摘 要 以水化学数据为依据，应用相关分析，结合地质、水文勘探资料，对煤矿酸性矿排水( AMD) 的水化学特点及其成因进行了研究。煤矿 AMD 在一定的物质条件和环境条件下形成，只要条件适宜，不管是高硫煤还是低硫煤均可产生酸性水; 低 pH、高 Eh、高 TDS 及高硬度是煤矿 AMD 的重要特征，水中的 SO42 －与其 EC 之间以及 Fe3 +/ Fe2 +比值与其 Eh 值走势具有良好的一致性，水中微量元素及重金属来源较复杂，如 Ni、Cu、Co、Zn 等来源于黄铁矿的氧化溶解，但 Pb、Sr 等主要来自 AMD 对煤系地层中煤及岩石中矿物的淋滤作用。
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一、引言
煤矿在开采过程中，因含煤地层中所含硫化物( 主要为黄铁矿) 的赋存环境变化而自发进行氧化还原反应，可导致产生酸性矿排水( AMD) 。AMD 的低 pH 值和较高的矿化度特征，说明其有很强的溶解性和侵蚀性，这种矿排废水能携带大量的重金属及有害化学物质进入环境。煤矿酸性矿井水在我国分布广泛，北方主要分布在陕、晋、鲁和内蒙等省区，南方分布在川、桂、贵、浙、闽等省区。目前，对 AMD 的研究多集中在金属矿床、矿尾库等的酸性矿排水治理方面，而对含煤地层环境下产生的 AMD 的水化学数据中所蕴含的丰富环境地球化学信息的解读还不多见。煤矿 AMD 的化学特征在一定程度上反映了相应地区的物质组成、主要水—岩反应和水中组分的相互作用等环境信息，对这些信息的研究可了解煤矿AMD 的产生、变化过程及可能产生的环境效应，为煤矿环境治理及模拟预测提供可靠依据。笔者通过对福建省永安及上京两个矿区的井下现场勘查，系统采集和测试了煤层、顶底板岩石、黄铁矿以及矿井中的酸性水样品，通过综合分析这些数据，试图总结煤系酸性水的水化学特征，并探讨其中所反映的环境信息。
二、研究区地质环境
区内地层主要由上石炭统船山组、下二叠统栖霞组、文笔组、童子岩组、上二叠统翠屏山组及第四系残坡积物层组成。下二叠统童子岩组为主要含煤地层，由一套海陆过渡相岩性组成，以泥质岩为主，次为粉砂岩和砂质岩，砂岩多为钙质胶结。普遍含形态各异、含量不等的菱铁矿和黄铁矿结核。童子岩组内由下而上分为第 1、第 2、第 3 段，其中第 1 和第 3 段为含煤段。在永安矿区，第 3 段为主要含煤段，自上而下有 0 ～11 号煤层，其中 1 号、2 号、5 +6 号、9 号为主采煤层。在上京矿区，第 1 段为主要含煤段，煤层自上而下为 22 ～ 49 号煤，其中 33、34、38、45、48 等 16 层煤层为可采煤层。
研究区沟谷发育，植被茂盛，海拔最高点标高为809m，最低点为300m。本区为亚热带潮湿气候区，年平均降雨量和气温分别为1565mm、18.9℃，气温最高39.2℃，全年相对湿度平均79%。水文地质条件属简单—中等类型，下部栖霞灰岩富水性较强，但远离煤层(距煤层200m左右)，正常情况下对煤层没有影响。大气降水是矿坑水的直接或间接补给水源。另外煤系构造裂隙发育，但富水性弱，岩性为砂岩，钻孔涌水量Q=0.57～4.5L/s，渗透系数K=0.073～0.15m/d。裂隙水水质为HCO3-Ca-Mg和HCO3-SO4-Cl-Mg型，总矿化度0.016～0.15g/L，属低矿化度具侵蚀性水。
三、样品采集与检测
为全面了解永安矿区童子岩组内整个含煤地层酸性水的情况，在永安矿区东坑仔矿的0号、1号、9号和上京矿区小华煤矿的34、38、48号等主采煤层的顶底板、煤和水及部分黄铁矿进行采样。在井下现场测定了水样温度、Eh值和pH值，其余水质项目按取样标准处理后送核工业北京地质研究院测定。用等离子质谱法(ICP-MS)测定水中阳离子及痕量元素含量;离子色谱法(IC)测定氯离子、氟离子、溴离子、硝酸根离子和硫酸根含量;采用容量法测定碳酸根、重碳酸根、氢氧根的浓度。对煤样、煤层顶底板岩样及黄铁矿样品进行了X射线衍射(XRD)分析和等离子质谱分析。
四、结果与讨论
1.井下AMD的环境特征
在井下调研时发现，大量褐红色氧化铁沉淀物与酸性水伴生，可视其为存在酸性水或曾经有酸性水产出的标志。酸性水常常出现在松散、破碎的煤层顶板处及平巷上部的采空区下方，这些现象表明酸性水明显受环境条件的控制，这可能与含氧水的进入有关。在无破碎区，地表水中有限溶解氧在缓慢的下渗过程中，被浅部地层中的物质消耗，不足以氧化较深部的含硫矿物而产生酸性水。
地质勘探资料表明，本区煤系由以铝、硅酸盐矿物为主的泥岩、粉砂岩及砂岩组成，地层中碳酸盐岩组分相对很少，CaCO3仅以脉状或钙质胶结物形式产出。有关黄铁矿氧化动力学实验表明［1］，在有碳酸盐岩存在时，产酸能力受到抑制。Holmstrom［2］等的研究表明，尾矿是否产生酸性排水和释放重金属主要取决于碳酸盐矿物的含量，而不是硫化物的含量。永安矿区煤中总硫含量小于1%，为低硫煤，但却产生了pH值低达2.75的酸性水，这一事实表明不管是高硫煤还是低硫煤均可产生酸性水。
2.煤层AMD的水化学特征
所取水样有3种类型:煤层酸性水样、煤层非酸性水样、地表水样。各水样的化学组成检测结果见表1，样品中除JS8为地表水外，其余为井下矿排水。
根据矿井原钻孔资料，未经淋滤的地层裂隙水的水质为HCO3-Ca-Mg和HCO3-SO4-Cl-Mg型，总矿化度0.016～0.15g/L。而经淋滤煤层后形成的酸性水的组成变化很大，按库尔洛夫表达式计算后，水质类型变为SO4-Ca-Mg(如DS2)和SO4-Mg-Fe-Ca(如HS5)型水，TDS为1.64～4.398g/L，为高矿化度水。
表1 永安矿区煤层矿井水水化学常量组分含量w单位:mg·L－1
注:－为未检出;表中硬度以CaCO3计。
由表1可以得出本区煤矿酸性有如下特点:
(1)pH值变化范围较大，可从5点几至2点几，而在pH≤3.00的水中，HCO－3含量均为未检出。根据水中碳酸系统平衡关系，此时水中的碳酸盐组分以H2CO3或游离CO2形式存在，即水的总碱度趋于零，具有较强的侵蚀性。
(2)酸性水具有SO42－高、总硬度高和TDS高的三高特征。SO2－4含量在阴离子中占绝对优势，表1中HS7水样硫酸根离子浓度达3239.9mg/L，煤矿酸性水水化学类型一般为SO2－4－Ca、Mg(Fe、Al)型。酸性水使地层中碳酸盐类及铝硅酸盐类矿物大量溶解，而造成水的高硬度和高TDS，TDS>1g/L。如，HS7的TDS达4398.5mg/L。酸性水中硫酸盐是其矿化度主要贡献者，水中SO2－4离子浓度与其电导率(EC)具有良好的对应关系(图1)。
(3)煤矿酸性水的Eh范围在600～800mv，是一种高氧化态水，水中的多价态元素以高价态存在，如Fe3+、V5+、Mn4+、Cr6+等。检测结果表明，Fe3+/Fe2+比值在多数情况下与环境的Eh值有良好的相关性(图2)，Eh随Fe3+/Fe2+值增加而增加，Fe3+/Fe2+比值在井下酸性水环境中起到决定电势作用。
图1 电导率与SO42－含量走势相关图
图2 Eh与Fe3+/Fe2+走势相关图
3.AMD中微量组分来源分析
造岩矿物及矿石矿物中的微量元素通常以类质同象形式存在，而天然水中微量元素的分布通常受环境中水—岩相互作用控制。对永安矿区酸性矿坑水样中50多种微量元素进行了ICP—MS测定。对7个矿井水样中含量100×10－9以上的微量元素与水样中的主要特征元素进行了相关分析(表2)。综合分析上述数据，并结合煤、岩及黄铁矿样品的XRD分析结果，可得出以下初步结论:
(1)pH值与大多数组分呈负相关，说明各组分的溶解度随介质pH的降低而增大，尤其对Fe和Al溶解度影响较大。同时也可能与它们在pH增大时易形成氢氧化物胶体而沉淀有关。胶体形成后对其他微量元素的吸附产生共沉淀是pH对微量元素含量的一个间接影响。
(2)Ni、Co、Zn、Y等与Fe、SO2－4高度相关，相关系数大于0.94，说明它们的来源与黄铁矿的氧化溶解密切相关。Ni、Co、Zn均为过渡元素，常在黄铁矿中与铁形成类质同象替代，而在黄铁矿风化过程中被释放进入溶液;与Fe、SO2－4有较高相关性的还有Na、Cu、Mg、Mn元素，这些元素在地球化学上与铁元素常亲密共生，说明黄铁矿是其部分来源，或是黄铁矿的氧化溶解对它们的释放迁移有重要影响。
(3)水中Pb-K和Pb-Al的相关系数分别为0.77和0.64，而与Fe和SO2－4的相关系数较低，分别为0.39和0.41。ICP-MS对煤、岩、矿的分析结果表明，大多数煤样品中的Pb含量高于同层位中黄铁矿的Pb含量，且由于本区为低硫煤，因此黄铁矿对矿井水中Pb的贡献相对较小，即本区酸性水样中的Pb除来源于黄铁矿的氧化溶解外，还来源于地层中的含铅矿物，如钾长石、黑云母的水解反应:
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(4)锶是广泛存在于地下水中的一种微量元素。它在造岩矿物中的分配主要受钙和钾的互带性控制［3］，Sr2+主要是以类质同象的形式存在于含钙、钾的铝硅酸盐矿物中，随着含锶的钙长石、钾长石、白云母等矿物的水解，锶被释放而进入地下水中。
本研究水样中锶含量在几百～上千μg/L，Sr与Ca呈正相关，相关系数为0.79，与K的相关系数仅为0.27。本水样中的锶可能主要来源于钙长石的水解反应。赵广涛(1998)［4］对崂山矿泉水的研究得出Ca-Sr的相关系数为0.6636，而K-Sr的正相关则不明显。这一结论与本文结果较为吻合，但是否具有代表性还有待研究。
表2 永安酸性煤矿坑水中特征组分及微量元素间的相关系数矩阵
五、结论
(1)煤矿AMD可产生于高硫煤或低硫煤层中，含氧水沿破碎带入渗和地层中相对少量的碳酸盐岩是产生煤矿AMD的重要条件。
(2)低pH、高矿化度和高硬度是煤矿AMD的水化学的典型特征。水中的硫酸盐是其矿化度的主要贡献者;煤矿酸性水中的SO2－4含量与其电导率具有良好的对应关系;Eh随Fe3+/Fe2+比值的增加而增加，Fe3+/Fe2+比值决定着煤矿酸性水的电势。
(3)煤矿AMD中含有众多重金属及其他微量元素。其中Ni、Co、Zn、As等主要有害微量元素来源于黄铁矿的氧化分解，而Pb、Sr等则来源于酸性水对地层中物质的溶滤作用。煤矿酸性水的酸度大大增加了环境中有害化学物质的出溶率和迁移性。
参 考 文 献
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The environment geochemistry information of the coal mine acid mining drainage
YUE Mei1，2，ZHAO Feng-hua1，REN De-yi1
( 1. Department of Resource ＆ Earth Sciences，University of China Mining ＆ Technology( Beijing) ;
Key Laboratory of Coal Resource，Ministry of Education，Beijing 100083，China;
2. Anhui University of Sciences ＆ Technology，Huainan 232001，China)
Abstract: The chemical characteristic and its formation of the coal acid mining drainage are discussed in this paper based on the spot investigation，samples examination，applied the cor- relation analysis method，and combined w ith the geology and hydrogeology background informa- tion. Coal AMD formed in the specific substance and environment condition. And w hen the con- dition is meet，the AMD can be produced in both high or low sulfur in the coal. Low pH and high Eh，TDS，hardness are the important characteristic of coal AMD. There are good relation betw een SO2 －4and EC，Fe3 +/ Fe2 +radio and Eh. Some trace elements and harmful heavy metal such as Ni、Cu、Co、Zn in the AMD come from pyrit dissolution w hile some others like Pb、Sr are mainly come from the AMD eluviation to the coal and rocks.
Key words: coal AMD; chemical characteristic; trace elements; correlation analysis
( 本文由岳梅、赵峰华、任德贻合著，原载《煤田地质与勘探》，2004 年第 32 卷第 3 期)
环境工程专业毕业论文篇2 浅谈环境工程监测中环境标准的应用 【摘要】当前我国的环境工程监测工作仍处于初始阶段，大家关于环境工程监测的具体内容、功能、范围、要点以及手段等多方面没有准确的认识。环境工程监测工作最主要是通过环境标准的应用进行的，本文分析了目前我国环境工程监测工作的状况，探讨了环境标准的收集来源，环境标准在监测程序中的应用以及标准使用过程中的注意事项。 【关键字】环境监测;标准;应用;探讨 引言 参照我国相关的法规和环境政策，充分考虑各种因素，如环境特点、相关技术水平、经济状况以及社会环境，制定出了环境标准。具体包括了规定的环境中污染物的允许含量和污染源排放污染物的数量、浓度、时间以及监测方法和其他有关技术规范。环境工程的监测工作必须通过环境标准的应用得以进行，无论是监测过程还是监测结果都会应用到环境标准。只有将环境标准应用到整个监测工作，才能够保障环境工程的质量。 1.环境工程监测工作的现状 目前，我国的环境工程监测工作还不够稳定，需要进行很多的探索，才能够长期运行。虽然很多环境工程成功被相关部门验收，但是并不是所有验收过程都符合环境标准。环境工程十分复杂多变，这使得我国目前的监测工作仍有一些不足之处。 1.1监测能力的滞后性 现阶段，我国没有一个科学完善的环境工程监测机制，这造成了我国环境监测工作的滞后。当发生突发事件时，有关部门不能够及时做出正确的反应。正是由于没有具体的危机反应机制，使得事件发生之后，不能够针对性地采集分析相关的数据。除此之外，我国的自动监控能力也十分不成熟，需要得到改善。 1.2综合素质的提高问题 现阶段我国环境工程监测工作有待提高的方面有： (1)目前，监测工作主要是通过单一的实验室分析进行的。我们需要将实验室、现场结合起来，综合实验室分析结果、自动连续分析结果以及应急分析结果，得出最终的监测结果。 (2)目前，监测过程中的采样工作主要是运用的点式采样方法，这样采样分析的结果不够准确。我们需要提升为面式采样，此外，还可以在面式采样的基础上，加以空中遥感分析，得到更为准确的结果。 (3)现阶段我国的监测工作主要依靠的还是手工分析。为提高监测能力，我们可以以自动连续分析为主，手工分析为辅，加以调整。 (4)目前，我们进行监测工作时，采集的信息主要是浓度相关信息。为提高我国监测工作质量，还需要采集总量、生态信息以及环境风险信息等等，综合考虑分析。从事监测的工作的相关人员要不断更新专业知识，提升自身的综合素质，才能够走在环境监测工作的前沿。 2环境标准的收集来源 2.1环保系统的公告及转发 政府颁布相关的环境政策、法规，出台环境标准。政府还需设立各级环保系统，以进行环境标准的公布和转发。环保系统公布和转发环境标准有助于各级环境监测部门及时有效地执行最新的环境标准。 2.2供应商提供信息 政府可以选择正规的、符合要求的出版社以及图书行销商出版销售环保相关图书，印发环境标准相关广告单页，更新最新的环境标准动态。环境监测相关部门通过购买相关环保出版物获取最新的环境标准，并且可以随时查阅。 2.3图书标准会员 政府可以建立健全环境标准图书的会员制度，这样环境工程的监测部门可以定期缴纳一定数额的会员费以定期获得最新的环境标准图书、资料，这可以通过邮寄的方式进行。 2.4标准培训 标准培训可以设置三级制度：市、省、国家。通过正规、专业的培训、宣传、讲解，使得环境工程的所有工作人员学会正确应用环境标准。 3环境标准在监测程序中的应用 环境工程的监测程序包括了：接受委托、现场调查、现场采样、实验室分析、数据处理监测报告。只有将环境标准应用到环境监测程序的各个阶段，才能高质量的完成环境工程的监测工作。 3.1接受委托阶段 在接受委托阶段，根据相关要求中的环境监测规范，与委托方签署监测合约，参考委托方的建议，制定监测方法标准。签署监测合约的过程，被委托方需讲明，使用的监测方法标准已经告知委托方并的到其同意的，尤其是采取的是非标准方法时，这有助于监测依照合约进行，避免以后的纠纷。 3.2现场调查阶段 在现场调查的过程，监测部门需收集该环境工程相关的环评资料，以分析环境因素、行业类型、环保部门制定的排放污染物质的各种标准对评价标准的影响。在排放污染物的相关标准中，主要是监测排污口的现场位置、排气筒的实际高度、采样方法地点等是否合乎标准。 