厌氧生物法处理高浓度酸性硫酸盐废水研究

以厌氧移动床生物膜反应器处理高浓度酸性硫酸盐废水,考察了生长因子B对体系pH缓冲能力和SO4^2-去除率影响。实验证明,加入生长因子后,可使进水pH值从6.80降到3.08,出水pH稳定在6.78±0.5,此pH下SO4^2-去除率比单一葡萄糖为碳源提高5.72倍。在半连续试验确定的体系最佳运行参数下连续运行试验,SO4^2-、CODCr去除率分别从85.17%、74.05%增至95.66%和88.56%,148 d负荷试验后,进水SO4^2-浓度从500 mg/L增加至2 876 mg/L时,出水SO4^2-浓度均在238.42 mg/L以下,SO4^2-的去除率稳定在90%以上,处理SO4^2-浓度最高可达3 580 mg/L。该体系在加入生长因后,可处理高浓度的酸性硫酸盐废水。     

离子类型对石油污染含水层中微生物去除苯的影响

近来利用微生物原位修复受石油污染的含水层已被广泛关注,然而地下水中含有许多离子成分,这些无机离子对微生物降解有机污染物的影响机制还不清楚。本文采用批量实验研究了淄博齐鲁石化污染地下水中常见的7种无机离子(NO3-、PO4 3-、SO4 2-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Fe3+)对微生物生长及生物降解苯的影响规律,利用高通量测序技术进一步探究了苯降解菌的种群特征。结果表明：7种离子都存在一个最适宜微生物生长的离子浓度,低于或超过该浓度苯的去除率明显降低,其中NO3-、SO42-、Fe3+最适宜浓度为0. 4mmol/L,PO4 3-、Cl-、Ca2+、Mg2+最适宜浓度分别为0. 2mmol/L、0. 1mol/L、2. 5mmol/L、2mmol/L;从微生物含量及其变化幅度来看,地下水环境中的NO3-离子对微生物的生长及苯的去除影响最显著,其他离子的影响则较小,但微生物对Cl-的耐受浓度较高。高通量测序结果显示驯化出的苯降解菌主要属于脱硫弧菌属(Desulfovibrio sp)、脱硫芽胞弯曲菌属(Desulfosporosinus sp)、不动杆菌属(Acinetobacter sp)和假单胞菌属(Pseudomonas sp)中的菌株。研究结果可为石油污染地下水的原位生物修复提供一定的科学依据。     

酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合厌氧消化

酸性矿山排水一直是难以处理的矿山环境问题之一。课题组前期研究表明,硫酸盐矿物和铁氧化物矿物能够促进垃圾渗滤液中有机物的降解。而硫铁矿的酸性矿山排水中既含有大量的硫酸盐也还有较高浓度的铁离子,因此,我们进一步研究了将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧处理的效果,并通过小瓶实验优化得到在m(COD)/m(SO2-4)为3的配比下,将酸性矿山排水与垃圾渗滤液进行混合调节后处理,调节废水中的COD、硫酸根以及其他金属离子都可以得到较好的去除效果。因此,本文采用工作体积为4 L的连续运行反应器,长期考察将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧消化的效果。在连续运行实验中,参照小瓶实验结果,按照m(COD)/m(SO2-4)为3的配比,将酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合,之后用NaO H溶液调节混合液的p H,得到p H为7.5左右的调节废水,调节废水中COD、硫酸盐浓度分别约为7 500 mg/L和2 500 mg/L。将调节废水加入反应器,鼓氩气,不接种其他微生物,维持厌氧运行,水力停留时间和温度分别为20 d和35℃。厌氧反应器稳定运行一年后,反应器出水中的COD和硫酸盐浓度分别约为800 mg/L和500 mg/L,调节废水中COD和硫酸根的去除率分别达到90%和80%,Fe、Mn、Ca、Zn等重金属离子的去除率均在80%~90%。微生物群落分析的结果表明,种群上占优势的微生物主要有硫酸盐还原菌、产酸菌、产甲烷菌与铁还原菌等厌氧微生物。硫酸盐还原菌是能够适应苛刻环境的微生物,在厌氧条件下,硫酸盐还原菌利用混合废水中的有机质还原硫酸盐生成单质硫和S2-,而生成的S2-可以用于还原三价铁离子,并同时与调节废水中的重金属离子生成金属硫化物沉淀,从而实现单质硫、硫离子和重金属离子的去除,亦解除了游离的S2-对微生物的毒性作用。此外,铁还原菌也能够将三价铁还原成Fe2+,Fe2+能提高硫酸盐还原菌、产酸菌等厌氧微生物的活性。本文的研究结果表明,将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧消化,能够同时高效处理两种废水,达到以废治废目的,具有一定的实际应用价值。另一方面,由于垃圾渗滤液的可生化性较差,而本实验中调节废水的COD去除率高达90%,这说明垃圾渗滤液中的一些难降解物质也被分解转化,因此,酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合厌氧消化过程中涉及的具体机制还需要进一步进行深入的研究。     

