麦饭石井下原位处理煤矿酸性废水的强化试验研究

采用添加硫酸盐还原菌(SRB)与零价铁(Fe0)构建以麦饭石(MFS)为主体的可渗透性反应墙,模拟井下煤矿酸性废水(AMD)原位修复过程,比较生化强化与物化强化两种方式对处理能力的影响。结果表明,添加硫酸盐还原菌的麦饭石(SRB-MFS)和添加零价铁的麦饭石(Fe0-MFS)去除能力均强于单独MFS;SRB-MFS对SO42-的去除有明显优势,但对Mn2+的去除不及Fe0-MFS,两种强化方式对可溶性Fe2+的去除效果差别不大,出水均为弱碱性。

麦饭石及其改性处理微污染水动态实验研究

针对微污染水氨氮浓度高、有机物难降解等问题,进行了麦饭石及其改性处理微污染水的动态实验研究,探讨了不同改性方法处理的麦饭石对微污染水浊度、氨氮和COD的去除效果。结果表明,经Na2SO4改性的麦饭石对微污染水的处理效果较好,浊度、氨氮和COD的平均去除率分别为96.57%、67.25%、74.79%,出水浊度、氨氮和p H均可达到饮用水标准,出水COD可达到集中式生活饮用水的Ⅱ类标准。

阜新麦饭石及其改性吸附Mn^(2+)和NH_4^+-N的特性试验

针对垃圾渗滤液持续时间长、污染严重、地面处理成本高的特点,开展了麦饭石作为渗透性反应墙(PRB)活性材料的可行性研究。通过单因素及改性方法进行了麦饭石对Mn2+和NH+4-N的吸附性能试验。结果表明,麦饭石吸附Mn2+和NH+4-N的最佳操作条件为:pH值7、振荡频率150 r/min、反应时间2 h、粒径0.55~1.7 mm、投加量5 g/100mL,在此条件下,Mn2+和NH+4-N去除率及吸附量分别为42.89%、19.27%和0.066 mg/g、0.223 mg/g;改性麦饭石能够提高吸附速率,但是吸附量降低,选择阜新天然麦饭石作为PRB活性材料进行垃圾渗滤液中Mn2+和NH+4-N的原位处理可行。

麦饭石+铁屑处理煤矿酸性废水试验研究

针对多组分煤矿酸性废水(AMD)污染程度严重、治理费用高的特点,选取麦饭石、铁屑作为AMD井下原位处理的试验材料,开展了动态土柱试验研究。试验结果表明,由麦饭石及铁屑复合组成的1#柱对AMD的去除效果明显好于仅由麦饭石组成的2#柱,其对Fe2+、Mn2+、SO42-、COD的平均去除率分别为99.9%、64.5%、60.0%、53.8%,出水p H为8.0。该方法为AMD的井下原位廉价处理及麦饭石的新应用提供了参考。

铁屑强化麦饭石修复地下水中阴离子试验研究

针对地下水中阴离子Cr（Ⅵ）、NO3-难以利用一种可渗透反应墙（PRB）活性材料有效修复的问题,构建铁屑强化麦饭石PRB修复系统去除地下水中Cr（Ⅵ）和NO3-的试验模型。结果表明,铁屑强化麦饭石2#（麦饭石与铁屑按1∶2分层）和3#（麦饭石与铁屑按1∶2混合）柱对Cr（Ⅵ）和NO3-的去除率较1#（麦饭石）柱提高6~8倍,3#柱去除效果最好且稳定,对Cr（Ⅵ）和NO3-的平均去除率分别为97.7%和94.09%,出水质量浓度分别小于0.23 mg/L、1.18 mg/L。由此可见,铁屑强化麦饭石PRB系统修复地下水中Cr（Ⅵ）和NO3-污染物是可行和有效的。

强化混凝与麦饭石联用处理微污染水源水的研究

针对现行常规给水工艺处理微污染水源水效果不佳的问题,在微污染水源水经过强化混凝处理的基础上,采用麦饭石和细砂作为吸附材料,构造细砂动态柱(1#)和麦饭石动态柱(2#)进行动态试验对比研究。结果表明,强化混凝与麦饭石吸附联用对微污染水源水有较好的去除效果。麦饭石对微污染水源水中浊度、氨氮、COD值降低效果明显,浊度、氨氮、COD值分别为0.30 NTU、0.57 mg/L、15.85 mg/L,去除率分别为94.96%、57.86%、63.50%,较混凝出水分别提高38.15百分点、47.27百分点、32.69百分点。

