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半坡锑矿位于贵州省黔南州独山县境内,是贵州省三大锑矿之一。独山半坡锑矿的开采对于独山经济发展具有十分重要作用,然而,其产生的酸性矿山废水也给矿区生态环境造成一定程度的破坏,曾引发都柳江流域锑污染。本文以独山半坡锑矿所产生的酸性矿山废水为研究对象,通过分析其不同时间段水质特点,设计出一套针对该矿区酸性矿山废水特征的治理技术,并实地建成中试工程,分析该工艺的处理效果及成本预算。主要结论如下:(1)对不同月份(6月、11月、12月)所采集的该矿区矿井出水进行分析发现,锑、砷、汞三种污染物的平均含量分别为2451.47μg/L、88.82μg/L、17.17μg/L。锑含量将近《贵州省环境污染物排放标准》(DB52/121999)500μg/L的5倍,已达到重度污染;砷含量介于我国《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅲ类水(砷≤50μg/L)和Ⅳ类(砷≤100μg/L)之间为轻度污染;汞含量未达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)所规定的第一类污染物中总汞允许排放浓度,其限量值为0.05mg/L。结果表明该矿井水中锑、砷含量超标,而汞含量在标准规定范围内。矿井出水经酸度测定,其pH值低至2.5,远低于《污水综合排放标准》规定的为6~9,呈严重偏酸性。实验测得矿井出水的平均电导率为664.88μs/cm,而且该矿井出水中悬浮颗粒物(suspended solid, SS)含量高达0.31g/L,达到《污水综合排放标准》标准所规定的二级标准(300mg/L)。(2)实验表明,锑在水中的主要形态为锑(III),在颗粒物中不同形态锑含量表现为:残渣态>可还原态>可氧化态>弱酸提取态>水溶态。对比锑在水中及颗粒物中分布表明,锑主要以不溶态的形式存在于矿井出水的颗粒物中,而颗粒物中锑含量与矿井水中锑含量有显著相关性,若能有效的降低水体中的颗粒物,则必会较大程度降低颗粒物中锑向水体中释放的过程,从而降低溶解态锑含量。(3)基于该矿区矿井出水锑、砷、SS含量偏高,水体呈严重偏酸性等水质特点,本工艺有针对性的设计包括中和、过滤等步骤在内的酸性废水处理工艺。该工艺主要由一沉池、一级中和滤池、二级中和滤池、二沉池、缓冲池、清水池及过滤系统等部分组成。矿井出水经工艺处理后发现,6月份,锑含量从2479.65μg/L降低至91.32μg/L,去除率达96.32%;11月份,锑含量从2373.85μg/L降低至94.78μg/L,去除率达96.01%;12月份,锑含量从2562.72μg/L降低至106.09μg/L,去除率达95.86%。6月份,砷含量从77.52μg/L降低至18.56μg/L,去除率达76.05%;11月份,砷含量从85.38μg/L降低至23.68μg/L,去除率达72.27%;12月份,砷含量从88.76μg/L降低至19.70μg/L,去除率达77.81%。由此可知,该工艺对锑、砷的去除率分别达到96%和70%以上,处理后出水分别达到97.40μg/L和20.65μg/L,分别达到《贵州省环境污染物排放标准》和《地表水环境质量标准》中一类水的要求。此外,经本工艺处理后的矿井出水pH值有明显升高,从进水的2.5提升为出水的7.0,达到《污水综合排放标准》的要求。以上对锑、砷、pH的监测表明,该工艺对该矿区矿井出水中锑、砷及pH具有较好的处理效果。(4)对使用的滤料和未使用的滤料进行X射线多晶衍射对比分析发现,使用过的滤料中除含共同成分(Mg0.03Ca0.97)(CO3)外,还含有SiO2、CaMg(SO4)2和3CaO·2Sb2O5·8H2O等成分。以本工艺为基础,通过提升等量酸性矿山废水pH所消耗的碱量换算为滤料(以碳酸钙计)的消耗量,得到滤料的消耗速率为6.0kg/d。本文以现阶段工艺运行状况为基础,对包括耗膜费用、耗滤料费用、耗电费用在内处理每吨废水进行成本预算,结果表明,本工艺的运行成本为0.37元/吨(本预算中未将人工费用计算在内)。