基于硫酸盐还原菌作用的油菜秆固定床处理模拟含Cr（Ⅵ）废水

探讨了固定床除Cr工艺以油菜秆为微生物生长的缓释碳源,含SRB的混合微生物和油菜秆对Cr（Ⅵ）的还原和固定的共同作用。动态实验分2阶段开展：初始2周的驯化阶段和梯度增加Cr（Ⅵ）浓度的除Cr实验阶段。除Cr实验中,间歇对固定床出水pH、氧化还原电位、SO42-及硫化物浓度、DOC、Cr（Ⅵ）浓度进行测试,实验结束后对固定床中固体产物进行SEM、EDS和XPS等分析。结果表明,油菜秆固定床处理模拟含Cr（Ⅵ）废水效果明显。当进水Cr（Ⅵ）浓度ρ[Cr（Ⅵ）]〈19.52 mg/L时,出水Cr（Ⅵ）和Cr（Ⅲ）浓度均低于排放标准（0.05 mg/L）;Cr（Ⅵ）被还原为Cr（Ⅲ）,Cr（Ⅲ）以氢氧化物的形式沉淀附着于油菜秆和其它固体物质之上。分析认为,油菜秆在固定床处理模拟含Cr（Ⅵ）废水中所起的作用主要包括3方面（作为微生物生长的缓释碳源;吸附Cr（Ⅵ）,降低其对微生物的毒性;作为Cr（Ⅲ）矿化产物的沉淀附着界面）;Cr（Ⅵ）主要通过SRB的直接作用及H2S的作用被还原为Cr（Ⅲ）;以油菜秆为碳源的固定床处理Cr（Ⅵ）的浓度上限介于15.05～19.52mg/L之间。     

德兴铜矿地区土壤的基本特征及其对重金属元素的吸附研究

本文首先分析了江西德兴铜矿区周围土壤的微量元素和矿物组成特征,结果显示该地区重金属元素富集,且表层土中重金属元素含量与粘土矿物相对含量变化具有较好的一致性。室内土柱淋滤实验结果表明,当总淋滤时间为451 h时,土壤对Pb²⁺的总吸附量为2 584.75 mg/kg,淋滤实验的前半期存在多种竞争吸附机制,后半期土壤对Pb²⁺的吸附基本达到动态平衡。淋滤后土壤矿物的相对质量分数发生了改变,粘土矿物有所减少。粘土矿物在不同土壤层对Pb²⁺的吸附能力也各异。     

大宝山尾矿重金属风化淋滤实验研究

广东大宝山尾矿造成的重金属污染严重影响了矿区的生态环境。对矿区不同采样点的尾矿进行了风化淋滤实验,结果表明,淋滤液的pH值很低(2.5~4.8)并随着淋滤的进行继续降低;淋滤液的电导率不断升高;淋滤液中的SO42-浓度有波动,但变化不大。淋滤液中有次生矿物沉淀生成,吸附了部分重金属离子。经过30d的淋滤,重金属Mn的淋滤率最大且可迁移性最强,Pb的淋滤率最小且沉积性最强;拦泥坝泥浆释放的重金属总量最大。     

