贵州某废弃煤矿酸性废水处理系统中细菌群落结构及功能分析

煤矿酸性废水引起的水环境污染问题在贵州日益突出.以贵州某废弃煤矿酸性废水处理系统（碳酸盐岩反应介质）为研究对象,采用高通量测序MiSeq技术,分析该系统中细菌群落结构的沿程变化特征及其功能.结果表明:①变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和蓝细菌门（Cyanobacteria）等广泛分布于反应系统,其中变形菌门和绿弯菌门为主要优势菌门,而蓝细菌门大多（90.95%）存在于反应池悬浮物中.②细菌群落结构受沉积物中重金属浓度影响,尤其Fe、Ni、As和Pb浓度的影响较为显著.细菌群落在系统前端（进水沟渠和反应池）和后端（沉淀池和人工湿地）存在明显差异,随反应系统处理进程,细菌α-多样性指数在沉积物中沿程增加.③废水中85%以上的Fe在多级复氧反应池中被去除,同时具备铁氧化能力的细菌〔披毛菌属（Gallionella）和Sideroxydans等〕和铁还原细菌〔地杆菌属（Geobacter）和红育菌属（Rhodoferax）等〕大多存在于多级复氧反应池沉积物中.④人工湿地对废水中Mn有很好的去除作用,湿地沉积物和植物根际土壤中铁锰氧化物富集生物土微菌属（Pedomicrobium）（8.38%±1.51%）和硝化螺旋菌属（Nitrospira）（14.75%±0.46%）丰度明显高于多级复氧反应池.研究显示,在以碳酸盐岩为主要反应介质的“多级复氧反应池+垂直流人工湿地”联合处理酸性矿山废水过程中,污染物去除机理除碳酸盐岩中和沉淀作用外,生物氧化和生物还原作用也值得关注.      

改性锰砂对废水中锰的吸附特性研究

通过正交实验,研究pH值、反应时间、锰砂投加量和锰砂改性时间等因素对Mn2+吸附效果的影响。结果表明,在25℃,吸附反应体系pH=9,锰砂投加量为15 g/L,吸附时间为30 min,锰砂的高锰酸钾改性时间为36 h时,改性锰砂对锰的吸附去除率最高,达到了99.99%。四因素的影响顺序为:pH>反应时间>锰砂投加量>锰砂改性时间。在单因素实验中,当pH=7,吸附剂投加量为25 g/L时,经60 min可达吸附平衡,锰的去除率为60.04%,其等温吸附符合Freundlich和Langmuir模型,并且与Langmuir模型的拟合程度更高。本研究还对改性锰砂吸附除锰的机理做了初步探讨。     

有氧垂直折流式反应池处理煤矿酸性废水

为了使实验研究成果更好应用于工程实际,在野外建立了一套有氧垂直折流式反应池来处理贵阳市久安乡废弃煤窑产生的煤矿酸性废水.工程实验研究显示,在有氧垂直折流式反应池中,进水pH值可由2.45～2.95提高到5.91～7.76,单位面积铁的平均去除速率为44.63 g/(d·m2),反应池中铝、铜的去除率均分别在98.44%...     

碳酸盐岩处理AMD生成的污泥去除Sb(V)性能研究

以碳酸盐岩处理酸性矿山废水产生的污泥为吸附剂,研究吸附时间、初始浓度、pH、离子强度对水中Sb(V)吸附性能的影响。结果表明,在pH=6.0条件下,Sb(V)在AMD污泥上的吸附平衡时间为22 h,准一级、准二级动力学方程对其均有较好拟合性;Langmuir和Freundlich吸附等温模型均适合对吸附过程进行拟合,Langmuir模型能更好地反映吸附特性,其最大吸附量为8.39 mg/g。在强酸环境下,AMD污泥对Sb(V)的吸附量明显增大。离子强度对Sb(V)在AMD上的吸附影响较小。实验过程中会溶解出一部分重金属,但仍符合排放要求。AMD污泥对Sb(V)表现出明显的吸附效应,在工程意义上实现了废物二次利用。     

多级复氧反应-垂直流人工湿地深度处理煤矿酸性废水

针对贵阳市朱昌镇茶饭村废弃石硐煤矿废水Fe、Mn浓度超标的问题,通过构建多级复氧反应-垂直流人工湿地系统对废水进行综合治理,并在多级复氧反应池内添加立体弹性填料对系统进行优化;研究系统优化前后对Fe、Mn、SO_4~(2-)及重金属的去除效果。结果表明:pH从进水的5.60～6.58上升到出水的6.37～7.45,系统能有效去除Fe、Mn,Fe的去除率在99.10%以上,Mn去除效率为69.80%～100%,对Cu、Zn、Cd、As、Pb、Cr也具有较好的去除效果,但对SO_4~(2-)的去除率仅为3.06%;添加立体弹性填料后沉淀池中SS浓度显著降低,Fe、Mn的去除率均可达到100%,Cu、Zn、Cd、As、Pb、Cr的去除率均有所提高,但对SO_4~(2-)的去除效果仍不明显。多级复氧反应-垂直流人工湿地系统对煤矿废水具有良好的处理效果,添加立体弹性填料是优化系统的一项有效措施。     

