酸性矿井水治理方案灰局势决策择优法

简述了适用于煤矿高矿化度及酸性矿井水处理方法,介绍了用灰局势决策治理酸性矿井水的择优问题,并将其结果与作者曾提出过的用多目标模糊决策法作了比较.     

基于氧化还原-分步沉淀法的酸性矿山废水处理效果

为降低韶关市大宝山酸性矿山废水(AMD)的处理成本,采用氧化还原-分步沉淀法对矿山废水进行处理。结果表明：将石灰石分多次投入经过还原处理的废水中,在反应时间为45 min、转速为250 r·min⁻¹、废水pH为5时,可从AMD中回收高品质石膏;继续用NaOH溶液调节废水pH至5.5,控制曝气量为4 mg·L⁻¹,曝气时间为45 min,通过氧化沉淀法和铁氧体法可分步回收废水中的Fe^2+/3+,再向废水中加入NaOH溶液,调节废水pH至9.5,可沉淀回收废水中的Zn²⁺、Cu²⁺;经过该工艺处理后,废水中各金属离子均低于国家污水综合排放标准(GB 8978-1996);该工艺处理1 t废水,可回收石膏5.4 kg(纯度85.72%),铁渣1.53 kg(w(Fe)=35.4%)、锌铜渣1.4 kg(w(Zn)=10.89%、w(Cu)=0.1%);废水中Fe^2+/3+、Zn²⁺、Cu²⁺回收率分别为84.3%、71.2%、46.2%,废水处理的药剂成本为4.1元·t⁻¹,废水产生可回收资源产品收入为3.8 元·t⁻¹。该工艺可从AMD中回收高品质石膏并分步回收废水中的金属,有效降低废水的处理成本,回收废水中的资源,实现环保与经济效益双赢的目标,并为AMD资源化处理提供理论指导。     

改性火山岩滤料去除矿井水中铁锰离子影响因素研究

以改性火山岩滤料作为除铁除锰的滤料,通过对模拟矿井水的过滤试验,研究了滤速、pH值、滤层厚度及铁锰离子浓度对其除铁除锰效率的影响。结果表明：改性火山岩滤料能实现模拟矿井水中Mn²⁺的100%去除,效果明显优于未改性火山岩;最为合理的过滤滤速为7～8 m/h;除铁除锰的过程主要发生在滤层厚度为90 cm的上部滤层中;随着铁锰浓度的升高,改性火山岩滤料除铁的效率变化很小,除锰效率呈快速、线性降低;中性或偏碱性的环境有利于改性火山岩滤料充分发挥高效吸附去除能力。     

硫化沉淀法处理矿山酸性废水研究

对沉淀浮选机理进行了分析，讨论了选择性沉淀一浮选技术，论述了硫化沉淀浮选法不仅能处理矿山含重金属离子废水，同时还能回收其中的有用金属。     

闭坑煤矿水热利用的水质保障与处理模拟

闭坑煤矿水热联用为煤矿区实施双碳战略的重要举措之一,其水热利用过程中最大挑战之一为集热装置的堵塞腐蚀问题。本文以常见的闭坑酸性高铁矿井水为例,采用中和-强化絮凝沉淀的处理工艺,以CaO为中和剂、聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂、聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂,研究高温矿井20-50 ℃水温下水质调控关键参数与温度响应特征。实验表明,水温在30 ℃时,水中总Fe和Fe²⁺去除效率可达最高,温度高于30 ℃不利于Fe²⁺的充分氧化,温度过低不利于Fe³⁺的水解,采用1.23 g·L⁻¹ CaO+20 mg·L ⁻¹ PAC+3 mg·L ⁻¹ PAM的药剂组合可以使出水总Fe含量低于0.3 mg·L⁻¹;利用分形方法分析了高温矿井水絮凝反应中絮体形态与温度变化的响应关系,温度过低或过高时,形成的絮体细密松散;30 ℃时絮凝反应中絮体的分形维数1.41增长到1.92,此刻分形维数增长速率最大,絮体结构大且紧实,絮体沉降速度增快,絮凝效果最佳;30 ℃下反应投入的CaO放热速率大于温度自然流失的速率,反应后综合温度呈上升趋势。当温度大于30 ℃时,絮体分形维数变化无定势,温度影响矿井水絮凝降污效率。闭坑煤矿水热联用中水质保障处理模拟为闭坑矿井水热联用的水质调控提供科学依据。     

基于蚁群算法的煤矿矿井水处理厂址优化配置

针对焦作矿区矿井水处理厂址选择问题,根据焦作矿区中马矿、演马矿、九里山矿三矿井的涌水量、地理条件、人口分布和工农业生产布局等特点,以煤矿矿井水处理费用最小为目标函数,采用蚁群算法模型对煤矿矿井水处理厂址进行优化配置,保证在中马矿、演马矿、九里山矿所围区域内建立的矿井水处理厂的建设费用和运行成本最低。     

