酸性矿坑废水原位治理技术可渗透反应墙

酸性矿坑废水原位治理技术可渗透反应墙（通用2篇）

篇1：酸性矿坑废水原位治理技术可渗透反应墙

酸性矿坑废水原位治理技术可渗透反应墙

通过分析酸性矿坑废水的特性、形成机理和治理方法,系统介绍可渗透反应墙的结构、类型、活性材料的选择、反应机理和治理实例等,并展望今后还需深入研究的.方向.认为可渗透反应墙治理酸性矿井废水是很有发展前景的一种污染治理技术.

作 者：何玲芳  作者单位：贵州大学资源与环境工程学院,贵州,贵阳,550003 刊 名：节能与环保 英文刊名：ENERGY CONSERVATION AND ENVIRONMENTAL PROTECTION 年，卷(期)： “”(3) 分类号：X7 关键词：酸性矿井废水   被动治理技术   可渗透反应墙  

篇2：酸性矿坑废水原位治理技术可渗透反应墙

关键词：可渗透反应墙,铅锌硫化矿,选矿废水,改性红辉沸石

Permeable reactive barrier,简称为PRB,即可渗透反应墙,是一种新兴的去除污染水中污染组分的方法[1,2],目前在中国处于实验摸索阶段,与传统的污水处理方法相比,可渗透反应墙具有能持续处理多种污染物、投资小、安装施工方便、处理效果好等优点。

近年来,随着我国现代工业的发展,有色金属矿山开采逐渐增多,选矿废水的污染已经成为矿区污染的重点研究问题。选矿废水是选矿工艺排水、尾矿库以流水和矿场排水的统称,废水水量大,含有害物质种类较多而浓度较低。每吨矿石选矿用水量为5 ~ 10吨,废水水质随选矿种类而异,主要含有重金属离子 ( 铜、锌、铅、砷、镉等) 和有机物,选矿废水不经处理排放或流失会严重污染生态环境,危害水产和植物及人体健康。本文以铅锌硫化矿选矿废水为例,探讨不同反应介质配比的可渗透反应墙对其的处理效果,为我国矿山选矿污水处理寻求一条可行之路。

1 实验部分

1. 1 实验目的

探讨不同介质配比的可渗透反应墙对铅锌矿选矿废水的处理效果,以寻求高效的反应介质及最优的介质配比。

1. 2 实验装置

设置玻璃反应器4个,各反应器总长90 cm,内径4 cm,编号分别为I、II、III、IV。进水口和出水口处均设置聚乙烯网塞,防止充填物溢出,从反应器出水口采样取样。反应器示意图见图1、图2。

1. 3 实验样品

选矿废水: 取自广西某铅锌硫化矿选矿废水。

由表1可知,该铅锌硫化矿矿选矿废水中化学需氧量、氨氮、总砷、总镉、总铅、总锌、总铜均超出GB25466 - 2010《铅、锌工业污染物排放标准》( 新建企业,直接排放) 限值要求,其中超标倍数最大的为总镉,超标倍数为10. 2,其次为总铅,超标倍数为5. 32,超标倍数最小的为总锌。

还原铁粉: 分析纯,天津市致远化学试剂有限公司出品,过120目筛。

改性红辉沸石: 产自广西资源县,红辉沸石[3,4]磨至20 ~80目,洗净、分级,105℃烘干; 按固液比为1∶2的比例加入氯化铝与氯化镁混合溶液 ( 质量比为1∶1) 中,在温度25℃ ,搅拌速度60 r/min条件下搅拌1 h,随后水浴蒸干,在 ( 105±5) ℃下干燥; 将干燥后的样品在250℃下活化1 h,取出自然冷却至室温后过200目筛,密封备用。

石英砂: 产自广西桂林市,过120目筛。

活性炭: 产自广西桂平市,过120目筛。

1. 4 实验方法

试验用水为广西某铅锌硫化矿选矿废水,实验过程中水的渗流速度控制在50 ~ 100 cm·d- 1之间,可渗透反应墙反应器运行后的每天9: 00取水样检测分析,各反应器同步运行。介质配比、检测方法见表2、表3所示。

2 结果与分析

2. 1 PRB 反应器对铅锌硫化矿选矿废水中氨氮的去除效果

由图3可知,各PRB反应器对铅锌矿选矿废水中氨氮均有一定去除效果,运行12 d,去除率由高到低依次为III > I > II >IV,PRB反应器I、II、III出水水质中氨氮均达到GB2 5 4 6 6 -2010《铅、锌工业污染物排放标准》 ( 新建企业、直接排放)中氨氮浓度限值,PRB反应器IV出水氨氮浓度仍超标0. 126倍。PRB反应器III对氨氮的去除效果最好,去除效果达到90. 00% 。去除原因主要为离子交换及吸附作用。Fe0、改性红辉沸石、活性炭对氨氮都有较强的吸附及离子交换作用。与其他反应器介质相比,含有改性红辉沸石的反应器I和III对氨氮的处理效果较好。