考虑化学淤堵作用的尾矿砂渗透系数变化规律研究

尾矿库的浸润线对坝体的稳定安全至关重要。尾矿坝体内的化学淤堵会使介质渗透系数减小,坝内地下水位升高,增加渗流破坏发生的可能性。因此,研究化学淤堵对尾矿砂渗透系数的影响规律显得尤为重要。以栗西尾矿库为研究对象,通过现场调研和室内试验相结合的方式,分析了不同浓度的二价铁离子溶液对均质尾矿砂渗透系数的影响规律。结果显示,栗西尾矿库排水设施周边伴有化学淤堵现象发生;粒径为0.315 mm的砂粒质量占尾矿砂总质量的38.82%,比重最大;尾矿废水中二价铁离子的浓度为0.13~0.49 mg/L;二价铁离子引起的化学淤堵使尾矿砂渗透系数的变化规律符合指数函数,其中浓度为0.4~0.5 mg/L、0.2~0.3 mg/L工况下渗透系数的变化过程比较接近,二价铁离子浓度为0.3~0.4 mg/L工况下化学淤堵发生最为迅速,稳定时间最短。     

贵阳大气降水硫同位素地球化学特征

对贵阳地区2008年10月1日至2009年9月30日降水样品的SO42-含量和δ34S进行了测定.结果表明,研究时段内降水SO42-浓度为13.2 mg/L,δ34S值的变化范围为-12.0‰～+9.4‰,年均值为-2.8‰±1.4‰,主要来源于燃煤释放的含硫物质.大气降水SO42-浓度和δ34S值存在明显的季节性变化...     

煤矸石堆放对水环境的影响——以山东省一些煤矸石堆为例

采集山东省一些煤矿煤矸石及其堆放区水体的样品进行研究 ,可知煤矸石中硫 (主要赋存在黄铁矿中 )的质量分数为 0 2 8%～ 2 9% ,是重要的水质污染源。大量的Si,Al,Fe ,Ca ,Mg等常量元素及含量较高的As,Pb ,Cr,Mn等微量元素都能对水体产生污染 ;煤矸石堆放区水体的pH值为 4 43～7 93,总硬度高 ,SO2 -4 浓度高 (平均为 12 0 1 0 2mg/L ,最高为 2 6 37 6 9mg/L ,超标 10倍多 ) ,微量有毒、有害组分 (Be ,V ,Mn ,Sr ,Mo ,Ni,F等 )均存在超标或浓度过高现象。对风化的与新鲜的煤矸石分别进行浸泡和淋滤实验发现 :黄铁矿的氧化导致了煤矸石堆放区相邻水体的SO2 -4 ,Fe ,Al的浓度增大 ,黄铁矿氧化生成的酸及其与钙镁盐岩的反应致使pH值变化范围大 ,水体的硬度升高 ;煤矸石风化生成的大量酸使淋滤液pH值降低 ,在酸的作用下水中Ca2 + 和Mg2 + 的浓度增大并维持在一定的水平 ,风化使煤矸石中的黄铁矿发生氧化并以可溶性Fe和硫酸盐形式迁移至淋滤液中 ,煤矸石中赋含的多种多环芳烃能迁移到附近的水体中 ,对环境造成大量的有机物污染 ,这一污染应引起有关方面的高度重视。     

长江口盐沼硫酸盐还原菌的分布特征与环境机制

选择长江口崇明东滩两类植被区（互花米草、土著植被）纵向剖面,根据不同高程部位柱样土壤和植被根际硫酸盐还原菌（SRB）与异养菌的数量,颗粒有机碳（POC）含量与δ13C值,孔隙水Cl-/SO2-   ４摩尔比等,研究盐沼SRB的空间分布特征与机制。自高潮滩向光滩,柱样氧含量降低,SO2-   ４含量增加,导致SRB含量增加,SRB在有机质矿化中的作用增强。高潮滩柱样不同深度层位的异养菌数量明显大于中潮滩和光滩柱样的相应层位,这与由陆向海柱样氧含量及POC含量降低有关。SRB对植被根际环境的变化较敏感,芦苇根际最有利于SRB生长,藨草根际次之;互花米草根际不利于SRB生长,根系分泌物可能对SRB有抑制作用。土壤有机质含量是导致不同纵向剖面相同高程部位柱样之间微生物数量差异的主要因素。同一纵向剖面不同高程部位柱样之间在土壤氧含量与SO2-   ４含量方面的不同,导致这些柱样微生物数量存在差异。盐沼柱样孔隙水Cl-/SO2-４摩尔比总体偏低,多小于19.33,指示有非海源SO2- ４加入。非海源SO2-４的加入掩盖了硫酸盐还原作用对SO2-４的消耗,增加了利用孔隙水Cl-/SO2-４摩尔比定量研究盐沼硫酸盐还原作用强度的难度。柱样中SRB越多,Cl-/SO2-４摩尔比就越大,硫酸盐还原作用就越明显。     