改性锰砂滤料处理高铁锰煤矿矿井水

采用KMnO4溶液浸渍法制备了新型改性锰砂滤料,研究了滤料表面性能和过滤处理高铁锰矿井水的效果。结果表明,锰砂滤料除铁锰性能优于石英砂、陶粒以及瓷砂,采用KMnO4溶液浸渍能够提高锰砂滤料的过滤性能,最优的浸渍浓度为5%。5%KMnO4改性锰砂滤料过滤处理高铁锰矿井水的最佳工艺参数为:过滤周期24 h,反冲洗强度3.2 L/(s·m2),反冲洗时间5 min;通过比表面积测试分析和SEM表征分析发现,KMnO4溶液浸渍能够提高锰砂滤料比表面积,并在锰砂滤料表面形成了氧化膜,从而提高除铁除锰效果,而且浸渍液浓度越高,这种作用越明显。     

芬顿氧化法处理水中酸性品红的研究

研究了酸性品红在Fenton体系中的降解过程,反应30 min后,在[Fe2+]0=0.06 mmol/L、[H2O2]0=0.3 mmol/L、pH=3、T=30℃的条件下,初始浓度为20 mg/L的酸性品红的去除率达到97%以上。升高反应温度,有利于Fenton体系中酸性品红的降解,但影响并不显著。根据不同温度下的速率常数,并结合Arrhenius方程求出了Fenton试剂降解酸性品红的反应活化能,仅为11.63 kJ/mol。C1?的存在对酸性品红在Fenton体系中的降解表现出明显的阻碍作用,并且随着C1?浓度的增加,抑制作用越来越大;SO24-和NO3-的存在也降低了Fenton试剂的氧化性能。     

三相流化床光催化反应器降解水中酸性大红

以钛酸铋纳米粉体为光催化剂,采用三相内循环流化床光催化反应器对酸性大红染料废水进行了处理,研究了制备钛酸铋时铋与钛物质的量比n(Bi):n(Ti)、光催化剂投加量以及废水的pH值对酸性大红去除率的影响.结果表明,n(Bi):n(Ti)=12:1,废水的pH=3,催化剂投加量为0.10 g/L,流量为10 L/h时,连续运行3 h后,酸性大红的去除率可达92.0%.处理水量增大时,经过两级处理,酸性大红染料的总去除率仍可达到94.4%.     

废弃啤酒酵母吸附水中酸性湖蓝A的实验研究

以废弃啤酒酵母作为吸附剂,研究了不同条件下吸附水中酸性湖蓝A(ATBA)的特性,并对吸附机理进行了探讨。结果表明:溶液pH值对ATBA的吸附有显著影响,最佳pH值为2.0;废弃啤酒酵母吸附ATBA是一个快速的过程,40 min即到达平衡,随着初始浓度的增加,吸附量越大,吸附达到平衡所需的时间越长,动力学数据较好地符合拟二级动力学方程;ATBA在废弃啤酒酵母上的平衡吸附较好地符合Langmuir模型,最大吸附量随着温度的升高而增加,在40℃时达最大8.468×10-4mol/g(585.14 mg/g);吸附过程是一个自发、吸热的过程;废弃啤酒酵母上氨基、酰胺基、羧基和磷酸基在吸附ATBA的过程中起主要作用。     

Zero-valent iron nanoparticles in treatment of acid mine water from in situ uranium leaching

Acid mine water from in situ chemical leaching of uranium (Straz pod Ralskem, Czech Republic) was treated in laboratory scale experiments by zero-valent iron nanoparticles (nZVI). For the first time, nZVI were applied for the treatment of the real acid water system containing the miscellaneous mixture of pollutants, where the various removal mechanisms occur simultaneously. Toxicity of the treated saline acid water is caused by major contaminants represented by aluminum and sulphates in a high concentration, as well as by microcontaminants like As, Be, Cd, Cr, Cu, Ni, U, V, and Zn. Laboratory batch experiments proved a significant decrease in concentrations of all the monitored pollutants due to an increase in pH and a decrease in oxidation-reduction potential related to an application of nZVI. The assumed mechanisms of contaminants removal include precipitation of cations in a lower oxidation state, precipitation caused by a simple pH increase and co-precipitation with the formed iron oxyhydroxides. The possibility to control the reaction kinetics through the nature of the surface stabilizing shell (polymer vs. FeO nanolayer) is discussed as an important practical aspect.     

pH对中和沉淀法处理涂装废水效果影响及作用机理

采用中和沉淀法对涂装废水进行处理,研究了pH（4～12）对废水中总磷、COD、浊度、总铁、总镍、总锰等12种主要污染物去除率的影响,并结合絮体粒度分布、Zeta电位、絮体形貌和XRD图谱等表征方式对COD和重金属的去除机理进行了分析。研究结果表明,在综合考虑后续生化处理需要和处理成本的条件下,中和沉淀法处理涂装废水的适宜pH为8,废水经处理后所有重金属离子浓度和总磷浓度均达到《污水排入城镇下水道水质标准》 （GB/T 31962-2015 ）B级标准,COD、浊度和氨氮的去除率分别为30.05%、46.51%和72.49%。无机污染物去除的主要途径包括磷酸盐沉淀形成、氢氧化物沉淀形成和吸附絮凝作用。COD的去除机制随着pH的变化而不同,在pH =2.18～8时,COD的去除主要由于不溶性金属络合物的形成、电性中和与卷扫网捕,在pH =10～12时,主要的作用机制为氢氧化物絮体对其的吸附作用和卷扫网捕。这对中和沉淀法工艺处理实际涂装废水有重要的指导意义。     