3.3现场采样阶段 无论是采样地点、时间、间隔时间、总次数还是对采集的样品的存放、转运都应当依据相关的环境标准来进行操作。环境监测部门在进行监测工作时使用的采样器以及其它相关设备也必须要合乎国家制定的环境标准。 3.4实验室分析阶段 在实验室分析采集的样品时，必须使用国家规定的标准规范，分析测试监测因子时必须采用国家制定的标准监测方法。国家目前的技术标准图书主要有《水和废水监测分析方法》 (第四版)，《空气和废气监测分析方法》 (第四版)，涉及到了三种分析方法，通常情况下采用A类分析方法进行实验室分析。必须严格按照国家环境标准，对实验室样品分析进行质量把控。 3.5数据处理和监测报告阶段 我国目前的数据修约的环境标准主要包括了GB4883《数字修约规则》、HJ/164-2004《地下水监测规范》以及HJ/91-2002《地表水和污水监测技术规范》。必须使用专业术语书写监测报告，并且严格按照国家环境标准进行数据处理和监测报告。 4标准使用过程中的注意事项 4.1标准有效性 政策、法规具有时效性，作为国家政策、法规的一部分，环境标准的制定、执行、废除也具有时效性。我国的经济、社会环境在不断发展，科学水平在不断进步，因此环境标准也在不断改变、进步。因此，监测部门必须注意使用有效的环境标准。 4.2标准的选择使用 监测对象不同、监测方案也应当不同。监测部门必须有针对性的制定监测程序，应用最恰当的监测标准，严格区分地方标准和国家标准适用的情况，地方标准有相关排放规定时，应按照地方标准进行监测工作，反之，按照国家标准进行工作。认真分析是应用行业标准还是综合标准，首先考虑应用行业标准进行监测工作，若行业标准没有相关排放规定时，则按照综合标准进行监测工作。 4.3标准的总则及附录使用 环境标准的总则和附录常常位于标准的前面，其补充完善了标准主体。总则和附录的内容通常是有关的监测专业术语、监测技术、方式等等。在环境工程的监测工作中占据指导地位。环境监测部门在实际的监测工作时，要将环境标准主体和总则、附录都充分应用，以保证监测工作的顺利进行。 5.结语 环境监测工作的正确执行不仅要求使用先进的实验室设备、配备专业的工作团队等，还需要重视环境标准的应用。政府是执行环境监测的主体，环境监测过程就是依法行政的过程，而环境标准是政府的政策、法规的一部分。政府必须制定合理、科学的环境标准，环境监测部门必须按照环境标准进行监测工作，有法可依、依法行政才能保证环境监测的公正、准确、科学。 【参考文献】 [1]杨娟娟. 浅议环境标准在环境监测工作中的应用[J]. 北方环境，2011，04：173. [2]黄玉凯.环境标准使用中应处理好的问题[J] .环境监测与管理技术， 2005.02(1)： 22- 24. [3]刘亚民，刘庆.简述标准在合格评定中的应用[J].现代测量与实验室管理， 2003，(02). [4]林守霖.可靠性工程有关环境条件标准的应用[J].航天标准化， 1999，(05). [5]杜海声. 浅谈对环境工程监理的认识[J]. 环境工程，2009，S1：543-546. 猜你喜欢： 1. 大学环境工程毕业论文 2. 大学环境工程方面毕业论文免费 3. 大学毕业论文环境工程 4. 大学环境工程方面毕业论文范文 5. 环境工程毕业论文样板 6. 环境工程专业的论文
水污染问题已经成为我国经济社会发展的最重要制约因素之一，已经引起国家和地方政府的高度重视。下面是我精心推荐的水污染处理技术论文范文，希望你能有所感触!
我国城市水污染治理技术研究
摘 要：近年来，随着我国经济社会的快速发展，城市化进程不断加快，城市污水排放量也随之迅速增长，由于我国城市配套污水处理设施建设的不完善，造成了大量污水随意排放，不仅污染了人们的生存环境，影响了人们的生活质量，更制约了我国经济的可持续发展，城市水污染治理无疑已经得到了人们的广泛关注，迫切需要得到解决。本文主要针对我国城市水污染的现状以及传统的治理技术进行描述，并对新型城市水污染治理技术进行简要的分析和阐述。
关键词：城市;水污染治理;现状
1 引言
近年来，我国经济和社会发展取得了举世瞩目的成就，城市化进程不断加快，城市基础设施建设不断提速，大量人口进入城市享受城市建设带来的便利的同时，由于配套治污设施的匮乏，城市污水的排放量不断增长，影响了城市的整体面貌，更对城市的可持续发展造成了巨大的影响，城市水污染治理已经迫在眉睫。本文现主要针对我国城市水污染治理技术进行简要的分析和阐述。
2 我国城市水污染治理的现状
2.1我国城市污水的主要来源及治理现状
随着我国城镇化进程的不断深化，大量人口和企业开始聚集，生活污水和工业污水渐渐成为我国城市水污染的主要来源，由于缺乏环保意识和配套的治理设施，大量污水被排放到河流湖泊之中，据不完全统计，我国城市河段中仅有30%左右为I到III类水质，而高达60%多的河段为IV到V类水质，严重威胁着城市居民的正常生活，尤其是随着城市人口的不断增加，污水排放量迅速增长，城市水污染现状更加堪忧。
近年来，随着人们环保意识的不断加强以及政府管理的日趋严格，传统的先污染、后治理的理念逐渐被人们所摈弃，节能减排，建设绿色中国已成为我国政府的重要举措。当前来看，我国城市水污染治理规模相对较小，由于缺乏资金且管理制度落后，价值植物设备技术过时、老化严重、运行成本较高，都给我国城市污水处理带来了巨大的困境。
2.2我国传统城市水污染治理技术
当前，我国城市水污染治理普遍采用的是SBR技术和氧化沟技术，先对其进行简要的阐述。
2.2.1SBR技术
SBR技术是一种间歇性曝气的污水处理技术，其能在反应池内自动实现污水的混合、沉淀、排泥等全过程，该技术沉淀速度较快，抗冲击性较强，使用成本较低，且能够有效避免污泥的膨胀，因而得到了较为广泛的应用。得益于SBR技术的优良特性，在其基础上发展衍生出了MSBR、CAST等新型SBR反应器，也得到了较为广泛的应用。
2.2.2氧化沟技术
氧化沟技术作为SBR技术的一种衍生，其外形为封闭的沟渠，采用了悬浮生物处理技术，具有极低的使用成本和极高的污水处理效率，因而是我国应用最广泛的城市污水处理技术。氧化沟技术又称作连续环状反应器，从机理上采用了延时曝气技术，并在发展应用过程中得到不断的创新与完善，得益于其流程短、操作便捷、成本较低及稳定性较强的特点，氧化沟技术在我国得到迅速的推广和应用。
3 城市水污染治理新技术的简介
随着城市污水制造量的不断攀升，传统的污水处理技术已经难以满足城市治污的需要，一些新型城市水污染治理技术开始得到推广与应用。
3.1蚯蚓生态滤池技术
蚯蚓生态池技术是一种利用蚯蚓及其他微生物对污水进行过滤和分解处理的污水处理技术，以蚯蚓为主的微生物能够对污水中的污染物进行吞噬或讲解，从而实现污水的净化。与其他技术相比，蚯蚓生态滤池技术的能耗更低，并且具有极高的处理效率，经过生态滤池处理的污水几乎去除了全部污染物，是一种符合我国节能减排号召的新型环保型污水治理技术。
3.2人工湿地技术
人工湿地技术是通过人工建造湿地生态系统，然后将城市污水科学、合理、适量地引入人工湿地中，利用湿地生态中的植物和各微生物对水中的污染物进行处理。同蚯蚓生态池技术相似，人工湿地技术也具有污染物去除效率高、运行和建设成本低一级适应能力较强的优势，具有较高的环保和经济效益，在我国城市污水治理中具有十分广阔的应用空间。
3.3生物浮岛技术
当大量工业和生活污水排入河流后，水体将逐渐富营养化，不仅对水资源造成了较大的污染，更对流经地域的生态环境造成了巨大的破坏，因此治理水体富营养化的生物浮岛技术营运而生。生物浮岛技术通过利用浮体，将喜水的植物种植与浮体之上，并将整个浮体置于富营养化的水体之上，浮体上植物的根部将对水体中的磷和氮等元素进行吸收，从而实现对富营养化水体的净化。
3.4人工水草技术
与天然水草不同，人工水草是一种人工制造的聚合物，其外形比天然水草大，利用人工水草技术将人工水草至于污水之中，能够在水中形成良性的生物链，促进有益微生物的生长，抑制有害微生物的生长，通过食物链去除水中的污染物，实现对水体的净化。整个净化过程操作简便且运行费用较低，具有一定的推广应用空间。
4 结束语
随着我国城市建设的不断发展，城市水污染已成为可持续发展中不可忽视的重要问题，本文主要针对我国城市水污染治理技术进行了简要的分析，相信随着社会各界的不断重视，城市水污染必将得到有效的解决。