四川拉拉铜矿尾矿中重金属资源和环境意义

尾矿中高含量重金属具有潜在的资源和环境意义。通过分析拉拉铜矿尾矿中的重金属含量及其赋存形式,讨论了尾矿中有价元素的回收利用可能性,并评价了尾矿中重金属的生态风险。结果表明,拉拉铜矿各期尾矿中仅Ⅲ期尾矿的铁、铜、钴具有综合利用价值;各期尾矿中多种重金属元素潜在的生态危害程度轻微,但是各期尾矿中汞的生态危害程度中等,Ⅲ期尾矿中铜的生态危害程度中等。因此,矿区不仅要注意各期尾矿汞对环境的潜在污染,同时也应注意Ⅲ期尾矿铜对环境污染的生态风险。     

Lithological and geochemical record of mining-induced changes in sediments from Macquarie Harbour,southwest Tasmania,Australia

Macquarie Harbour in southwest Tasmania, Australia, has been affected severely by the establishment of mines in nearby Queenstown in the 1890s. As well as heavy metal-laden acid rock drainage from the Mount Lyell mine area, over 100 Mt of mine tailings and slag were discharged into the Queen and Ring Rivers, with an estimated 10 Mt of mine tailings building a delta of ca. 2.5 km² and ca. 10 Mt of fine tailings in the harbour beyond the delta. Coring of sediments throughout Macquarie Harbour indicated that mine tailings accreted most rapidly close to the King River delta source with a significant reduction in thickness of tailings and heavy metal contamination with increasing distance from the King River source. Close to the King River delta the mine tailings are readily discriminated from the background estuarine sediments on the basis of visual logging of the core (laminations, colour), sediment grain size, sediment magnetic susceptibility and elemental geochemistry, especially concentrations of the heavy metals Cu, Zn and Pb. The high heavy metal concentrations are demonstrated by the very high contamination factors (CF > 6) for Cu and Zn, with CF values mostly >50 for Cu for the mine-impacted sediments. Although the addition of mine waste into the King River catchment has ceased, the catchment continues to be a source of these heavy metals due to acid rock drainage and remobilisation of mine waste in storage in the river banks, river bed and delta. The addition of heavy metals to the harbour sourced from the Mount Lyell mines preceded the advent of direct tailings disposal into the Queen River in 1915 with the metals probably provided by acid rock drainage from the Mount Lyell mining area.     

缓冲期碳酸盐型尾矿重金属释放机制——柱淋滤实验研究

碳酸盐型尾矿在缓冲期/中性矿山废水(NMD)释放期的重金属污染问题易被忽视。本文以广西大厂锡石-硫化物尾矿作为研究对象,采用柱淋滤实验方法,探讨碳酸盐型尾矿在缓冲期重金属的释放机制,为此类型尾矿重金属污染的防治提供依据。实验结果表明,大厂尾矿在缓冲期(约7年,pH值为6. 6～8. 0)存在Sb、Zn、Cd、As(Pb)释放污染问题。在尾矿堆放初期(0. 5年,pH值由7. 6降至7. 2),Zn、Sb、Cd快速、大量释出;中期(0. 5～2. 5年,pH值由7. 2波动升高至8. 0),Sb较平稳释出;后期(2. 5～7年,pH值变化范围为8. 0～6. 6,呈降低趋势),受气温及pH值影响,As、Sb(Pb)呈波动或间歇振荡释出,即在夏季高温、pH值较高时,释出元素浓度较高,反之,在冬季低温、pH值较低时,释出元素浓度较低。重金属的释放与尾矿中硫化物的氧化程度高低及氧化先后顺序有关。这些矿物的氧化顺序大致为:闪锌矿(Zn、Cd)、辉锑锡铅矿(Sb)→脆硫锑铅矿(Sb)→毒砂(As)、方铅矿(Pb)。因此,对于(广西大厂)碳酸盐型尾矿在缓冲期的重金属污染应分阶段、季节(夏季),采取有针对性的防治措施;在缓冲期(7年)后应注意尾矿酸性矿山废水(AMD)+重金属(如As、Sb)复合污染的防治。     

