PRB处理酸性矿山废水及填料堵塞过程

矿产资源的开发过程中会产生大量酸性矿山废水(Acid mine drainage, AMD),会对矿区生态环境造成严重危害。可渗透反应屏障(Permeable reactive barrier, PRB)可以有效中和酸性废水并去除废排水中的有害金属离子。通过进行PRB箱体试验,旨在研究石灰石作为填料介质中和酸性和处理污染物的潜能,以及PRB在运行过程中化学堵塞的发生机理。结果表明：石灰石填料中和酸性和重金属去除能力较好,试验终止时出水的pH维持在6.29,重金属离子去除率最高接近于100%;PRB处理过程中,以铁为主的矿物沉淀是化学堵塞的主要原因,并且堵塞程度表现为进水区域>中间区域>出水区域;PRB装置的堵塞对水力特性的影响明显,进水反应区域的相对渗透率降低了56.1%,出口区降低了27.6%。     

电絮凝处理酸性矿山废水及响应面优化

通过铁和铝电极材料的对比,选择铝极板作为电极材料,研究极板间距、电流密度、反应时间及废水pH对电絮凝法处理酸性矿山废水的影响。结果表明,当废水中Fe2+、Cu2+和Zn2+的初始质量浓度分别为295.1、18.3、8.2 mg/L时,极板间距10 mm、电流密度20 mA/cm2、废水pH=5.0的条件下,反应40 min后,Fe2+、Cu2+和Zn2+的去除效率分别达到了90.8%、96.5%和96.8%,反应后废水的pH可达到6.7。在单因素试验的基础上,以电絮凝中Fe2+、Cu2+和Zn2+的去除率的最大值,以及出水pH最大值为评价指标,通过响应曲面法建立模型分析拟合得出优化条件并重复3次试验加以验证。结果表明,在电流密度21 mA/cm2、反应时间35 min、极板间距10 mm时,对Fe2+、Cu2+和Zn2+的平均去除率分别为87.02%、93.91%和94.63%,平均pH为6.13,该模型能够较好预测电絮凝对酸性矿山废水的处理效果。絮凝体SEM-EDS检测分析证明Fe、Cu、Zn等重金属可有效从废水中去除。     

PRB处理酸性矿山废水的地球化学反应模拟研究

随着工业的迅速发展，矿产资源的需求也随之增加，采矿过程中产生的酸性矿山废水(Acid Mine Drainage, AMD)对周围环境具有严重危害性，可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier, PRB)通过下放置反应材料，利用自然水力梯度拦截污染羽流，该技术已成为有效处理AMD的手段之一。为研究PRB内化学反应堵塞对其处理效果的影响，搭建了规模为60 cm×15 cm×20 cm的箱体装置，模拟石灰石PRB处理AMD的过程；基于箱体实验得到的数据，并利用化学反应输运模型理论开发了一种新的地球化学算法，来描述PRB处理AMD过程中可能会发生的化学反应，最后通过MODFLOW和RT3D的耦合模拟并预测PRB有效处理污染物质的最大寿命。结果表明：(1)有效地模拟出了PRB中石灰石的酸性中和能力及其对酸性废水中总铁、Al³⁺的去除效果，并且很好地反映出PRB系统的化学堵塞过程；(2)模拟结果与实测值吻合程度较好。进口区域、中间区域以及出口区域3个不同位置处出水的pH实测值与预测值的最大误差分别为0.38、0.30和0.29,总铁质量浓度实测值与预...