還原屏障控制重金屬污染的可行性研究.pdf

1、采礦廢棄物中的硫化礦物在遇到空氣和水后會(huì)氧化產(chǎn)生酸性礦山廢水(AcidMineDrainage，AMD)。酸性礦山廢水的pH非常低，且其中含有大量的重金屬和硫酸鹽。酸性礦山廢水對(duì)礦區(qū)周圍環(huán)境的污染已經(jīng)成為全世界采礦工業(yè)共同面臨的嚴(yán)峻問題。
　　 目前，解決酸性礦山廢水污染問題的方法主要包括兩大類，一類是從源頭上控制酸性礦山廢水的產(chǎn)生；另一類是對(duì)已產(chǎn)生的酸性礦山廢水進(jìn)行生物或化學(xué)處理。從源頭上控制酸性礦山廢水的產(chǎn)生是現(xiàn)在解決酸性礦

2、山廢水污染問題的優(yōu)先選擇。頂部覆蓋、加堿混合處置、噴灑滅菌劑抑制細(xì)菌活動(dòng)等都是常用的酸性礦山廢水源頭控制方法。分選出產(chǎn)酸能力極強(qiáng)的采礦廢棄物，并利用設(shè)置了完備襯墊系統(tǒng)的包封設(shè)施對(duì)它們進(jìn)行填埋處置，是一種新的酸性礦山廢水源頭控制方法?，F(xiàn)在，用于包封采礦廢棄物的襯墊系統(tǒng)主要有壓實(shí)粘土襯墊(Compacted Clay Liner,CCL)、土工合成粘土襯墊(Geosynthetic Clay Liner,GCL)和土工膜(Geomembra

3、ne，GM)。
　　 “還原屏障”是由蘭州大學(xué)提出的針對(duì)采礦廢棄物處置場(chǎng)開發(fā)的新型屏障系統(tǒng)。它是一種具有微生物活性、內(nèi)部處于強(qiáng)烈還原狀態(tài)的低滲透性屏障。它不僅可以通過極低的滲透系數(shù)來限制重金屬污染物的遷移，還可以利用自身內(nèi)部微生物呼吸作用所導(dǎo)致的強(qiáng)烈還原環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬污染物的固定。本研究的目標(biāo)是評(píng)價(jià)城市污水處理廠污泥作為還原屏障制作材料的可行性以及污泥還原屏障在采礦廢棄物處置場(chǎng)底部使用的可靠性。
　　 在本研究中，通過

4、批式吸附試驗(yàn)和厭氧微生物培養(yǎng)試驗(yàn)兩種方法揭示了污泥對(duì)重金屬的阻滯機(jī)制。批式吸附試驗(yàn)結(jié)果表明污泥對(duì)重金屬具有較強(qiáng)的吸附能力，其對(duì)Zn2+和Cd2+的吸附量分別達(dá)到了13.62mg·g-1和15.60mg·g-1。厭氧微生物培養(yǎng)試驗(yàn)的結(jié)果表明，微生物呼吸作用可以將污泥懸液由氧化態(tài)驅(qū)動(dòng)到強(qiáng)烈還原態(tài)，進(jìn)而促使污泥懸液體系內(nèi)硫酸鹽還原反應(yīng)發(fā)生，最終導(dǎo)致污泥懸液內(nèi)重金屬離子濃度降低。
　　 使用柔性壁滲透儀對(duì)污泥試樣的滲透系數(shù)進(jìn)行了測(cè)定。試

5、驗(yàn)結(jié)果表明，污泥試樣的滲透系數(shù)小于1.0×10-7cm/s，達(dá)到了采礦廢棄物處置場(chǎng)的防滲設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。污泥試樣內(nèi)的微生物活動(dòng)會(huì)降低自身的滲透系數(shù)。
　　 通過滲透試驗(yàn)研究了污泥試樣與酸性孔隙液之間的相容性。試驗(yàn)結(jié)果表明，在酸性孔隙液的滲透作用下，污泥試樣的滲透系數(shù)會(huì)逐漸增大。
　　 本研究的結(jié)果表明，污泥是還原屏障合適的制作材料。污泥還原屏障的強(qiáng)烈還原狀態(tài)有助于全面降低重金屬的活動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)固定重金屬的環(huán)境工程目標(biāo)。在酸性孔隙