华南地区含硫化物金属矿山生态环境中的重金属元素地球化学迁移模型——重点对粤北大宝山铁铜多金属矿山的观察

粤北大宝山是华南金属成矿带的大型铁铜、铅、锌、钼等多金属综合性矿床,富含硫化物,位于北江支流横石河的上游分水岭,流域封闭性很好。矿山开发引起横石河下游的上坝村成为远近闻名的"癌症"村,部分村民出现"痛痛病"疑似症状。由于其特殊的地理位置和对下游引发的严重污染,该矿山成为研究湿热地区含硫化物金属矿山重金属元素生态-环境地球化学迁移的理想场所。以Zn为例,该矿山重金属元素从矿体中向生物体迁移过程经过尾砂/水反应界面、水/沉积物反应界面、土壤/间隙水溶液界面和土壤/植物界面4个重要的反应界面。其中,尾砂/水反应界面控制重金属从源头尾砂中的释放;水/沉积物反应界面控制重金属在水体中与河流沉积物的沉淀与释放的平衡;土壤/间隙水溶液界面控制土壤生物有效性;土壤/植物界面控制生物对重金属的吸收与利用。4个界面的介质间相互作用较好地刻画大宝山矿山因为开采,重金属元素从内生环境中曝露出来,然后在表生环境中释放、迁移、转化、归宿的迁移模式。上述认识对矿山重金属污染治理具有重要的指导意义。通过改变重金属迁移反应界面的条件,可以阻断矿山元素的迁移,达到污染治理的目的。     

尾矿中硫化物风化氧化模拟实验研究

为防治矿山尾矿造成环境污染，对方铅矿，闪锌矿，磁黄铁矿、黄铜矿，黄铁矿进行了风化氧化实验研究，结果显示，硫化物的氧化速率顺序为：方铅矿＞闪锌矿＞磁黄铁矿＞黄铜矿＞黄铁矿，侵蚀液pH值越低，硫化物氧化速率越大，有机物存在对硫化物氧化起缓冲和抑制作用。     

Heavy metal contamination in the vicinity of the Daduk Au–Ag–Pb–Zn mine in Korea

The heavy metal contamination and seasonal variation of the metals in soils, plants and waters in the vicinity of an abandoned metalliferous mine in Korea were studied. Elevated levels of Cd, Cu, Pb and Zn were found in tailings with averages of 8.57, 481, 4,450 and 753 mg/kg, respectively. These metals are continuously dispersed downstream and downslope from the tailings by clastic movement through wind and water. Thus, significant levels of the elements in waters and sediments were found up to 3.3 km downstream from the mining site, especially for Cd and Zn. Enriched concentrations of heavy metals were also found in various plants grown in the vicinity of the mining area, and the metal concentrations in plants increased with those in soils. In a study of seasonal variation on the heavy metals in paddy fields, relatively high concentrations of heavy metals were found in rice leaves and stalks grown under oxidizing conditions rather than a reducing environment (P<0.05).     

The Weathering Effects of Acidithiobacillus Ferrooxidans to Cu(Ⅱ) Pollution of Fine Grained Copper Mine Tailings

