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。     

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。     

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。     

改性沸石处理高铁锰地下水

采用不同方法对天然沸石改性,并用改性后沸石进行了静态和动态除铁锰实验。结果表明,采用NaCl、HCl、微波方法对沸石改性,以NaCl改性效果最好。经浓度为25%的NaCl改性后的沸石铁去除率提高了13.81%,锰去除率提高了26.4%。沸石改性可以同步提高其除铁、除锰效果,且除锰效果提高更多。铁或锰的存在都能使对方单一被沸石吸附效果下降。用沸石滤柱处理高铁锰地下水,在停留时间1.0 h时,铁最高去除率为62.3%,锰最高去除率为58.3%。     

改性粉煤灰和高铁酸钾联合处理矿井水的研究

利用高铁酸钾处理经过改性粉煤灰混凝后的矿井水,形成改性粉煤灰和高铁酸钾联合处理矿井水工艺。研究表明,粉煤灰在使用硫酸改性前后,在投加量为50 g/L,对去除矿井水中浊度的变化是53.18～25.42 NTU,对COD_(Mn)的去除效率也由29%升高到50%;在改性粉煤灰中混入高铁酸钾5 mg/L时,矿井水中浊度和悬浮物分别降到18.3 NTU和10 mg/L,COD_(Mn)去除率为53.23%;此后,上清液中投加高铁酸钾10 mg/L时,水中的浊度由18.3 NTU降到5.1 NTU,悬浮物由10 mg/L降到3 mg/L,COD_(Mn)的总去除率也增加到68.88%。在使用该工艺进行小试时,改性粉煤灰用量为50 g/L,并在其中掺杂高铁酸钾5 mg/L,上清液再用10 mg/L的高铁酸钾处理后,出水水质都优于地表水环境质量Ⅳ级标准。     

不同后整理工艺方法对袋式除尘器滤料过滤性能的影响

选取6种不同后整理方法处理的涤纶针刺滤料,通过实验研究探索不同后整理方法对袋式除尘器滤料过滤性能的影响关系。结果表明:过滤效率方面,在1 m/min过滤风速下,6种滤料对粒径≥0.26 μm的颗粒物的分级过滤效率分别为轧光滤料≥47.74%、烧毛-轧光滤料≥54.82%、PTFE涂层滤料≥65.14%、PTFE浸渍≥61.86%、覆膜滤料≥97.54%、抗静电滤料≥49.09%,PTFE覆膜、涂层、浸渍后整理方法对滤料过滤效率的提高有显著作用;过滤阻力方面,PTFE覆膜、浸渍滤料的过滤阻力远大于其他4种滤料,PTFE覆膜、浸渍后整理方法可大幅增大滤料过滤阻力,而其他4种后整理方法对滤料过滤阻力的影响差距不大;过滤品质因数方面,品质因数Q值由大到小为:PTFE涂层滤料 > 抗静电滤料 > 烧毛-轧光滤料 > 轧光滤料 > 覆膜滤料 > PTFE浸渍滤料,综合滤料的过滤效率和阻力因素,涂层后整理方法可使滤料具有低阻高效的性能特征。     

酸性矿井水中和沉淀法除铁优化

针对山西某煤矿高矿化度、高铁酸性矿井水除铁效果差、出水容易返色等问题,采用NaOH中和调pH、曝气及化学氧化等处理工艺进行酸性矿井水中和沉淀法除铁优化实验研究。结果表明,采用NaOH中和沉淀法除铁时,投加中和剂使出水pH达6.7以上时,出水中铁含量低于10 mg/L,满足排放要求。对于本实验废水NaOH所需投加量为2.8 g/L,铁的去除率可达到99.75%;以H2O2对原水进行氧化处理,可迅速将Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ),其用量与原水中Fe(Ⅱ)的含量成正比。当其用量为1.6 mL/L时,可将原水中的Fe(Ⅱ)完全转化为Fe(Ⅲ),投加中和剂使出水pH达到4.5以上时,能使出水中铁含量满足排放要求。对于实验废水所需的NaOH投加量为2.0 g/L,比直接中和沉淀所需的NaOH用量要节省28.6%。曝气处理对原水中Fe(Ⅱ)的氧化效果不明显。     

