污泥屏障氧化缓冲容量与重金属再溶出关系研究

借助微生物厌氧活动特别是硫酸盐还原反应,污泥屏障可用来固定尾矿堆场重金属.针对尾矿风化淋滤形成的酸性采矿废水(AMD)与污泥之间发生的氧化还原反应导致的重金属溶出问题,通过氧化滴定实验研究了不同污泥悬液的氧化缓冲容量及其与重金属浓度的关系.结果表明,污泥悬液的氧化缓冲容量随着悬液固液比的增大略有减小,但随着悬液厌氧培养时间的延长而增加.污泥的氧化缓冲容量主要来自Eh≤-150mV的强烈还原区间,可达氧化缓冲容量的50%以上.氧化滴定过程中发现,当Eh≥-150mV时,Zn首先明显溶出;当Eh≥150mV时,Cu和Pb明显溶出.基于实验结果,建立了污泥屏障在AMD渗流条件下氧化缓冲容量消耗的数学模型.模拟计算结果表明,当AMD水头高度为10m时,厚度2m的污泥屏障经历AMD溶液38787a的渗透氧化,仍可保持原有的强烈还原状态,具备对重金属的固定效果.     

酸缓冲容量对污泥屏障重金属再溶出控制研究

借助污泥中的厌氧微生物活动,污泥屏障可用来固定尾矿堆场的重金属.针对尾矿风化淋滤形成的酸性采矿废水(acidmine drainage,AMD)与污泥屏障相互作用,可能会引起已固定重金属再次溶出问题,通过酸滴定实验,研究了不同厌氧培养时间的污泥悬液的酸缓冲容量及其对重金属再溶出的影响.结果表明,污泥悬液酸缓冲容量与悬液固液比成正比,并随着厌氧还原程度的加深而增加.碳酸盐缓冲体系和有机质缓冲体系对污泥悬液酸缓冲有重要意义.酸滴定实验发现,随着pH降至6.2以下,重金属Zn、Pb和Cu开始快速溶解释放,且释放量符合ZnCuPb.基于实验结果,建立了污泥屏障在AMD渗透条件下酸缓冲容量消耗的数学模型.模拟计算结果表明,对于厚度2.0 m的污泥屏障,即使在10.0 m水头的AMD渗透酸化条件下,有效酸缓冲容量经历666 a之后才能被耗尽,在此时间内污泥屏障具备对重金属的生物化学固定能力.     

污泥用作渗透性反应壁填料的可行性研究

渗透性反应壁(permeable reactive barrier,PRB)现已被广泛用来治理酸性采矿废水.寻求高效的有机反应填料是运用渗透性反应壁技术的关键.采用批式吸附实验和批式微生物培养实验研究了城市污水处理厂的消化污泥作为渗透性反应壁有机填料的可行性.批式吸附实验结果表明,污泥对Zn2+和Cd2+具有较强的吸附能力,最大吸附量分别为13.62mg·g-1和15.60mg·g-1.在批式微生物培养实验中,SO24-浓度从实验初期700mg·L-1左右下降到结束时的300mg·L-1以下,去除率为60%～70%;Fe和重金属污染物(Zn、Cd)都得到了完全去除.结果表明,污泥是一种合适的渗透性反应壁填料.