矿山含铁酸性废水可渗透反应墙生态修复技术及案例分享

作者：李银光云南易清环境科技有限公司技术总监，土壤修复及固废处理资深工程师。主要从事土壤及地下水修复、固/危废处理处置和水环境修复领域技术研发、工程咨询、工程设计、工程施工等工作，完成了30多个项目技术方案编制，10多项环境修复实验研究，2项环保技术通过权威机构技术鉴定为国内领先水平，发表论文4篇（其中SCI收录1篇，EI收录1篇），申请发明专利22项，申请实用新型专利16项。

矿山酸性废水是世界上采矿工业面临的最具有挑战性的环境问题。矿山含铁酸性废水会造成矿山下游地表水体污染，水体和河床酸化、变黄，危害水生生物，破坏了流域的生物多样性，降低水体的自净能力，影响整个流域生态环境和景观。

一、技术背景

1.1矿山含铁酸性废水来源

煤矿、金属矿山等开采过程中，会产生很多矿井和矿坑，矿山运营期间会矿井进行定期排水，但是矿山关停后一段时间，会出现矿井黄色废水外溢现象，此类废水为矿山含铁酸性废水。矿山含铁酸性废水具有pH较低，铁含量高的特点。

1.2矿山含铁酸性废水成因

煤层及其周围岩层中存在含量较高的硫化矿，主要为黄铁矿（FeS2）、磁黄铁矿（Fe7S8）等，在矿山开采过程中，与空气和水接触，矿山含铁酸性废水主要通过三个反应过程产生：

（1）硫铁矿在水和氧气参与下，转化为亚铁离子（Fe2+）、硫酸根（SO42-）和氢离子（H+），即硫铁矿氧化产酸过程：

1.3矿山含铁酸性废水产生量

矿山含铁酸性废水流量具有明显的季节性，在丰水期涌水量明显大于枯水期。据统计，煤矿山矿井涌水量大小不均，枯水期水量为0.5~5m3/h，丰水期水量可达5~25m3/h。

1.4矿山含铁酸性废水水质情况

对煤矿山含铁酸性废水、河水和底泥采样检测发现，废水pH为2~5，总铁含量为100~500mg/L，河水pH为4~6，总铁含量为40~150mg/L，河道底泥的铁含量非常高，可达几十万mg/kg。

1.5传统处理技术

加碱中和法在矿山含铁酸性废水处理中应用最广泛的方法。基本原理是在矿山含铁酸性废水中加入一定量碱性材料和絮凝剂，提升废水pH，并促使金属离子形成氢氧化物或碳酸盐而沉淀，然后过滤后出水达标排放。常用的碱性材料为石灰、熟石灰、氢氧化钠，常用絮凝剂为聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等。

存在问题：中和处理技术存在能耗高、人工成本高、药剂消耗量大、设备腐蚀快、分散矿山废水收集处理困难、持续性污染源治理运营成本更高等缺点。

湖南某煤矿山建成了一座废水处理站用于处理矿山酸性废水，由于设备腐蚀过快、设备维护成本高、运营成本高等原因，当地政府负担不起，停止了运营。

1.6解决方案

矿山含铁酸性废水可渗透反应墙生态修复技术是一种被动处理技术，是在废水流向下游建立填充有碱性缓释材料、吸附材料、催化氧化材料等填料墙体，通过中和、氧化、沉淀、过滤、吸附等原理实现矿山酸性废水中铁的去除，从而使矿山酸性废水得到净化的修复技术。该技术可最大限度的降低运营成本。

二、技术内容

2.1技术原理

矿山含铁酸性废水进入可渗透反应单元，通过中和、沉淀、吸附、氧化等原理促使填料表面形成铁质活性滤膜[Fe(OH)3·2H2O]，铁质活性滤膜首先以离子交换的方式吸附水中的Fe2+，当水中溶解氧存在时，被吸附的

Fe2+在铁质活性滤膜的催化作用下迅速水解，反应生成物又参与催化反应，铁不断被去除。

矿山含铁酸性废水可渗透反应墙生态修复技术原理如下：

2.5运行管理

（1）定期监测进出水流量和水质；

（2）定期巡检，观测各反应单元运行情况；

（3）每年清理1次沉淀单元，并对沉淀物进行自然浓缩过滤风干；

（4）每年清洗1次可渗透反应单元2,3填料，10年更换1次填料；

（5）定期翻抛可渗透反应单元1填料，保证填料的可渗透性及效果。

2.6二次污染防治

（1）反应单元采用环保无害填料，不会对水环境造成二次污染；

（2）填料清洗废水通过可渗透反应墙系统处理后达标排放；

（3）沉淀单元沉淀物清理后经过自然浓缩过滤风干后可作为土壤修复药剂；

（4）废弃填料可以填埋或回收再生；

（5）定期监测进出水量和水质，防止溢流或出水超标。

2.8技术优势

2.9技术应用前景

矿山含铁酸性废水在煤矿和金属矿产资源丰富的省区（湖南、湖北、江西、云南、贵州、四川、广西、山西、陕西、内蒙、新疆、宁夏等）普遍存在，市场前景广阔。

该技术应用领域众多：

煤矿酸性废水治理

金属矿酸性废水治理

露天采坑废水治理

矸石山、尾矿堆场、废石场淋滤液、尾矿库渗滤液治理

冶炼行业尾水治理

2.10技术知识产权情况

该项技术已申报了4个发明专利与1个实用新型专利，通过了中国生态学学会生态工程专业委员会技术鉴定，鉴定结论为该成果为矿山含铁酸性废水的治理提供了一种高效实用的生态修复技术，在同类技术领域中达到国内领先水平，已申报《自然资源部先进适用国土空间生态修复技术遴选成果》。