两段式混合滤料渗滤系统处理模拟废水

两段式混合滤料渗滤系统在土壤渗滤系统的基础之上,加强反硝化反应,进而强化脱氮过程。为强化脱氮,整个系统被分成好氧段和厌氧段。混合滤料的使用可有效防止系统堵塞。厌氧段添加的锯末草灰为反硝化反应提供了足够的碳源,因此运行初期厌氧段内NO3--N去除率可达100%。同时铁屑的添加除强化还原环境外还加强了TP的去除效果。采用模拟废水的研究结果表明:运行稳定后,该系统对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别达到了87.7%、82.6%、81.0%和90.4%。     

以河砂为填料的接触氧化法处理高铁锰地下水研究

分别选用河砂、锰砂、改性页岩3种滤料作为滤柱填料,采用接触氧化法去除地下水中的铁锰,通过对比实验选取最佳填料,并对最佳填料去除铁锰的影响因素进行了研究.实验结果表明,3种滤料成熟期基本相同且对铁锰均有较好的去除效果,由于河砂具有广泛易得、成本低廉等优点,因此更适用于小城镇地区使用.对以河砂为填料的接触氧化法除铁除锰的深...     

碳酸盐岩煅烧改性处理酸性矿山废水的研究

将碳酸盐岩在不同温度下进行煅烧改性,在保持颗粒机械强度的条件下将其应用于酸性矿山废水(AMD)的处理。结果表明,碳酸盐岩在600℃下煅烧基本不产生变化,当升至750℃时,碳酸盐岩开始分解,煅烧3.0h后,烧失量为1.86%,煅烧后产物仍保持较强颗粒强度。800℃以上煅烧的碳酸盐岩则出现颗粒断裂现象,放入AMD中会立即溶解产生白色沉淀。在750℃煅烧改性后的碳酸盐岩能有效提高AMD的pH,对各种金属离子都有非常好的去除效果,尤其克服了原岩对Mn2+去除效果不佳的缺点;将750℃煅烧改性后的碳酸盐岩应用到野外AMD处理工程中,能有效减少处理构筑物的体积和占地面积,从而降低建设成本。     

氨氮对生物净化滤柱中铁锰氨氮去除效果的影响

采用培养成熟并稳定运行一段时间的生物除铁除锰除氨氮滤柱,考察进水氨氮浓度变化对铁锰氨氮去除效果的影响。结果表明：进水氨氮从约1.2 mg·L-1逐步提高到约2.0 mg·L-1的过程中,铁、锰和氨氮的去除效果没有受到影响。当进水氨氮超过2 mg·L-1时,进水溶解氧不足,铁的去除效果不受影响;生物除锰受到氨氮升高过程中产生的亚硝氮的抑制,并且与氨氮竞争溶解氧,导致出水锰升高,然而锰氧化菌能够在低溶解氧条件下将锰氧化,出水锰数天后又降到0.05 mg·L-1以下;出水氨氮随进水氨氮的升高而升高。沿程分析发现,进水溶解氧充足时,氨氮和锰的氧化速率没有受到影响;但进水溶解氧不足时,氨氮和锰的氧化速率明显降低;铁的去除速率不受溶解氧的限制。生物净化滤柱可以在较低的溶解氧条件下运行,从而降低能耗。     

PRB强化垂直流人工湿地系统处理煤矿废水

针对常规人工湿地系统处理高浊含氮磷的有机煤矿废水不佳的问题,采用PRB与人工湿地耦合的方法,进行砂箱模拟实验研究。实验结果表明,由无烟煤、钢渣及沸石构建的PRB强化垂直流人工湿地系统对NH4+-N、PO34--P、Mn2+、COD、SS的去除率分别达到88.84%、96.08%、98.98%、85.78%和94.00%,与常规人工湿地相比,具有处理效率高、水力负荷大、占地面积小等特点,更便于运行管理。     