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危害有很多1.废水中有废气对大气有污染51-论文-网-欢迎您2.对大自然水源有污染如果严重话对动植物有生命危害51-论文-网-欢迎您3.工业废水对土壤有污染严重话能是土壤寸草不生导致良田荒漠化等等为了区分工业废水种类了解其性质认识其危害研究其处理措施通常进行废水分类一般有3种分类方法51-论文-网-欢迎您 1、按行业产品加工对象分类如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、纺织印染废水、制革废水、农药废水、化学肥料废水等51-论文-网-欢迎您 2、按工业废水中所含主要污染物性质分类含无机污染物为主称为无机废水含有机污染物为主称为有机废水例如电镀和矿物加工过程废水是无机废水食品或石油加工过程废水是有机废水这种分类方法比较简单对考虑处理方法有利如对易生物降解有机废水一般采用生物处理法对无机废水一般采用物理、化学和物理化学法处理不过在工业生产过程中废水往往既含无机物也含有机物51-论文-网-欢迎您 3、按废水中所含污染物主要成分分类本文来源于考试大如酸性废水、碱性废水、含酚废水、含镉废水、含铬废水、含锌废水、含汞废水、含氟废水、含有机磷废水、含放射性废水等这种分类方法优点是突出了废水主要污染成分可有针对性地考虑处理方法或进行回收利用51-论文-网-欢迎您 除上述分类方法外还可以根据工业废水处理难易程度和废水危害性将废水中主要污染物分为3类51-论文-网-欢迎您 1、易处理危害小废水如生产过程中产生热排水或冷却水对其稍加处理即可排放或回用51-论文-网-欢迎您 2、易生物降解无明显毒性废水可采用生物处理法 3、难生物降解又有毒性废水如含重金属废水含多氯联苯和有机氯农药废水等51-论文-网-欢迎您 上述废水分类方法只能作为了解污染源时参考实际上工业可以排出几种不同性质废水而废水又可能含有多种不同污染物例如染料工业既排出酸性废水又排出碱性废水纺织印染废水由于织物和染料不同其中污染物和浓度往往有很大差别
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生物强化脱色处理印染废水的中试研究 (国家环境保护水污染控制工程技术<浙江>中心,浙江杭州310007)摘要:为解决印染废水生化处理效果差的难题,开发了复合水解酸化/悬浮生物滤池的印染废水生化处理工艺,并在此基础上投加专性脱色菌进行生物强化脱色处理。结果表明,在稳定运行条件下,系统对色度的去除率提高了10% ~20%,对色度的总去除率达到80%以上,对COD的去除率达到90%左右。可见,通过生物强化技术提高生化处理的脱色能力是可行的。关键词:印染废水;复合水解酸化;悬浮生物滤池;脱色 中图分类号: X703文献标识码: C文章编号:1000-4602(2010)23-0091-03印染废水成分复杂、生物降解性差,用传统的生物法处理难度大,因此开发新工艺及新技术提高生物降解效率是印染废水处理的研究热点[1~4]。生物处理效果取决于有效微生物的活性和数量,生物强化技术通过向生物处理系统内引入具有特定功能的微生物,能提高有效微生物的浓度,增强对难降解污染物的降解能力,提高降解速率[5]。 复合厌氧反应器(AHR)是在第二代反应器的基础上开发的第三代水解厌氧反应器,AHR反应器的下部是高浓度的颗粒污泥,上部是由填料及附着的生物膜组成的滤料层,二者的结合很大程度上提高了反应器的有效容积、降低了污泥流失、提高了处理效率[6];悬浮生物滤池采用悬浮生物填料,对微生物具有良好的吸附和网捕作用,能有效减少微生物的流失,具有广泛的应用前景[7]。笔者选用复合水解酸化/悬浮生物滤池作为生化处理工艺,并在此基础上投加专性脱色菌种,同时采用脉冲布水技术,强化了布水过程中废水与微生物的接触,提高了传质效率,且不增加额外的运行费用,将该工艺应用于实际印染废水处理中试,取得了较好的处理效果。1材料和方法1·1废水水质及菌种 废水取自绍兴某棉布印染企业调节池,该废水成分复杂、污染物浓度高、可生化性差,废水中含有活性染料、还原染料、直接染料等多种染料及助剂,其pH值为12~14、水温约为40℃,为保证进水水质稳定,采用延时继电器控制提升泵每隔1 h采水1次,其综合水质如下: COD为1 000~2 800 mg/L、BOD5为300~500 mg/L、SS为150~200 mg/L、色度为300~1 000倍。接种污泥取自绍兴污水处理厂的污泥浓缩池。专性菌种是从印染废水及工业废水处理厂的活性污泥中筛选、分离得到的高效脱色菌株,对印染废水具有良好的脱色效果[7]。1·2试验装置与方法 中试采用复合水解(A) /悬浮生物滤池(O)串联工艺(见图1),用延时继电器控制提升泵,将调节池废水泵入储水池,不同时间段的废水在储水池内均匀水质、水量,并调节其pH≤10后泵至脉冲布水器。后者储存3~5 min的水量后将水瞬间布入水解酸化池底部,与厌氧菌及兼氧菌充分接触,将不溶性颗粒分解为可溶性物质、大分子物质分解为小分子物质,从而提高废水的可生化性,为后续好氧处理奠定基础,同时破坏染料的发色基团,去除废水的色度。A段出水溢流到O段,在O段填料与充氧废水充分接触,利用生物膜上微生物的新陈代谢作用,将废水中的有机物去除。 复合水解酸化池的总有效容积为2 m3,填充区容积为1m3,填充尺寸为1 cm×1 cm×1 cm的立方体悬浮生物填料;悬浮生物滤池的有效容积为1.m3,填充尺寸为2 cm×2 cm×2 cm的填料。1·3取样及分析方法 定期取组合工艺的进水、A池及O池出水,分析COD、色度、pH的变化情况。COD:重铬酸钾法;BOD5:微生物膜法; pH:便携式pH计;色度:稀释倍数法。2结果与讨论2·1生物强化对去除COD及色度的影响 试验考察了生物强化脱色前、后系统对COD及色度的去除效果(见图2)。在稳定运行阶段,A段的停留时间为14 h,O段的停留时间为10. 5 h,中试分两个阶段进行:第一阶段未投加脱色菌(18~34d),第二阶段为脱色菌强化处理期(35~52 d),其中前5 d为挂膜阶段。 由图2可以看出,在中试期间,进水COD浓度波动较大,生物强化前好氧出水的COD浓度基本稳定在150 mg/L左右,强化后出水COD浓度稳定在100 mg/L左右,略低于强化前的。进水色度为300~1 000倍,强化脱色后好氧出水色度由110~180倍逐渐降低到100倍以下。 投加脱色菌后,系统对COD的去除率未发生明显变化,而对色度的去除率由70%左右提高到80%以上,最高达到90%。可见,脱色菌可有效提高生化系统对色度的去除率,但对COD的去除无明显促进作用。2·2生物强化脱色的机理分析 图3为A段及O段生物强化脱色前、后系统对COD及色度的去除率变化曲线。 由图3可以看出, A段未投加脱色菌时,对COD和色度的去除率曲线基本重合,而投加脱色菌后A段的脱色率提高,且对COD和色度的去除率曲线分离。这是由于未投加脱色菌时,A段对COD的去除主要是通过去除非溶解性SS而实现的[6、8],而SS浓度的高低与表观色度的大小成正比,因此对COD与色度的去除率基本重合;投加脱色菌后,由于投加的脱色菌不能以染料分子作为直接碳源,而只能破坏其发色基团,将其还原分解为苯胺类化合物,再通过好氧工艺使这些物质矿化,且脱色率对SS去除率的依赖性降低,因此脱色率曲线与COD去除率曲线分离。 由图3还可知,生物强化脱色前、后O段的脱色率无明显变化,而对COD的去除率却略微增加,这符合脱色菌将染料分解为苯胺类化合物,再通过好氧工艺降解的推测。同时也反映出废水中残留的染料量占全部COD浓度的比例较低,而这也符合印染废水的特点。3结论①采用复合水解酸化/悬浮生物滤池作为生化处理工艺,并在此基础上投加专性微生物菌种,同时采用脉冲布水技术,当A段停留时间为14 h、O段停留时间为10. 5 h时,系统对色度的去除率可达到80%以上,对COD的去除率为90%左右。②生物强化脱色后,系统脱色率提高了10%~20%,且脱色菌不能以染料为直接碳源,只能将其还原分解为苯胺类化合物,再经好氧工艺使其矿化,故对COD的去除率提高不明显。③采用生物强化脱色技术能有效提高生化处理的脱色率,可有效降低深度处理费用,为废水的资源化利用奠定了基础。参考文献:[1]谢春生,黄瑞敏,肖继波,等.曝气生物滤池—纳滤深度处理印染废水的研究[J].中国给水排水, 2007, 23(15): 69-72.[2]洪俊明,洪华生.厌氧—好氧MBR组合工艺处理蒽醌活性染料废水[J].中国给水排水, 2008, 24(1): 51-53.[3]王白杨,张卓,何慧.生物/化学/物理联合工艺处理高温印染废水并回用[J].中国给水排水, 2008, 24(17):75-78.[4]尤隽,任洪强,严永红.厌氧/缺氧/好氧工艺处理印染废水[J].中国给水排水, 2007, 23(18): 63-64.[5]马放,郭静波,赵立军,等.生物强化工程菌的构建及其在石化废水处理中的应用[ J].环境科学学报,2008, 28(5): 885-891.[6]李晓东,孙铁珩,李海波,等.低温处理生活污水的复合厌氧工艺研究[J].安全与环境学报, 2008, 8(1):40-43.[7]白俊跃,徐灏龙.悬浮生物滤池A/O工艺处理印染废水[J].印染, 2008, (9): 31-33.[8]杨健,居志华,吴敏.复合式厌氧反应器预处理低温城市合流制污水中试[J].中国给水排水, 2007, 23(5):58-61.