催化铁与生物法耦合除磷工艺特性简

为了研究催化铁与生物耦合后对生物除磷特性的影响,实验采用人工配水用厌氧/好氧间歇流式富集培养聚磷微生物。对比发现,催化铁与生物耦合组中厌氧末段ORP降低了约60 mV,pH值小幅度的上升（≤0.3）,整个培养过程中铁离子的浓度开始快速增加,之后趋于稳定（约40 mg Fe/g MLSS）。对好氧末段污泥SVI值比较发现,耦合工艺污泥沉降性能得到改善。除磷曲线比较发现,耦合组中厌氧末段磷的释放量下降,而好氧阶段磷的吸收速率增加;胞内聚合物提取表明,耦合组厌氧末段聚磷菌细胞内PHA含量有提高,好氧末段糖原含量有下降。磷形态提取分析表明,耦合组好氧末段污泥中无机态PO^3-₄-P含量更高。低浓度铁离子可以起到与生物耦合同步除磷的目的,本工艺长期运行未发现耦合体系中催化铁对除磷的抑制作用。     

催化铁与生物法耦合除磷工艺特性

为了研究催化铁与生物耦合后对生物除磷特性的影响,实验采用人工配水用厌氧／好氧间歇流式富集培养聚磷微生物。对比发现,催化铁与生物耦合组中厌氧末段ORP降低了约60mV,pH值小幅度的上升（≤0．3）,整个培养过程中铁离子的浓度开始快速增加,之后趋于稳定（约40mgFe／gMLSS）。对好氧末段污泥SVI值比较发现,耦合工艺污泥沉降性能得到改善。除磷曲线比较发现,耦合组中厌氧末段磷的释放量下降,而好氧阶段磷的吸收速率增加;胞内聚合物提取表明,耦合组厌氧末段聚磷菌细胞内PHA含量有提高,好氧末段糖原含量有下降。磷形态提取分析表明,耦合组好氧末段污泥中无机态PO3 4-- P含量更高。低浓度铁离子可以起到与生物耦合同步除磷的目的,本工艺长期运行未发现耦合体系中催化铁对除磷的抑制作用。     

催化铁内电解反应床对水中酸性红B的脱色研究

在铁内电解法的基础上发展出的铁镀铜滤料构成的催化铁内电解反应床,并以酸性红B为目标染料,研究了催化铁内电解反应床的脱色性能。结果表明,在不同初始pH条件下,催化铁内电解反应床对水中酸性红B的脱色效果均优于单一铁内电解反应床。在水力停留时间为2 h,进水pH值为7.2,汽水比为1∶30的条件下,催化铁内电解反应床对100 mg/L酸性红B的平均脱色率为88.5％,高于单一铁内电解反应床约9％。另外,适当增加曝气可以增加铁内电解反应床的脱色效果。     

微生物燃料电池-零价铁耦合工艺的构建及除砷性能

为了更为有效地利用微生物燃料电池(MFC)所产电能并提高零价铁(ZVI)去除污染物工艺的效率,构建了微生物燃料电池-零价铁(MFC-ZVI)耦合工艺,并将其应用在三价砷水溶液的处理中。实验结果表明,在该耦合系统中,ZVI直接利用了MFC所产生的低压电能,铁腐蚀速率和除砷效率因此得到显著提高。实验所用MFC的最高稳定产电电压为0.52 V,电解过程中MFC的库伦效率为4.59%,以二价铁离子计算的电流效率为72.74%。反应结束后,溶液的pH值由反应前的8.0升高到8.5。两体系中铁氧化物产生量的差异以及铁氧化物形态分布的不同可能是导致其除砷效果不同的主要原因。     

周期循环静止沉淀工艺处理矿井水

已有的实验和实践表明,周期循环静止沉淀工艺与常规连续进、出水的单一沉淀工艺相比,其沉淀效率明显提高,其出水水质显著改善。为了进一步研究周期循环静止沉淀工艺的性能,进行了工业性试验研究。结果表明,周期循环静止沉淀池与常规沉淀池相比具有较高的处理能力和水质澄清效果,是常规沉淀池处理能力的1.2倍;在两池循环的周期循环静止沉淀工艺中,当反应池与静止沉淀池总处理能力比为1∶1时,周期循环的静止沉淀池清水层高度为2 m、周期内清水层形成速度为1.67 mm/s、体积负荷和表面负荷较常规沉淀池均提高了20%;受反应池进水流量的冲击影响,周期循环静止沉淀工艺的静止沉淀池设置数以2～3个为最佳;周期循环静止沉淀工艺中反应 静止沉淀系统不会对后续过滤单元产生水力影响。