改良型慢滤池处理垃圾渗滤液

为了对慢滤池处理垃圾渗滤液工艺的基本参数进行研究,实验采用改良的小试规模的慢滤池模型,处理来自济南生活垃圾卫生填埋场中后期年龄段高浓度的垃圾渗滤液。重点考察活性炭粉末添加层的厚度、细粗滤料配比以及滤料层上部水层的高度等诸多因素对系统去除污染物效果的影响。实验结果表明,在垃圾渗滤液经过预处理进入慢滤池系统之后,此时调节细粗滤料配比例为2,水层高度为30 cm,活性炭粉末添加层厚度为1 cm,使得系统对各种污染的整体去除效果较好。此时,氨氮、总磷、浊度、色度和COD的去除率分别为75%、65%、90%、97%和81%。     

锰矿尾渣改性壳聚糖对Pb^2＋的吸附

将工业废弃物锰矿尾渣与壳聚糖混合制得一种高效吸附斛，并应用扫描电镜、X射线衍射对其结构进行了表征。采用正交表设计试验，分别考察了pH值、吸附时间、温度、复合吸附剂的投加量等4个影响因素对Pb^2＋吸附的影响，最佳吸附条件为：pH值为7，吸附时问为40mjn，温度为20℃，复合吸附剂的投加量为0．10g。处理后的水符合国家污水综合排放标准（GB8978．1996）中的一级标准。复合吸附剂对Pb^2＋的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程。     

麦饭石固定化SRB污泥颗粒处理模拟煤矿酸性废水的适应性

针对多组分煤矿酸性废水（ACMD）污染严重、治理费用高的特点,采用PVA—硼酸包埋交联法制作以硫酸盐还原菌（SRB）和盐改性麦饭石为主体的固定化颗粒,依据不同水力负荷和污染负荷构造3组动态柱,对固定化颗粒进行水力条件适应性实验研究。结果表明,固定化颗粒在低水力负荷0.085 m3·（m2·d）-1,水力停留时间32.495 h下运行效果较好,SO42-和Mn2+去除率分别为65.90%和37.65%,出水COD浓度635.06 mg·L-1,总铁元素TFe释放量4.03 mg·L-1,出水pH 6.94。提高污染物SO42-和Mn2+浓度到（2 657±96）mg·L-1和（13.33±1.75）mg·L-1,SO42-和Mn2+去除率仍可达40.07%和20.52%,出水COD浓度64.07 mg·L-1,总铁元素TFe释放量2.69 mg·L-1,出水pH为7.38,综合处理效果较好,颗粒对高浓度污染物适应性较强,具有一定抗冲击负荷能力。     

膨润土复合颗粒与SRB协同处理酸性矿山废水

针对酸性矿山废水（AMD）pH低、重金属含量大、处理难等问题,采用膨润土-钢渣复合颗粒吸附剂、塑料雪花片和碎石作为填料,经生活污水、鸡粪、锯末发酵液驯化的硫酸盐还原菌（SRB）优势菌悬液对填料进行挂膜,构造三组动态柱：I#动态柱采用分层填装方式、II#动态柱采用混合填装方式、III#动态柱为只含有微生物的动态柱。研究其对Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+、SO42-和H+的去除效果,并研究分层的动态柱的再生效果、揭示机理。结果表明：膨润土-钢渣复合颗粒与微生物填料分层填装的方式更利于处理酸性矿山废水（AMD）,该动态柱40 d时对Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+的去除率均能达到95%以上,对SO42-的去除效果好于其他两个动态柱,且出水pH为中性,同时SRB还原SO42-生成的S2-/H2S可以使重金属离子固定、饱和吸附剂再生。说明膨润土复合颗粒与SRB协同处理酸性矿山废水具有创新高效性,值得推广使用。