论文摘要
随着经济的发展、人口的增长，水资源将严重不足，水资源短缺已经是21世纪人类面临的重大难题。我国煤矿废水资源化利用率仅在20％左右，大量未经处理的矿煤矿废水直接排放，不仅浪费了大量的矿井水资源，而且还严重污染环境。大部分煤矿区分布在干旱和半干旱的黄土地区，水资源较贫乏，约2／3的矿区缺水甚至严重缺水，生产和生活用水日趋紧张，在相当程度上制约了煤炭生产和矿区经济的可持续发展。国内外关于煤矿酸性废水处理方法多采用建立污水处理厂，利用物理、化学、生物化学方法进行处理，如以化学中和反应为理论基础的石灰石（CaCO3）或石灰为中和剂的中和法。利用污水厂处理煤矿酸性废水主要是基础工程和设备投资大，运行费用高，耗能大，处理量小，企业难以负担，尤其是那些分散的乡镇煤矿是很难做到的。因此，加快研究合理可行的煤矿废水处理技术具有极其重要的意义。黄土地区是我国重要的能源化工基地，黄土分布面积广大，尤其在中西部广泛分布着不同地质时代、不同成因的黄土，面积约64万km2，厚度约50～70m。矿区因采矿形成地面塌陷、汇水可以形成湿地，因此，可以充分利用具有天然优势的黄土，人工形成一个“黄土—湿地植物—微生物生态系统”，此系统可通过物理、化学、生物等作用净化煤矿废水中的污染物，既能大大降低处理费用，又方便快捷。本文选用山西省普遍分布的、具有代表性的上更新统（Q3）马兰黄土、中更新统（Q2）离石黄土和下更新统（Q1）午城黄土作为实验土样，实验水样取自太原西山矿务局、山西孝义乡镇煤矿所排废水，通过模拟实验研究黄土净化煤矿酸性废水中的主要污染物。根据黄土的现场环境状况，分别安装了马兰黄土柱、离石黄土柱、午城黄土柱三个单一土柱和一个两米分层高柱四个物理模型，进行了物理模拟实验，通过实验研究可知各种黄土都能净化煤矿酸性废水。实验研究结论如下：1．各类黄土都可以提升煤矿酸性废水的pH值，净化效果显著，出水pH值能达到8左右，满足排放要求，而且黄土的酸性容量很大。2．各种黄土都能够净化煤矿酸性废水中的污染物，而且不同的黄土净化能力大小不一，在定量条件下，净化SO42-的能力从大到小依次是：马兰黄土、离石黄土和午城黄土。净化Fe和Mn的能力则午城黄土最大，马兰黄土次之，离石黄土最小。3．各种黄土对煤矿酸性废水中的污染物的环境容量和净化能力基本一致：马兰黄土对煤矿酸性废水的酸性、硫酸根、铁和锰的环境容量分别为2.45×102L／kg，870.9mg／kg、6.53 mg／kg、1.10mg／kg，离石黄土为2.91×102L／kg，254.2mg／kg、7.50mg/kg、1.32 mg／kg，午城黄土为2.72×102L／kg，60.9 mg/kg、12.23 mg／kg、2.03mg／kg，综合高柱的硫酸根的环境容量为444.3 mg/kg。