ShanghaiTex染整技术热点——高效 节能 低耗 环保杨朝煜7月5~8日在上海召开的ShanghaiTex 2006展会上，高效、节能、低耗、少污染已开始成为染整业内人士关注热点。本文从染整关键流程，探讨该热点趋势下ShanghaiTex 2006展出的的最新技术进步。棉纺投资居纺织之首 协会发出预警浙江化纤业民企挺进石化业上游南非本月底对中国31类纺品设限中国纺织行业按照科学发展需要，“十一五”期间预期主要的约束性指标包括：单位工业增加值纤维使用量同比降低20%；单位GDP耗水减少36%；吨纤维耗水量比2005年下降20%；单位GDP能耗下降28%；吨纤维耗电量比2005年下降10%；单位增加值污水排放量比2005年下降22%。这些指标与印染行业息息相关，因为印染污水排放量占纺织工业排放总量的80%之多。印染行业在“十一五”期间的任务极其艰巨，需要染化料、机械和工艺新技术共同进步。于7月5~8日在上海召开的ShanghaiTex 2006展会上，高效、节能、低耗、少污染已开始成为染整业展示的热点。水洗机在染整加工过程中，热水洗涤是必不可少的工序，也是蒸汽能源和水资源消耗最多的工序。平洗机逆流漂洗废水技术是热点之一，其漂洗温度高达85℃以上，蕴含可观的热能价值，每处理回收1吨这种水，可节约的费用及实现的效益超过10元人民币。经测算，1台平洗机1天的热水回用价值达2000余元人民币。现在中国每年排放大量高温印染废水，既污染了环境，又流失了巨大的热能，如果全国10万台平洗机和溢流染色机排放的废水都采用此技术处理，一年节约水费及能耗费可达数十亿元人民币。平洗机废水处理后回用可以节能、降耗、减少污染，它采用四种方法达到这一目标：武汉科技学院开发的“无极紫外光催化氧化”技术，该技术是国家863重大专项新型高效物化组合的最高研究成果；在平洗时添加提高效率的助剂；制造平洗机时，开发应用高效水洗技术；开发应用热能回收技术。其中，后两种技术在ShanghaiTex 2006展中都有展示。美国杜布德（Tube-Tex）在展会中介绍了水洗机的热回收装置，该水洗机用水量每分钟为400升，温度85℃以上，这时蒸汽的费用将显得非常重要。该公司的被动式热回收装置能够回收在废水中流失的大量热能，而且不需要额外的操作成本，可以提供6种不同型号的装置来适应各种实际需要。浙江印染新开发成功的两台拥有技术专利的高效水洗机，展示了国内印染机械制造者对清洁生产的重视。该公司在过去开发成功的振荡水洗机基础上，又开发出齿形导辊加回形穿布路线的水洗机和下排齿形导辊加上排轻型轧辊的水洗机，加强了洗涤效果，进一步提高了节能降耗的水平。同时，在新的水洗机上增加了废水热能回收装置，进一步降低了蒸汽能源消耗。低给液机瑞士威可（Weko）的低给液系统已得到国内染整企业的普遍认可，其节能、低耗、环保特性使之得到大量的应用，并将继续扩大应用领域。该系统有给水和给液（水溶性化学溶液）两种机型，可以在各种需要低给液的染整机台前（或后）安装使用。威可喷盘式给液系统。如在拉幅定型机前安装一台低给液机，在大多数情况下可以取代浸轧机和烘燥机。一般织物在进拉幅定型机前需要浸轧水或化学溶液，轧余率为75%左右，然后烘去一定的水份，在含潮20%左右进行拉幅定型。低给液机可以按照需要，在1~40%的含水范围内设定织物的给液率，而且重演性好、左中右以及前后均匀一致。由于低给液时，被雾化成30~70微米的水或溶液粒子以每分钟1500米的速度喷向织物，因此渗透性极好。喷到织物上的水或溶液被织物吸附，未喷到织物上的，由于未与织物接触，可以循环使用，减少了物耗和环境污染。真空吸水机上海宽达介绍了EVAC真空吸水机。在染整加工中，被浸湿的织物上含有的水份可分为结合水和游离水两种，EVAC真空吸水机将通过吸水口的织物上的游离水完全吸取，当用于疏水性纤维及其混纺织物的湿整理时，效果尤为显著，疏水性纤维可将浸湿后织物上的含水率降到18%。EVAC真空吸水机结构图。该系统采用了UHMW高聚体材料制成的吸水口，具有摩擦力小、耐腐蚀、防堵塞的特性；采用了回旋式设计的分离器，使吸入的水份和杂物从气流中分离出来，易于清洁，避免真空泵堵塞；真空度可根据不同织物进行设定，重演性好。当用于水洗机时，能将织物上的水与水槽中的水充分交换，大大提高了水洗效果。当用于烘干机或拉幅定型机时，可部分取代传统的轧车，由于真空吸水后含水率很低，就能大大提高烘燥、拉幅定型效率而节约能源。当进行功能性整理时，可使整理剂渗入纤维内部，对不希望重力压轧织物的整理效果尤其优良。拉幅定型机当拉幅定型机处理涤纶及其混纺织物时，箱体内的温度可高达180~220℃，是染整加工中的重点节电、节能环节。本届展会上围绕节电、节能展示了多种新成果。温湿度测量与控制准确的温湿度测量是节电节能工作的基础。宽达展示了先进的EMC系统，该系统是一个组合式工作平台，由三个模块组成。RMS模块，即湿度测量和控制系统，主要用于棉、麻、丝、人纤及其混纺织物，在进行拉幅定型、烘干、预缩时，通过检测织物的含水率来控制机台速度和提高生产效率，节约能源，该系统可以自动控制浆纱机、浆染机的生产车速。AML模块，即废气湿度控制系统。该系统在染整行业主要用于测量拉幅定型机和焙烘机的高温废气中含湿量和控制高温废气排放，如排放的高温废气含潮率过低，则表示能源被浪费，通过测量与控制使拉幅定型和焙烘过程处于最经济的运行状态，一般使用该系统可以节约20%的热能。OMT模块，即织物温度测量和控制系统。该系统主要用于化纤及其混纺织物在高温定型和焙烘时，直接测量箱体内织物的实际温度，从而自动控制加工车速，使加工过程处于最佳的质量、最大的产量、最少的能耗。EMC系统由一台6.5英寸触摸式屏幕、一台电脑主机工作箱、三个模块接口和一组测速发电机组成，可以单独配一个模块，也可以同时配三个模块。其它节能措施最具有代表性的是立信门富士(Monforts Fong's)的拉幅定型机在节能方面采取的系列措施，如所有织物传送均由变频控制的全密封式三相交流电动机驱动；烘箱采用150毫米厚的高密度绝缘材料制成隔热门，使烘箱热辐射量处于低水平；在烘箱的连接和开口处均设有密封；织物进出口处均设有气流屏蔽装置；在出布口装有残余湿度测量和控制装置，使烘燥效果数字化显示。浙江印染展示了拉幅定型机废气热能回收技术，已用于生产实际。有机溶剂回收机在纺织品、人造革等产品后整理高温焙烘定型时，根据不同需要添加各种有机溶剂，以改善纺织品和人造革的功能特性。这些有机溶剂在高温条件下，会随着热空气散布到机器内或排放到机器外，严重地污染机器和环境。ECO-6-12T。台湾顶麒工业在展会上提供了有机溶剂回收机，据称该装置对有机溶剂回收率为97%，回收的有机溶剂纯度为99%，废气消除率为98%。染色机此次展会展示的染色机约100多台，有高温染色机、常压染色机、喷射染色机、轧染机等机种，其技术代表产品有立信的ECO系列染色机和Allwin筒子纱染色机、德国特恩（Then）的气流染色机。Allwin筒子纱染色机。ECO系列高温染色机结合了必要的自动化控制装置、精密仪器、先进的控制软件，采用了成熟的液体分离和快速循环技术，缩短了全程工艺耗时，采用了低浴比技术，每公斤织物的总耗水量（浅色）低至38公斤。Allwin筒子纱染色机采用了新的双重循环式热交换器，在相似的操作环境下，比传统的筒子纱染色机快30%达到目的温度；采用了新的专利REV水泵，流量高于传统水泵，用马达推动水泵的功率亦相对减少；采用了新的水流换向装置和智能匀染控制，避免了只靠由里至外的单向染液运行而导致的染色不匀；在染色过程中采用了快速逻辑温控技术，这些技术的进步使染色质量得到保证，并降低了能耗、水耗和废水排放。
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浅论露天煤矿开采环境问题及防治对策论文
一、露天煤矿开采引发的环境问题
(一)对土地的破坏
露天煤矿区对土地资源的破坏主要表现在露天采场的直接挖损、外排土场压占土地和工业广场的占用等。挖损是对原地表形态、浅部地层、生物种群的直接摧毁,致使原土地不复存在,压占是挖损过程中产生的废弃岩土堆置于外排土场上造成原地貌功能的丧失。挖损和压占等工程活动直接破坏了表层的植被,导致这一区域原先处于相对稳定的系统受到干扰,使区域内的土地利用、植被覆盖、地貌、保水力等生态因子发生巨大的变化。
(二)水污染问题
