连续产碱系统处理酸性矿山废水的方法构建与稳定性研究

摘要

煤矿开采过程使区域内地下水变成酸性矿山废水，进而污染地表水并破坏生态环境。为提高AMD处理效果，对比现有AMD主动与被动法，对碳酸盐岩进行煅烧改性，确定最佳煅烧条件；总结现有生物与非生物处理技术的优缺点及适用条件，构建连续产碱系统（SAPS），将改性碳酸盐岩应用于其中考察其适用性，调节进水参数考察系统工艺条件，根据运行情况改进系统，构建具有较好耐受性和稳定性的连续产碱成套处理系统，得到以下几点结论：
　　（1）碳酸盐岩在750℃时开始分解，煅烧2.0 h后，仍保持较强颗粒强度。摇瓶实验中，750℃煅烧改性碳酸盐岩在反应15.0h后能将AMD中Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、 Cd2+去除99％以上，克服了普通碳酸盐岩对Mn去除不佳的缺点。
　　（2）在SAPS中，煅烧后的碳酸盐岩系统对AMD处理能力仅略高于原岩系统。提升进水C/S=2.0、HRT=48h后出水水质提升，但系统瞬时出水Fe浓度逐渐升高，不受HRT控制。pH=2.0时，污泥中微生物受到严重抑制。在SAPS厌氧环境中，pH提升受抑制，瞬时出水中各离子去除率不高。
　　（3）于SAPS后增设沉淀池与中和池，增加进水铁和硫酸根负荷，系统能保持稳定出水效果；在中和池中生长出的微生物群与废水进一步反应，整个系统最终出水pH>8.0，硫酸根与各金属离子均达100%去除，提出AMD逐步净化的酸性煤矿废水野外成套处理技术。
　　（4）用 PHREEQC模拟与实际结合推测金属离子去除机理，Fe可形成针铁矿和赤铁矿，Cu、Cd的主要形成金属硫化物和吸附作用去除，Ni在pH>8才能以氢氧化物形式完全沉淀；当废水中基本不含其它离子，Mn才能进行反应被去除。

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第一章 绪论

1.1酸性矿山废水的形成与分类

1.2酸性矿山废水治理方法概述

1.3研究的目的和内容

第二章 碳酸盐岩煅烧改性处理AMD的可行性研究

2.1实验材料和方法

2.2结果与讨论

2.3小结

第三章 原岩/煅烧碳酸盐岩构建连续产碱反应器效果对比及工艺试验

3.1装置的构建与启动

3.2试验方法

3.2结果与讨论

3.3小结

第四章 AMD成套处理技术的构建及稳定性研究

4.1 试验方法

4.2结果与讨论

4.3 AMD野外成套处理技术构建

4.4小结

第五章 地球化学模拟及金属离子去除机理探讨

5.1 Fe去除机理分析

5.2 Mn去除机理分析

5.3 Cu、Cd、Ni去除机理分析

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

附录