矿山含酸排水

在现用或废弃矿层（特别是煤矿）的排水中含有相当多量的酸、氧化铁和锰、锌、铜、镍、钴等金属离子。这种排水使河流污染、鱼群死灭、饮水供应发生困难，氧化铁的存在又使水体生色，有碍旅游地区景观。矿山排水中的酸由硫化物矿（黄铁矿）受氧化作用而产生，其中发生的反应如下：

FeS2+7/2O2+H2O→Fe2++2SO42-+2H+

在富氧条件下，溶解性 Fe2+进一步被氧化。

Fe2++1/4O2+H+→Fe3++1/2H2O

Fe3+可经水解后发生沉淀：

Fe3++3H2O→Fe（OH）3↓+3H+

或与 FeS2 反应产生更多 Fe2+：

FeS2+14Fe3++8H2O→15Fe2++2SO42-+16H+

硫铁矿中硫的组分也可与 Fe3+和 O 进一步反应产生更大的酸度： S+6Fe3++4H O→6Fe2++SO 2-+8H+

S+3/2O +H O→SO 2-+2H+

由以上反应所示，矿井排水的酸度由 Fe2+的化学氧化过程控制。但另一方面也还存在着生物因素的控制作用，即 pH＞4.5 时，氧化反应是纯粹化学性的，而 pH＜4.5 时，由铁-氧化类细菌所引起的氧化作用及细菌生态演替起着决定作用。如图 5-3 所示，当中性水流过矿层时，先是由化学氧化产生Fe3+，并引起水酸化；当 pH 值降到 4.5 时生金菌属发生作用，可使水的 pH 值降到 3.5，达到这个 pH 值时，生金菌开始受毒害死亡，代之氧化亚铁硫杆菌，由这类细菌引起的催化氧化反应使水的 pH 值最终能达到 2 左右。

矿山含酸排水 - 图1

为对矿井水的酸化进行控制，可采用包括生态管理在内的以下一些措施：

  1. 封闭废矿井，或向其中充入惰性的氮气；

  2. 将流过矿井的地面水旁引到别处；

  3. 用化学杀菌剂杀灭铁细菌；

  4. 引进能与铁细菌发生拮抗的其他微生物种群；

  5. 向水中加入过量的三价铁盐，可抑制生金菌的生长。