露天煤矿开采对地表水和地下水污染最严重的是煤矿排土场淋溶水。排土场的煤矸石中富含碱金属、碱土金属和硫等,大气降水淋溶了煤矸石中的无机盐类,含无机盐类的淋溶水流入地表水体会对地表永体造成污染,渗入地下含水层,也会污染地下水体。此外,采场周围水体和大气降水汇入采场矿坑,也会由于矿坑积水浸润采场的残煤露头,而使煤层中的硫和重金属等污染物质溶入水体而使地下水受到污染。
(三)空气染污问题
露天煤矿排土场污染最严重的因子为剥采区、排土区和运输道路两侧一定范围内的粉尘。此外,露天煤矿排土场大多没有土地复垦和再植被,每个露天煤矿的外排土场都会形成一个几百到几千公顷的人为荒漠化土地,春秋时节,荒漠化的排土场所产生的扬尘等亦会使周围大气造成严重的污染。
(四)环境地质问题
露天采矿形成的矿坑边坡及排土场边坡,由于地质构造、边坡岩体、地表水及地下水作用、采矿工程活动等原因诱发一系列诸如滑坡、塌陷、泥石流等突发性或缓变性地质灾害,危及该地区周边工业企业与民居建筑的安全,造成人员伤亡及巨大的经济损失。因此,滑坡、塌陷等地质灾害贯穿于露天矿开采的始终,并有可能延续到闭坑后。
二、露天煤矿开采引发环境问题的防治对策
(一)土地破坏的防治措施
1、耕作层土壤和表层土壤是经过多年耕作和植物作用而形成的熟化土壤,是深层生土所不能替代的,对于植物种子萌发和幼苗生长有着重要作用。应对矿区拟破坏的露天采矿场熟化的表土进行剥离,用汽车运输到指定表土堆放场堆存,闭矿后直接作为露天采矿场复垦用土。
2、修建运输道路时,要充分利用已有矿山运输道路、乡村道路,不占或少占耕地、林地。避开土壤状况良好、植被生态复杂地段,减少对矿区植被和土壤的破坏。
3、采用机械、人工等方式对采场边坡进行清理,清除松动、凸起的碎(块)石。对平台进行人工、机械平整,清除场地内较大石块;休息室、表土堆放场建筑进行拆除、平整;区内道路进行平整、回填;平整后场地坡度要满足复垦场地需求。
4、对平整后的平台场地穴状坑及采场边坡平台进行覆土,覆土来源为矿山开拓时剥离堆存于表土堆放场的表土。采用机械、人工等方式,剩余的表土采取就近的原则平覆于拟复垦林地的场地,覆土平均厚度≥0、5米。
5、矿区复垦土壤以生土为主,土壤养分含量和地力不足,恢复待复垦土地的肥力和生物生产效能,就必须采取恢复土壤、肥化土壤的`措施。因此复垦的地块根据当地情况增施农家肥与生物菌,林木落叶留底以提高土壤的有机物含量,改良土壤结构,改善土壤理化性状,增加土壤肥力。
(二)空气污染的防治措施
1、施工扬尘防治措施。土石方开挖避免在大风天气进行,完工后及时回填、平整场地;工业场地辅助配套工程施工,首先做好路面硬覆盖;易产生扬尘的建筑材料采用封闭车辆运输;设置围布、挡板,禁止高空抛撒建筑垃圾和起尘的料、渣土的 外溢;施工扬尘防治关键要加强施工管理,管理到位,可以有效减轻对环境的影响。
2、运营期地面运输系统的防尘措施。输煤系统带式输送机栈桥露天部分均加设皮带罩棚,筛上设布袋除尘器集尘;在其周围设置彩色防风挡板,阻挡煤尘的扩散。储煤设施应采用圆筒仓储煤方式;转载点、原煤卸载站设置通风除尘装置和喷雾洒水装置。
3、采场、排土场扬尘治理。对采掘工作面,合理布置炮孔,正确选择爆破参数和加强装药、 冲填等作业的管理,爆破前向岩体注射高压水,或利用洒水装置;钻机设袋式集尘器,爆破后洒水降尘;配备洒水车往返于坑内外道路,对排土场工作面及其与采掘场之间的道路进行经常性地洒水,以增加路面、 作业面积尘湿度。排土场定期碾压,降低起尘。对已经结束排弃的排土场平台,在不影响整个露天矿排土作业的条件下及时覆土绿化;沿固定帮坡种植防风林带。
(三)边坡防治措施
1、高度重视露天矿边坡管理工作,建立健全边坡安全管理机构制度,剥采生产应严格按照设计给出的边坡角、平台进行留设,严禁越采超挖。
2、采用边坡稳定性雷达或边坡监测机器人加强边坡变形监测工作,及时掌握边坡变形的动态情况和规律,对于出现的任何局部、小规模的边坡坍塌滑落还要进行专门的分析和治理方案设计。
3、露天矿地下水丰富,建议建立完善的疏干排水系统,在采场发现出水点,详查后打水平孔,释放静水压力,夏季暴雨会给采场边坡稳定性带来威胁,此时要加强疏干,特别是断裂带和煤层顶底板的弱层,一定要详查,做到“有疑必探,先探后采”。
4、建立日常的巡查监测制度,特别是春季解冻期、雨季或坡面上出现沉陷裂缝时更要加强巡查监测,一旦发现异常情况(如边坡有明显失稳先兆)及时预警避让,或采取防治工程措施。
5、抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱,用以支挡滑体的滑动力,起稳定边坡的作用,适用于浅层和中厚层的滑坡,是一种抗滑处理的主要措施。
(四)水污染的防治措施
1、修筑截矿山排水沟渠。矿山排水沟渠沟建于矿场四周,当雨季降水量大,既起到阻挡作用,而且还起到梳流作用。
2、河流改道。针对穿过矿区的河流,必须对河流进行改道迁徙,路线改道应选择短,地势平缓弱渗水地段。同时还要考虑矿山的发展前景,避免二次分流。新河道的起点应该在河床冲刷易发区进行选择,并与原有的河道河势想适应。
3、调洪水库。季节性的地表水流横穿开采境界时,除采取改道措施外,须在矿区上游修筑调洪水库截流和贮存洪水。
4、修筑拦河堤。当露天开采和附近的河流周围地面水平的境界,湖白的岸边标高相差较小,甚至低于岸边地形时,应该修建岸边护堤堰。防止河水漫灌到采矿场。
5、防渗帷幕。防渗帷幕防水是在露天矿开采境界以外,在地下水涌人采场的通道上,设定若干一定距离的注浆钻孔,并依靠浆料在裂缝中的扩散,凝结组成一道挡水隔墙,所谓防渗帷幕就是指由若干个注浆钻孔所组成的挡水隔墙。
三、结语
露天煤矿开采环境问题的防治是一项复杂的、综合的、庞大的系统工程。要应用环境地质学、环境科学、采矿学、水土保持学、系统工程、工程经济学等学科的原理和思路研究防治对策,追求最优的经济效益、社会效益和环境效益。实现煤炭开采与环境保护协调发展,实现矿区的可持续发展。
矿山过度开采造成水土流失对地下水资源的影响论文
人口、资源和环境是当今世界面临的三大问题，而水资源是各种资源中不可替代的一种重要资源。因此，从一定程度上来说，节约水资源非常重要。目前我国矿山资源过度开采，对地下水资源有直接影响，而且开采过程中也会造成水资源的浪费，使地表产生塌陷，破坏了水质、水循环，效果是不堪设想的。
1.矿山过度开采破坏生物群落的生态平衡
我国矿产资源近年来的高强度开采带来了一系列的环境问题，造成了地面的大面积破坏和塌陷，导致矿区地下水资源枯竭和矿区严重的大气、水源污染。由于矿业废弃地具有众多不良的理化性质，尤其是重金属含量过高，而有毒重金属在土壤系统中的污染过程又有隐蔽性、长期性和不可逆性，因此常给周边地区的水资源生态环境造成重大的影响。如破坏土地资源，导致生态环境恶化，破坏水平衡，加剧了水资源危机，危害人体健康，破坏生物群落的生态平衡和生物多样性等。
我国水资源总量仍不丰富，区域分布也不平衡，随着人口的增多，水资源的人均占有量较小。尤其是在西北地区一些地区缺水严重，不仅造成人们生活的不便，在一定程度上对当地经济发展造成影响。因此，节约水资源非常重要，我国矿山资源的过度开采对水资源具有重要的影响，加强对矿山开采对地下水资源、水循环、水位、水质等影响进行研究分析，对矿区开采水资源保护具有一定的实用意义。
2.矿山开采对地下水资源的影响
矿山在开采过程中对地水资源的影响十分巨大，如今水资源日益减少，我们更要重视矿山开采对地下水资源的影响，找出存在的问题及相应的处理方法，对保证当地人民生产生活用水和区域农业用水都具有重要意义。
2.1 矿山开采对水资源与水资源循环的影响
2.1.1 矿山开采对水资源量的影响
矿山开采过程中，对开采区的表结构会产生影响，会造成其地表面下陷或因开采过度出现裂缝。在这种情况下，会对当地的水资源造成严重的影响，对其循环系统的影响极大，造成地下水资源自我更新困难，其影响主要体现在两方面：①由于矿山开采产生地表裂缝，会使地表水转变为地下水，并且会加快这种转变的速度，在一些开采区，雨季大量的雨水会随着地表裂缝渗入到地下，造成地表储水减少，而且矿山开采时也会不断地向外排水、疏干，这就造成了当地水资源不断流失。②矿山开采时由于矿坑需要排水，而且其地表开采产生的变化，会加剧地表水资源与地下水资源的流失，对开采区的水平衡造成影响，这时开矿区域内的地表水资源与地下水资源都在不断地减少，降低了水资源的利用率和水资源的存储量。
