。取清水样品作为监测点d的样品。
1.4主要实验设备
1)中和过滤器:直径500mm，高度1000mm。填料层厚度如下:200mm卵石和500mm石灰石(粒径0.5 ~ 3 mm，分两级)。
2)曝气池/混凝反应池:直径500mm，高1000mm。
3)过滤池:直径500mm，高度1000mm。滤料采用无烟煤-石英砂，无烟煤层厚度为350毫米，石英砂层厚度为400毫米。
4)水泵:化学杂质泵型号15-80。
5)风扇:KL-350。
6)实验污水处理能力:0.5m3/h
2.实验结果和分析
2.1实验结果
表原水水质及处理结果(单位:毫克/升)
pH值圣人化学需氧量铁锰SO422.2实验过程分析
(1)重力沉淀
重力沉降主要是利用重力来沉降和分离污水中密度大于水的悬浮颗粒。但当悬浮颗粒浓度过高(如SS > 500 mg/L)时，颗粒的沉降会受到周围颗粒的影响，出现分层沉降、压缩沉降等受阻沉降现象[2]，沉降速度降低，使系统难以在规定的处理时间内达到良好的沉降效果。而且爆破采煤过程中产生的大量粉尘(< 10μ m)进入污水中，靠重力沉淀很难去除。
(2)石灰石中和过滤器+曝气
普通煤矿酸性污水处理常采用石灰乳液中和。这种方法反应速度快，但需要配备复杂的消化和加药系统。而且强酸性、高铁含量污水处理产生大量炉渣，清渣工作频繁。有学者利用石灰石曝气流化床对煤矿酸性污水的处理进行了研究，取得了良好的实验效果，但实际应用较为复杂。本实验采用上流式中和过滤器进行处理。升流式中和过滤器具有过滤速度快(50 ~ 70 m/h)、结构简单、处理容差大(H2SO4 ≯ 2000 ~ 3000 mg/L)、处理水量大(1.5 ~ 50 m3/h)等特点。
实验中，在控制滤速的同时，采用小粒径滤料(0.5 ~ 3 mm)，废水自下而上通过石灰石滤层。小粒径滤料加快了中和反应速率，有效的滤速控制既保证了足够的反应时间，又防止了滤料表面CaSO4颗粒的形成减缓反应速率或堵塞滤层。多次试验表明，经过滤器处理后的污水PH值为4.5 ~ 5.5，曝气除CO2后的污水PH值为6 ~ 6.5，完全可以满足中和处理的要求。同时，曝气过程使空气体中的O2更易溶于水，加速了Fe2+氧化为Fe3+。随着PH值的升高，大部分Fe2+和Fe3+被去除。
(3)混凝、沉淀和过滤
煤矿污水中含有大量微小悬浮物、煤粉和胶体颗粒，用常规方法难以有效去除。有机混凝剂PAM具有很强的吸附架桥作用和网捕作用。当与污水充分混合后，其聚合物链能迅速形成“胶体-聚合物-胶体”的絮体，在水中形成具有较强表面能和吸附能力的网络结构。在自沉淀的过程中，这些网孔可以捕捉水中的胶体、泥沙、煤粉微小颗粒甚至有机物，形成较大的沉淀和去除。同时，与无机混凝剂产生的沉淀相比，高分子絮凝沉淀具有絮体致密、污泥含水率低的特点。根据实验，投加高分子混凝剂PAC+PAM后，SS去除效果明显。
经过“无烟煤-石英砂”滤层的混凝水的主要作用是:1)去除混凝沉淀过程中不能去除的细小化学絮体；2)提高SS、浊度、BOD、COD、重金属等的去除率。
从实验中可以看出，这一环节的工艺大大提高了ss的去除率，对COD的降低贡献显著。
3.结论。
1)高悬浮物酸性矿山废水经“重力沉淀-石灰石中和滤池+曝气-混凝沉淀-过滤”工艺处理后，PH值、SS、总硫、总锰、CODCr等指标均达到我国《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准要求；
2)Fe2+和Fe3+的去除率较高(> 99%)；
3)该工艺对ss的去除率较高，尤其对高浊度污水(SS = 500 ~ 2500 mg/L)的去除率较高。
4)工艺流程简单，操作管理简单，运行稳定可靠，出水清澈透明，可在煤矿生产过程中广泛回用，具有较大的实际推广价值。
4.工程应用
在试验的基础上，该技术已成功应用于贵州某煤矿，并正在大面积推广。在实践中，为了节省空间、提高处理效率和便于管理，对工艺进行了以下改进:
1)中和过滤器设有反冲洗管，防止因污水流速慢而堵塞过滤器；
2)增加PH值调节环节，加入少量石灰乳液最终调节PH值；
3)综合污水处理厂(处理能力:15m3/h)池内组合设计“PH值调节-混凝-过滤”工艺，采用加药泵精确加药，采用静态管道混合器使污水和药剂充分混合，简化运行管理，提高处理效率；
4)处理系统增加污泥干化池，设备和沉淀池产生的污泥排入干化池进行干化处理。
经检测，处理后的水样SS = 3 ~ 5 mg/L，pH = 6 ~ 7，CODcr = 31，Fe < 0.8 mg/L，Mn < 0.5 mg/L，总硫< 0.8 mg/L，实际处理效果达到了污水综合排放标准的要求。