矿井水处理的新途径_劳善根

煤矿环境保护第10卷第5期·矿井水处理的新途径劳善根胡宏吴顺志(浙江农业大学环保系,杭州抓的2助(煤科总院杭州环保所)摘要本文阐述了人工湿地废水处理系统的基本结构和净化机理,并且通过该工艺处理矿井水和城市污水的两个实例,说明了该工艺的特点,指出人工湿地系统是一种有发展前途的处理矿井水的新途径。关键词矿井水城市污水人工湿地1前言煤岁采掘和预加工过程中排出大量生产衰水,废水中念丹固体浓度较高,还含有铁、锰、铝、钙、镁等无机矿物质和有机杂质.有时还会呈现较强的酸性。这类废水排人河流会降低河水的pH值.产生腐蚀性,破坏各种水生生物的生存环境,造成污染。据报道川,在美国的阿帕拉契山脉地区,800。多公里河段由于煤矿生产废水的排放而受到污染,有害影响长期冷烈消除。这类废水的污染已经成为美国长期工业污染的问题之一。在我国,矿井水的污染问题也越来越受到人们的关注。目前,矿并水大多共用传统的物理法与化学披进行让理。达类方法通常需要较多的机械设备和使用行神化学药剂、操作管理的技术要术高,基建投资和运转费用也较大。在我国目前的条件下,使用这些传统方法处理矿井生产搜水常常会遇到一些困难80年代前后,美国和一些欧洲国家先后开展了采用人工湿地处理矿井生产废水的试验研究,取得了一些可喜的成果,目前己逐步芯用于生产,并收到了良好的效果。与此同时,我国有关人员用人工湿地处理城市污水也获得成功,并积累了一定的经验。为了使这种新的废水处理方法在我国煤炭行业能得到应用与推广·为矿井废水处理创出一条新途径,笔者收集和整理了国内外有关人工湿地废水处理工艺的一些研究成果和经验,以供参考。2人工湿地的基本结构人工湿地的单元结构是在一定大小的面积上构筑一个透水或不透水`根据地下水的保护要求)的塘,然后在塘内填充各种介质介质材料可以是土壤、沙、卵石、碎石、煤渣等,或者是这些材料的混合物。在有污水通过的介质上种植各种水生植物或花草。人工湿地单元有两种基本类型:一种是表感水流型·废水以浅水和漫流.的形式缓慢流过介质表面和介质上种植的水生植物;另一种是地下水流型,废水是以渗滤流的形式在介质表层之下缓慢流动,穿过介质和植物的根系“,。单个的湿地单元一般处理效果不理想,因此生产上都将湿地设计成多个湿地单元的组合(串联或并联),或者将湿地单元与其他类型废水处理单元相组合,形成复合型处理系统。与湿地单元组合的最常见废水处理单元是氧化塘。劳善根等矿井水处理的新途径常用湿地植物有香蒲草、马尾草、芦苇以及泥炭醉等。3人工湿地净化废水的机理一般情况下,人工湿地对废水的净化作用包括物理作用、化学作用和生物作用。3·l物理作用物理作用中第一是沉淀,由于重力作用使可沉固体、胶质固体、难溶有机物等沉降而加以分离;第二是过滤作用,当废水通过湿地的填充介质、植物根系时得到过滤;第三是物理吸附,通过粒子间的相互作用力对胶质固体发生作用。3·2化学作用化学作用中第一是化学沉降,主要是磷和重金属与其他难溶组分的共同沉降;第二是化学吸附.即介质表面或植物表皮对磷、重金属、难溶有机物发生化学作用而吸附;第三是分解作用,通过紫外线辐射、氧化、还原等化学反应对稳定性较差的组分发生分解。3·3生物作用生物作用中首先是微生物代谢(合成代谢与分解代谢)作用,通过悬浮的、水底的或植物上的细菌,以及细菌的硝化反应与反硝化作用和以微生物为媒介的氧化反应,对胶体、BOD物质、氮、难溶有机物和重金属等发生作用;其次是植物的代谢作用,通过植物的吸收和有机代谢对难溶有机物、细菌和病毒等发生作用;第三是植物的吸收,在适宜条件下,植物对氮、磷、重金属及难溶有机物有显著的吸收作用;第四是细菌和病毒在不适应的环境中会自然衰竭和死亡。4人工湿地对煤矿生产废水的处理80年代初期至中期在美国的宾夕法尼亚、西弗吉尼亚、俄亥俄、马里兰和阿拉巴马州等地的25个煤矿矿区采用人工湿地对矿井生产废水的处理进行试验研究。1986年7月至1987年6月美国内务部和矿产局等单位对其中20个人工湿地的运行情况进行了调查,基本情况如下川。4.1人工湿地的基本情况与运行参数湿地系统一般由2~3个单元串联组成,每单元面积为30m2左右,进水流量约为.051s/.每秒钟一升流量所需面积为928mZ。表面水流型湿地水深为0.4m左右,废水通过湿地的平均停留时间为4.79天。4·2人工湿地对酸性矿井水的处理效率根据对所调查20个矿区人工湿地连续17个月(包括春、夏、秋、冬四季)的运行资料,对酸性矿井水的处理效率如表1所示。表l人工湿地对酸性矿井水的处理效率(二gl/)进,标—出水处理效率(%)平均值中值范围平均值中值范围平均值中值3.5~7.7未检出~l咤00.`js~7.30.3~52】60~150()2.8~6.592768C68422295255U95翩拓()5托翔.47.604()