2.1.2 矿山开采对水资源循环的影响
矿山开采时对当地水资源循环的.影响，主要体现在对水资源自我更新的影响上，水资源具有自我更新能力，矿山开采破坏了这种能力。矿山开采过程中对水资源的循环系统形
成了再造，重建了一个更为快速，也更为复杂，违背自然规律的水循环系统。①在矿山开采前会对地下水进行排干，这在一定程度上减少了地下水资源的存储量，而且会造成地表水向地下渗入，使水平衡系统被打破，导致地表水资源不断减少，也减少了地表水的蒸发消耗量。②矿山在开采过程中也会造成其地表的结构变化，加剧地表水向地下渗入，进一步减少了地表水存储量。以上因素对地下水循环系统造成了严重破坏。③因矿山矿坑的排水也会对地下水的径流产生影响，这会使得矿区内的水资源循环系统变得更加复杂。
2.2 矿山开采对当地含水层水位以及地下水水质的影响
2.2.1 矿山开采对当地含水层水位的影响
矿山在开采过程中会造成地表结构变化，会对原本的力学平衡造成影响，在这种情况下，当地质结构出现不稳定情况时，就会使上覆岩层移位或是产生断裂，其含水层中所存储的水会产生流动，矿区地下水位会下降。这种带动的反应是连锁性的，会直接对该地区的水井水位造成影响，其水井中的水位会下降，这对当地农业与生活用水的影响是巨大的。矿山开采中，相关人员应该使用专业知识对下水位变化进行控制，减少因矿山开采对当地人民生活所造成的影响。
2.2.2 矿山开采对当地地下水质的影响
我国近年来的环境问题所受到的关注越来越多，特别是一些矿山的开采对水资源造成污染与影响，相关部门一直非常重视。这种染污不仅对当地居民的生活造成了不可逆转的影响，也会对当地的经济建设造成影响，并且也严重违背了节能减排发展趋势。
矿山开采对于水资源的污染主要体现在开采过程中所排放的废石与尾矿等，这些具有污染与影响。而这些情况的发生，是因为当地决策部门一味地追求地区内的利益，无视资源破坏的后果意识，并且矿区管理也相对落后，使矿区污染物随意排放，造成了对水资源的污染，对当地居民的人身健康造成了损害。水资源污染是大问题，我们对此必须高度重视。
一般来讲，矿山开采过程中对于水资源的污染主要体现在以下两个方面：①采矿废弃物排放对当地的水资源造成污染。矿山开采的废石，因受到雨水或是其他水源的长期浸泡，会产生氧化反应，分解出许多酸性物质，如果这种物质混入到当地水资源系统中，会对当地居民造成伤害。②矿山开采产生的矿坑水也会对水资源造成污染，矿坑水中含有大量的有机物，其细菌与矿物质有些呈碱性，有些呈酸性，无论哪一种状态，如果排放到地表或地下水中，都会造成污染。而自然生态系统中的水资源自循环会加剧这种污染。因此，矿山开采时必须对水资源污染进行控制，减少污染的产生。
3.优化矿山开采对地下水资源不良影响的对策
3.1 认真贯彻法律法规
各级地方政府主管部门，严格执行环境与水资源保护法规规定。在矿山开采过程中，采各级地方政府主管部门，严格执行环境与水资源保护法规规定。在矿山开采过程中，采取措施避免对水资源造成污染。煤炭、有色金属采矿等相关审批部门，在项目审批过程中，应该将矿山开采的环境质量报告作为重点审查对象，将矿山开采时对水资源的影响降到最低，保证水资源自身循环系统不会遭到破坏，也不会因矿山开采产生污染。
3.2 提升地下水资源综合利用率
在矿山开采时，为了减少开采对地下水资源造成的影响，应采取严格的水资源保护措施。通过科学的方式提高采矿用水利用率，对矿山开采过程中产生的大量废水与污水，以及一些矿坑的排水，应进行处理，提高废水利用率。
3.3 建立水资源影响补偿机制
《中华人民共和国水法》对于矿藏开采以及一些地下工程建设中所造成的地下水枯竭、水位下降、地下塌陷等都有详细的说明与规定。矿山企业在矿山开采时，发生以上问题，必须采取相应的措施进行补救。各级政府部门必须严格按照相关规定对开采行为进行控制，并且根据当地矿山开采的实际情况，建立建全矿山开采的地下水资源产生影响的补偿机制。
3.4 利用地下水资源保护性的开采技术
这种方法是指开采矿藏时，只开采部分的矿藏，剩余矿藏用于控制其顶板岩层运动。这样可降低导水裂带高度实现对水资源的保护。常用的技术有房式开采法、条带开采法、柱式开采法和限厚开采法等。
3.5矿山开采后的水土保持生态治理，彻实达到保护好地下水资源
大规模矿山开采后必然留下裸露山体，由于土壤贫瘠，经过雨水冲刷后山体会造成垮塌、土壤沙化，所以必须进行生态治理。尤其注意的是，有些本地植物种类在开采后，土壤条件发生变化而不会成活，而治理的目的是在建立能达到原来地植被功能的自然生态，如果是这种情况就必须引进采矿之外地区的植物种类与原植物相似，能在与被绿化地的土壤类型、水分状况和物种合适等成活，以治理恢复矿山植被，进一步保护好地下水资源。
4.结语
综上所述，对矿山开采进行严格监测管理，防止过度开采破坏地下水资源是一项长期的系统性工作，必须引起政府和社会的足够重视，科学有序地管理好矿山过度开采，有效地保护地下水资源是构建社会可持续发展的根本保障。
参考文献
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[3]何纯田.浅析煤矿开采对地下水的影响[J]. 资源节约与环保，2013（7）：29
外界物质、能量及信息对地下水系统的输入是导致地下水系统状态发生变化的原因。地下水系统内部的空间范围、储水和导水能力等是增强或减缓地下水动态变化程度的影响因素。
5.2.2.1 大气降水入渗补给
大气降水入渗补给地下水，使地下水水量增加，体现为水位上升，以泉为排泄方式的地下水系统还会引起泉流量增大，而水质也会有所变化。一次降水可以持续数十分钟或数小时以致数天时间，降水入渗到达地下水位以后才能引起地下水位上升。由于大气降水入渗需要通过非饱和带，地下水位上升到达高峰的时间出现在降水开始以后甚至停止之后，即存在一定的滞后时间。因此，一次降水相当于给地下水系统施加一个降水脉冲，作为对此脉冲的响应，地下水位先抬升后下降表现为一个波形。当相邻两次或多次降水发生时，各次降水入渗补给引起地下水位变化的波形便相互叠加，形成一个更大更高的波峰，或者更复杂的波形。由于地下水位上升和下降的叠加，实际形成的波形比较平缓。如果各次降水相隔时间长，则可以出现每一次降水形成一个地下水位波形。由于降水时间相对较短、补给集中而地下水径流较缓慢，故水位波形不对称，上升段较陡、下降段或衰减段较缓。
降水入渗补给对泉流量的影响也出现与地下水位类似的情况，泉流量先增大后衰减（图5.8，图5.9），但由于泉排泄的是更大范围含水层内的地下水，排泄点与补给区（或补给区的边界）距离较远，其变化也比降水的变化更为稳定，并存在一定时间的滞后。
图5.8 降水单脉冲入渗（a）与泉流量波动（b）
图5.9 降水多脉冲入渗（a）与泉流量波动（b）
地下水系统的储水、导水及调节功能，使不连续的大气降水入渗补给，转化为比较连续的地下水位变化及泉流量变化，可以看成是地下水系统对输入信号的分散、聚集、延迟和叠加的结果。其作用相当于高频信号通过滤波器变换为低频信号输出的物理过程。因此，即使在大气降水入渗停止期间或者枯水季节，地下水系统内仍然储存有一定数量的地下水，作为排泄地下水的天然泉水大多数也不会断流。
显然，降水入渗补给量越大，地下水位或泉流量峰值越大，而含水层的规模越大，地下水动态越稳定。对于同一次降水入渗来说，介质的给水度越大，地下水位抬升越小。透水性越好的介质越有利于地下水径流，地下水位抬升越小。地形平坦地区大气降水入渗补给引起的地下水位升高值要大于地形起伏较大的地区。另外，在分水岭地带地下水位抬升要高于排泄带。在岩溶化强烈的峰丛山区，垂向发育的溶蚀裂隙和落水洞极有利于降水入渗，导致地下水位迅速抬高或泉流量迅速增大，降水补给结束后，地下水位又迅速下降或泉流量迅速减小，滞后时间很短。
5.2.2.2 地表水的渗漏补给和雪融水补给
当地表水位抬升发生地表水对地下水的渗漏补给时，会引起岸边地下水位抬升，地表水位下降后，岸边地下水位也随之下降。以河流为例，河水水位升降对地下水位动态的影响一般为离河岸数百米至数千米，持续时间为少于一天至几个星期（Back等，1988）。地下水位变幅小于河水水位变幅，而且随着远离河流，地下水位变幅逐渐减小，出现水位高峰的时间滞后于河水位高峰的时间越长（图5.10）。当河水水位波动引起潜水位也发生波动时，含水层的透水性愈好，厚度愈大，含水层的给水度愈小，则波及的范围愈远。当河水水位呈锯齿状不均匀脉动变化时，岸边地下水位也呈基本相同的变化。但地下水位动态曲线相对平缓，地下水位变化不如河水水位变化明显。对于常年补给地下水的河流，其情况与上述基本相同，只是岸边地下水位始终低于河水水位。
