剩余污泥裂解灰陶粒吸附酸性矿山废水中Zn^(2+)、Cu^(2+)、Pb^(2+)性能及机理

以剩余污泥裂解灰为主要原材料,按照剩余污泥裂解灰∶膨润土∶淀粉为6∶3∶1的比例混合,经过造粒、熟化、干燥,最后于1050℃氮气气氛下煅烧60 min制备多孔陶瓷颗粒。采用SEM-EDS、XRD表征陶粒吸附酸性矿山废水中Zn^(2+)、Cu^(2+)、Pb^(2+)前后的微观形貌、元素变化及晶体结构。结果表明,所制备陶粒表面粗糙,具有大量孔隙结构。当陶粒投加量为3 g,初始pH=3.2,反应时间24 h时,制备的剩余污泥裂解灰陶粒对于Zn^(2+)、Cu^(2+)、Pb^(2+)去除率分别达到99.20%、85.10%、96.27%。初始pH为中性时陶粒吸附效果优于酸性条件。陶粒对于Cu^(2+)、Pb^(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型,以离子交换为主;对于Zn^(2+),准一级与准二级动力学模型均能较好拟合,物理吸附与化学吸附发挥同等重要作用。陶粒吸附过程均符合Freundlich等温模型,对于Cu^(2+)的吸附主要发生在非均相活性位点,对于Zn^(2+)和Pb^(2+)的吸附既可以发生在均相单层也可以发生在非均相活性位点。利用剩余污泥裂解灰制备多孔陶瓷颗粒,不仅可以用于酸性矿山废水中处理重金属离子,还能解决污泥处置的问题,达到以废治污的目的。

电絮凝处理酸性矿山废水及响应面优化

通过铁和铝电极材料的对比,选择铝极板作为电极材料,研究极板间距、电流密度、反应时间及废水pH对电絮凝法处理酸性矿山废水的影响。结果表明,当废水中Fe^(2)+、Cu^(2+)和Zn^(2+)的初始质量浓度分别为295.1、18.3、8.2 mg L时,极板间距10 mm、电流密度20 mA cm 2、废水pH=5.0的条件下,反应40 min后,Fe^(2)+、Cu^(2+)和Zn^(2+)的去除效率分别达到了90.8%、96.5%和96.8%,反应后废水的pH可达到6.7。在单因素试验的基础上,以电絮凝中Fe^(2)+、Cu^(2+)和Zn^(2+)的去除率的最大值,以及出水pH最大值为评价指标,通过响应曲面法建立模型分析拟合得出优化条件并重复3次试验加以验证。结果表明,在电流密度21 mA cm^(2)、反应时间35 min、极板间距10 mm时,对Fe^(2)+、Cu^(2+)和Zn^(2+)的平均去除率分别为87.02%、93.91%和94.63%,平均pH为6.13,该模型能够较好预测电絮凝对酸性矿山废水的处理效果。絮凝体SEM-EDS检测分析证明Fe、Cu、Zn等重金属可有效从废水中去除。

沛北采煤塌陷区水质特征及风险评价

以沛县北部采煤塌陷区为研究对象,分析了丰水期和枯水期的水质指标,采用单因子评价法、综合污染指数法、分级评价法和综合水质标识指数法对水体进行综合评价。结果表明:丰水期和枯水期的水体综合水质标识指数均值分别为4.204和3.477,大部分为Ⅳ、Ⅴ类水质,夏季丰水期水体污染更为严重;受生活污水、工业废水和农业废水等污染源及气候特征的影响,塌陷区水体主要污染物为COD、TN和TP,最高浓度分别为64.71、3.320、0.640 mg/L,劣于Ⅴ类标准。