2. 2 PRB 反应器对铅锌硫化矿选矿废水中化学需氧量的去除效果

由图4可知,运行12 d,各PRB反应器对化学需氧量均有一定的去除作用,去除率由高到低依次为II > III > I > IV,其中反应器II最大去除效果为86. 54% 。仅反应器II、III出水水质中化学需氧量能达到GB25466 - 2010《铅、锌工业污染物排放标准》( 新建企业、直接排放) 中化学需氧量浓度限值,PRB反应器I、IV出水化学需氧量浓度超标倍数分别为0. 086、0. 174。

实验初期,化学需氧量去除率增长较快,随着时间的推移,去除效率的增速逐渐放缓,PRB反应器I、III从实验第5天出水水质趋于稳定,PRB反应器II从实验第6天出水水质趋于稳定,反应器IV则从实验第7天出水化学需氧量趋于稳定。分析各PRB反应器对化学需氧量去除原因有以下几种:( 1) Fe0的还原作用,通过铁屑腐蚀电池原理对污染物进行还原反应。碳粒充当阴极,铁屑充当阳极,构成微电池,铁被不断消耗[5,6,7,8]。经过铁屑腐蚀电池反应后,减少了污染物的毒性,促进反应器中微生物的生长,尤其在PRB反应器的后半部分微生物对污染物的生物降解,进一步降低出水化学需氧量。铁屑所形成的氧化铁水合物具有较强的吸附 - 絮凝活性[9],能吸附大量有机分子,降低出水污染物含量; ( 2) 活性炭的吸附作用,铁粉、活性炭组合的PRB反应器II处理效果最优,活性炭表面含有大量的酸性或者碱性基团,其不仅具有吸附能力,而且对氧化还原反应具有催化作用; ( 3) 改性红辉沸石的吸附和离子交换作用,添加了改性红辉沸石的反应器I、III的处理效果优于只有还原铁粉为介质的PRB反应器IV。改性后的红辉沸石比表面积及离子交换容量均增大,吸附性能好[10,11],对废水中化学需氧量的吸附有着特殊的功效。运行9 d后,PRB反应器IV与反应器I处理效果接近,说明改性红辉沸石作为反应介质易饱和、失效。

2. 3 PRB 反应器对重金属的去除效果

由图5 ~ 图9可知,各PRB反应器对重金属均有较好的去除效果,运行12 d,各PRB反应器出水中总砷、总镉、总铅、总锌、总铜浓度均能达到GB25466 - 2010《铅、锌工业污染物排放标准》( 新建企业) 中总砷浓度限值。

其中PRB反应器III对砷的去除效果最好,最大去除率为94. 44% ,PRB反应器IV对总砷的去除效果最低,最大去除率为86. 11% 。说明PRB反应器中添加活性炭或者改性红辉沸石,比只有铁粉对砷的处理效果要好。

各PRB反应器对选矿废水中总镉的去除率较为接近,分布在93. 86 ~ 96. 25% 之间。

PRB反应器I、III中总铅的去除率相同,均为94. 34% ,说明在反应器介质中35% 还原铁粉已能达到最好效果,继续增大还原铁粉含量,无助于提高总铅的去除效率。与PRB反应器II、IV相比,改性红辉沸石的添加,促进了总铅的去除,其吸附效果略高于活性炭。

各PRB反应器对总锌的去除率均在91% 以上,处理效果较好,PRB反应器III、III、IV去除率趋于稳定的天数分别为9、11、10、9天。其中PRB反应器III对总锌的去除效果最好,最大去除率为96. 19% ,其次为反应器I,其最大去除率为94. 98% 。

对总铜去除率最高的为反应器III,去除率为95. 67% ,其次为反应器I,其最大去除率为94. 78% 。去除率最低的为反应器IV,最大去除率为90. 22% 。说明还原铁粉、石英砂均能起到很好的吸附作用,活性炭、改性红辉沸石可进一步提高重金属吸附率。

3 结 论

( 1) PRB反应器对铅锌硫化矿选矿废水有较好的去除效果。其中对化学需氧量、氨氮、总砷、总镉、总铅、总锌、总铜的最大去除率分别为86. 54% 、90. 00% 、94. 44% 、96. 25% 、94. 34% 、96. 19% 、95. 67% 。

( 2) 当PRB反应器材料配比为: 还原铁粉∶活性炭∶石英砂 = 35∶25∶40及还原铁粉∶改性红辉沸石∶石英砂 = 55∶25∶20时,铅锌硫化矿选矿废水出水中各污染物均能达到《铅、锌工业污染物排放标准》( GB25466 -2010) 浓度限值要求。

( 3) 各PRB反应器对各重金属均有较好的去除效果。