图5.10 河水水位波动引起的岸边潜水位变化
（据章至洁等，1995）
在高寒地区及冬季地表冻结地区，到春天雪融季节，冰川融化加剧和地表冻层解冻，前者部分汇集到河流中，在有利地段补给地下水，部分直接下渗补给地下水，后者也形成对地下水的补给。当雪融水发生对地下水补给时，也能引起地下水位抬升，雪融季节结束后，地下水位下降。这种地下水位的升降变化仅出现在雪融季节，在时间上明显不同于大气降水入渗补给引起的水位升降。图5.11是我国西北地区某内流河流域中游一个观测井的潜水位变化，该井地下水位埋深最小时接近1m，最大时接近3m，年变幅达2m左右，每年在4月和11月潜水位达到高峰，在3月和9月水位达到低谷，即水位动态曲线在每一年中出现两个峰和两个谷。季节性冻士消融水下渗补给可以导致4月份的水位高峰，而11月份的水位高峰则由于河水入渗补给和灌溉回归水的补给引起。
图5.11 一年内具有双峰双谷的潜水位动态
（据周训等，2006）
5.2.2.3 入工补给或抽排地下水
利用坑、塘、渠或井孔对地下水进行人工补给，都能引起地下水位抬升，而人工抽排地下水，则引起地下水位下降。人工补给引起地下水位变化的幅度和速度取决于补给量的大小、补给时间长短和介质透水性。受人工补给影响的地下水位变化范围一般在补给坑、塘、渠或井孔附近。不恰当的人工补给有时会使地下水位抬升接近地面。人工抽、排地下水，当抽水量较大、时间很长时，会引起地下水位大幅度下降和水位降落漏斗面积扩大。过量开采或排除地下水会引起地下水位持续下降，致使泉流量减小甚至出现断流现象。
人工补给或抽排地下水引起的水位变化通常与天然补给引起的地下水位变化叠加在一起，使地下水动态趋于复杂。
5.2.2.4 气压效应
大气压力的变化可以引起井水位的升降变化，当大气压力升高时井水位降低，大气压力降低时井水位升高。大气压力作用于含水层上覆地层和井水面上，当大气压力增大时，作用于井水面的压力大于作用于含水层的压力，二者之间存在压力差，致使一部分井水被压入含水层，引起井水位下降，直至达到平衡为止。当大气压力下降时，则情况正好相反。对于承压含水层来说，通过隔水顶板与大气圈的隔离程度越好，井水位的气压效应越明显。气压效应对潜水水位的影响也是存在的，只是没有承压水那样明显。气压效应一般具有周期性。气压一般在1月份最高，随着气温的升高气压逐渐降低，在7月份前后气压达到一年内的最低值，然后随着气温下降气压上升。受气压效应影响的某深井水位在1月份达到低谷、7月份达到高峰（图5.12）。气压及水位也有以6～7 天为周期以及一天两峰两谷的变化，但变化幅度很小（图5.13）。
图5.12 气压变化（a）、井水位变化（b）和消除气压效应后的井水位变化（c）
（据车用太等，2004）
图5.13 气压效应
（据Domenico等，1990）
（1m水柱≈104Pa）
5.2.2.5 海洋潮汐效应
海平面在月亮和太阳的引力作用下出现潮起潮落的波动，引起与海水有联系的滨海含水层距海岸数千米范围内地下水位也出现相应的波动。潮汐效应不仅发生在与海水有直接水力联系的潜水含水层和承压含水层，也可以发生在与海水有间接水力联系的承压含水层。潮汐效应地下水位变化受控于海潮，也受含水层的储水和导水能力的影响。一般来说，受海潮影响的海岸带地下水位的波动与海平面的波动相似，但波动幅度小，且有滞后现象，随着远离海岸，地下水位的波动幅度迅速减小，滞后时间逐渐延长。在潮汐效应影响下，地下水位具有大潮和小潮的交替变化，具有周期约15天的变化和约1天的变化，有些地方还有周期约12小时的变化。广西北海市滨海含水层潮汐效应观测结果（图5.14）表明，每月朔（农历初一）和望（农历十五）过后一两天，潮差最大，为大潮。在农历初八、廿三左右，潮差最小，为小潮。受海潮影响的海岸带观测孔地下水位也有相似的变化（Zhou et al.，2006）。
图5.14 海潮及海岸带观测孔地下水位波动
（已将ZK17孔的水位标高加上1m）
5.2.2.6 固体潮
月亮和太阳的引力还会引起陆地岩层出现周期性的轻微起伏。对于承压含水层来说，固体潮会使其上覆岩层施加于承压含水层的载荷减少而发生轻度膨胀，测压水位下降，以及载荷增加而发生轻度压缩致使测压水头上升。由固体潮引起的承压含水层的测压水位变幅可达数厘米，存在周期约为15天、1天和12小时的变化，大潮和小潮每隔约半个月交替出现，每天两涨两落（图5.15，图5.16）。
图5.15 受固体潮影响的地下水位变化
（据Domenico等，1990）
图5.16 受固体潮影响的深井水位变化
（据车用太等，2004）
5.2.2.7 载荷与卸荷
在承压含水层上覆隔水顶板之上存在载荷与卸荷时，承压含水层承受的压力发生变化，也会导致测压水头出现升降变化。例如，当地表出现较大的降水积聚水体，或者地表蓄水，或者渠道过水等时，承压含水层上覆载荷增加，致使测压水头升高；当地表水体退去后，上覆载荷减小，地下水位下降。有时火车的通过引起地面的载荷和卸荷也会导致下伏承压含水层测压水位的升降变化（图5.17）。
图5.17 火车经过引起的地下水位变化
（据Domenico等，1990）
5.2.2.8 地震
钻井水位特别是深井水位可以记录到从远处发生的地震传递来的地震波的影响。例如，1989年10月19日在山西省大同市发生里氏6.1级地震，地震前在河北省万全县一个井的井水位于9月18日开始下降，至27日水位转平缓，下降幅度约60mm，在10月19日地震时水位突然上升，随后下降（图5.18）（车用太等，2004）。在地震孕育特别是发震过程中发生地应力的变化引起岩层弹性变形、塑性变形甚至破裂作用，导致井水位发生显著变化。有些地震还会引起地下水水温、流量、Rn含量等的变化。通过监测地下水位、流量、水温及Rn的异常变化，有助于研究地震的预报问题。
图5.18 地震前后地下水位变化
（据车用太等，2004）
（一）地下水动态特征
在本区不同地段，地下水动态变化具有明显的差异性。在西部邻近补给区的告成、大平、王庄、米村等井田，动态变化幅度大，对降水反映敏感，滞后时间几天至1个月，动态变化曲线在时间分布上呈锯齿状，水位年变化幅度一般10m左右，多年变化幅度大于20m。远离补给区的新郑勘探区，水位变化幅度最小，年变化幅度1～3m，多年变化幅度5m左右，对降水反映缓慢，滞后时间长，约4个月，动态曲线平缓。而处于径流区的超化井田，其动态变化特征介于其间，水位滞后降水时间大约2个月左右，年变化幅度一般3～5m，偶有年变化幅度达10余m（图3-2）。
图3-2 图井田奥陶系灰岩水位与降水关系图
超化井田内L7-8灰岩距煤层最近含水也较为丰富，是矿井的主要突水水源。据已有钻孔资料，L7-8灰岩含水层厚10.93～6.75m，距二1煤底板11.87～8.16m。37—补25钻孔2002年12月水位117.93m，目前L7-8灰岩含水层的静止水位标高为±0m，从21，22，23三个采区揭露的L7-8灰岩的含水情况分析，在不同的地区L7-8灰岩的富水性也存在较大的差别。
超化井田内奥陶系灰岩岩溶含水层富水性强，是矿井涌水的主要补给水源。通过对钻孔水位动态资料的分析可知，奥陶系灰岩地下水位也具有多年下降的趋势，根据1966年新密煤田地质东方红勘探区煤矿地质勘探最终报告可知，当时揭露的该含水层水位为176.9～178.09m。且该含水层水位下降幅度与矿井排水有明显的关系，位于矿井中心区的长观1孔目前水位为103m左右，而位于矿井外围的长观3孔水位1992年为150m左右，现在在120m左右，由此可见，靠近矿区中心区的水位下降值大于外围区。说明数年来的矿井排水及生活取水对地下水位的影响，奥陶系灰岩水位呈逐年下降趋势，见图3-3。
（二）矿井涌水量
超化矿由于开采深度的不断延深，矿井涌水量在随之增加，月平均涌水量已由1984年的176m3增至2004年11月22081工作面突水前的744m3。2004年12月30日22081工作面最大突水量达2276m3/h，22081工作面封闭后，现矿井涌水量稳定于700m3左右，矿井涌水量主要来源于深部。矿井涌水量动态曲线见图3-4。
图3-4 超化矿矿井涌水量曲线图