China has accumulated massive fine grained copper mine tailings stocks because of the past mining activities in this area. The tailings contain a variety of heavy metals, and the mass percent of Cu, which is one of the main contaminants in tailings, is up to 0.2601% (analysis by XRF). The Cu can pollute soil and groundwater by rain leaching in the form of Cu(Ⅱ), furthermore ,the fine grained copper-ore-tailings can contaminant larger area by wind for its small granularity ( < 74 μm). The main cause of weathering of mine tailings is due to oxidative dissolution of sulfides. Microorganisms, such as Acidithiobacillus ferrooxidans, play an important role in weathering. These bacteria attach to exposed to mineral surfaces by excreting extracellular polymers and oxidize the sulfide mineral. Some of these bacteria also oxidize Fe2+ to Fe3+ which can chemically oxidize sulfide minerals. These reactions produce voluminous quantities of acid mine drainage and heavy metals which are harmful to the environment and human healthy. This study aims at finding the weathering effects of A. ferrooxidans to Cu(II) pollution of fine grained copper mine tailings, and our experiment applied indigenous A. ferrooxidans FJ-01 to leach the tailings. The optimum test parameters were obtained using shaking flask experiment and SEM observation under the following experimental conditions: 39 days residence time, pulp density 1%-15% (1%, 5% and 15%), 30℃, 120 rpm, pH between 1-3 and redox potential between 400-650 mV. The test results show that the leaching rate of Cu reached 43.1% when the pulp density was 1% after 33 days and kept invariant till the end of the test. In addition, the leaching rate of Cu will decrease as the increase of pulp density, and the maximum rate of 15% pulp density was only 12.5%. From the SEM, it can be seen that the fine grain of tailings flocculated to conglobation under the action of bacterial leaching.     

矿山尾矿矿物学研究进展

矿山尾矿由于产生大量酸性排水和释放重金属，污染地下水和地表水，破坏生态环境而成为人们关注的焦点。尾矿引起的环境问题是地表条件下，水一气一矿物复杂反应的综合结果。近年来尾矿矿物学的研究已经揭示出尾矿中矿物分解和形成的规律，水一气一矿物反应的机制和影响因素，酸性排水和重金属迁移规律，为尾矿环境危险性评价和尾矿污染防治提供了基础资料和新的思路。     

Sequential extraction and leaching characteristics of heavy metals in abandoned tungsten mine tailings sediments

The chemical speciation of potentially toxic elements (As, Cd, Cu, Pb, and Zn) in the contaminated soils and sulfides-rich tailings sediments of an abandoned tungsten mine in Korea was evaluated by conducting modified BCR sequential extraction tests. Kinetic and static batch leaching tests were also conducted to evaluate the potential release of As and other heavy metals by acidic rain water and the leaching behaviors of these heavy metals. The major sources of the elements were As-, Zn- and Pb-bearing sulfides, Pb carbonates (i.e., cerussite), and Pb sulfates (i.e., anglesite). The biggest pollutant fraction in these soil and tailing samples consists of metals bound to the oxidizable host phase, which can be released into the environment if conditions become oxidative, and/or to residual fractions. No significant difference in total element concentrations was observed between the tailings sediments and contaminated soils. For both sample types, almost no changes occurred in the mobility of As and the other heavy metals at 7 days, but the mobility increased afterwards until the end of the tests at 30 days, regardless of the initial pH. However, the mobility was approximately 5–10 times higher at initial pH 1.0 than at initial pHs of 3.0 and 5.0. The leached amounts of all the heavy metal contents were higher from tailings sediments than from contaminated soils at pH > 3.0, but were lower at pH < 3.0 except for As. Results of this study suggest that further dissolution of heavy metals from soil and tailing samples may occur during extended rainfall, resulting in a serious threat to surface and groundwater in the mine area.     

铜陵矿山酸性排水及固体废弃物中的重金属元素

在调查中国铜陵凤凰山铜矿和新桥硫铁矿两种不同类型矿山固体废弃物特征的基础上,研究了矿山尾矿和废石产生酸性排水的可能性及其差异以及矿山固体废弃物中重金属元素的赋存形式。结果表明,凤凰山铜矿的尾矿基本不产生矿山酸性排水,而新桥硫铁矿采矿废石产生矿山酸性排水,并且凤凰山铜矿的尾矿和新桥硫铁矿采矿废石中重金属元素的赋存形式也有差异,前者重金属Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg主要赋存于硅酸盐态中,而后者在还原态中有较高的含量,这反映了在地表条件下尾矿中大量重金属元素已经发生了迁移,而采矿废石已经开始氧化,且酸性排水的存在更有利于废石中重金属元素的迁移和扩散,进而导致矿区周围环境的污染。