贵州省区域煤矿排水重金属污染特征及健康风险评价

贵州煤炭资源丰富,含多种重金属的煤矿排水对环境污染明显.通过对贵州省不同地区共120个煤矿排水进行采样分析,采用单因子评价、重金属污染指数法和水环境健康风险模型3种评价方法,分别对不同区域重金属污染特征及人体健康风险进行评价.结果表明,贵州省煤矿排水多呈酸性或弱酸性,12种重金属的污染超标状况从大到小为Fe、Mn、Ni、Al、Co、Zn、Cd 与 Cr、As、Pb、Cu、Sb,其中 Fe、Mn、Ni、Al、Co污染最为严重,样点超标率分别达88％、84％、70％、59％、53％.重金属污染指数HPI地区差异显著,全省平均值为576.62,是临界值的5.76倍,各地区整体污染状况从大到小为黔东南州、黔南州、黔西南州、安顺市、毕节市、遵义市、贵阳市、六盘水市.煤矿排水中化学非致癌物Cu、Pb、Zn、Ni、Al、Fe、Mn、Co、Sb的健康风险较小(均值3.66×10-10～3.63×10-7a-1),均低于美国EPA推荐最大可接受水平 1.0×10-6a-1;化学致癌物 Cr(3.90×10-4a-1)、As(3.71×10-5 a-1)和 Cd(6.82×10-6 a-1)的健康风险均较高,其中重金属Cr污染与黔西南地区As污染,应予以重视.     

碳酸盐岩处理AMD生成的污泥除磷初步研究

选取碳酸盐岩处理矿山酸性废水的污泥作为水中磷的去除材料,研究pH、温度、污泥投加量和接触时间对磷去除作用的影响,以及在此过程污泥中重金属的释放情况.试验表明:当水中磷浓度为10 mg/L,温度25℃,接触时间10 min,污泥投加量0.5 g,pH为7时,磷的去除率达到99.9％以上.实验中污泥有少量重金属的释放,但仍...     

典型炼锌废渣堆场重金属环境影响特征分析

以贵州省毕节市岳家海子为研究对象,采用原子吸收光谱仪测试了炼锌废渣堆场内和附近的渣、土壤、地表水、水体沉积物及孔隙水中Cu、Pb、Zn和Cd的含量,并采用内梅罗指数和潜在生态危害指数(RI)对地表水、土壤及表层沉积物的重金属污染进行了评价。结果表明:废渣与其浸出液重金属含量之间没有正相关关系,废渣浸出毒性与其重金属质量比没有直接关系;北片区溪流水重金属质量浓度沿水流方向大体上不断降低,沉积物(除Pb外)和孔隙水重金属含量沿水流方向先降低后升高,表明进入水体的重金属不断向沉积物迁移,且由于"静水区"作用,重金属主要累积在水池和池塘沉积物中;表层0~20 cm土壤受Cu、Pb、Zn、Cd污染,0~200 cm土壤Cu、Zn质量比均较高,Pb在40 cm以下、Cd在60 cm以下质量比低;地表水内梅罗指数达到严重污染级别;堆场内及周边土壤的RI属于轻微~中等潜在生态危害,水体沉积物属于强~很强潜在生态危害,Cd的潜在危害风险系数(Eir)明显大于其他重金属,表明炼锌废渣堆更易对水体环境造成危害,其中Cd是最主要的污染因子。     

酸性矿山废水与碳酸盐岩的作用过程及其被动治理技术研究进展

矿产开发利用过程中产生的酸性矿山废水（AMD）污染严重,极易导致周边生态环境破坏,而喀斯特地区天然材料碳酸盐岩（白云岩/石灰岩）及其中和反应产生的针铁矿、施威特曼石、水铁矿等次生矿物能通过氧化与还原、溶解与沉淀、配体交换、吸附络合等多种机制净化AMD。总结了碳酸盐岩中和AMD的反应机理、AMD溶蚀碳酸盐岩过程的物理化学行为,阐明了AMD-碳酸盐岩作用过程中形成的次生矿物种类、形成条件、生成顺序及其环境意义,并综述了国内外以碳酸盐岩为反应介质处理AMD技术的最新进展,以期为进一步提高碳酸盐岩处理不同类型酸性矿山排水的持续有效性、构建系统使用寿命预测模型以及优化处理系统工艺方法提供参考。