玉米芯为碳源铁屑协同生物麦饭石活化颗粒的硫酸盐还原动力学及其锰离子响应实验

利用聚乙烯醇和饱和硼酸,添加30%SRB污泥、5%玉米芯、2%铁屑和3%麦饭石包埋制备内聚营养源的SRB固定颗粒,将完全活化的SRB颗粒作为研究对象,探究活化颗粒对SO2-4反应动力学过程及其对高浓度Mn2+离子响应机制。结果表明:活化颗粒还原SO2-4的过程符合一级动力学模型,最大还原速率为94.88 mg/(L·h);高浓度Mn2+可抑制活化颗粒的p H提升能力,延缓碳源的水解速率及SO2-4的还原速率,而不会抑制水解过程并延长缓滞期,更不能降低最终去除效果。可见,以玉米芯为碳源的铁屑协同生物麦饭石颗粒处理煤矿酸性废水是有效并可行性的。

玉米芯为碳源固定化硫酸盐还原菌污泥代谢特性

以聚乙烯醇为包埋载体,饱和硼酸为交联剂,制作了玉米芯为内聚缓释碳源的固定化硫酸盐还原菌污泥颗粒。通过厌氧批实验研究了在模拟酸性矿山废水(AMD)条件下玉米芯含量、初始SO2-4和Mn2+负荷以及p H对固定化颗粒代谢特性的影响,初步分析了固定化颗粒处理AMD的机理及可行性。实验结果表明,玉米芯在微生物作用下快速水解并产生有机物累积后,固定化颗粒才能迅速还原SO2-4,且玉米芯含量≤5%时硫酸盐还原率与玉米芯含量成正相关,玉米芯的水解会略微降低体系的p H;初始SO2-4浓度通过改变体系中COD/SO2-4和颗粒内外的浓度差影响固定化颗粒的代谢过程,而对玉米芯水解的影响不显著。初始p H为2~6和Mn2+浓度≤55 mg/L时对固定化颗粒活性抑制作用不明显,初始p H越低越利于玉米芯的水解和颗粒形成良好的孔隙结构;颗粒对Mn2+的去除机理是一种不依赖微生物活性的快速化学吸附作用,可用伪二级动力学模型描述吸附过程(R2=0.995)。

Fe0协同生物麦饭石的PRB系统井下原位处理煤矿酸性废水

针对煤矿酸性废水(AMD)具有污染组分多、危害程度严重、地面处理成本高等特点,以固定SRB污泥的生物麦饭石作为PRB活性填料,并添加Fe0构建生物-非生物协同去污的新型PRB井下原位修复系统,对AMD开展了连续动态、变负荷的模拟修复研究。实验结果表明,3个动态柱对p H均具有较强的调节能力,同时仅以麦饭石作为活性填料的PRB-3对Fe2+、Mn2+、NH3-N具有较好的去除效果,最大去除速率分别为45.77、9.23和12.10 mg/(L·d);以Fe0协同生物麦饭石的PRB-2在碳源充足时对SO2-4、Fe2+、Mn2+、NH3-N最高去除速率分别为552.29、57.64、14.51和7.05mg/(L·d),而相同条件下只以生物麦饭石作为活性填料的PRB-1对上述污染物的最高去除速率分别为446.62、57.20、10.87和3.53 mg/(L·d);应用PRB-2系统处理AMD不仅可以实现多种污染物的同步去除,还能实现无外加碳源的井下原位长效修复。

混合硫酸盐还原菌处理煤矿酸性废水的固定载体研究

针对硫酸盐还原菌（SRB）处理多组分煤矿酸性废水（AMD）易受低pH值和高浓度重金属离子抑制、需要添加多种营养盐的问题，采用零价铁与麦饭石作为混合SRB的固定载体，构建上述两种材料分层组装的1^#动态柱和混合均匀组装的2^#动态柱（两种材料的体积比均为1：2），进行了连续变负荷对比试验研究。试验结果表明：1^#、2^#动态柱均有较强的pH值调节能力和Fe^2＋去除能力，两种材料的不同组装方式对其他污染物的去除存在较大差异；1^#动态柱对SO4^2-的还原速率为468．4mg／（L·d），相应的COD消耗速率为416．4mg／（L·d），实际消耗△COD／△SO4^2-值为0．56～0．89，适合于以高浓度硫酸盐及低有机物含量为特征的AMD处理；2^#动态柱适合于以Mn^2＋、NH3-N为特征污染物的AMD处理，对Mn^2＋、NH3-N的最大去除速率分别为20．3、11．3mg／（L·d）。

铁屑耦合生物麦饭石的PRB系统修复含铬酸根与硝酸根地下水

针对污染地下水中铬酸根和硝酸根迁移速度快,可渗透反应墙(PRB)常规活性材料修复效果差等问题,以铁屑、麦饭石和硫酸盐还原菌(SRB)为活性材料,构建4组耦合PRB动态柱修复地下水中Cr(Ⅵ)和NO-3-N。结果表明,4#(铁屑、麦饭石和SRB)柱修复效果较1#(麦饭石)、2#(铁屑、麦饭石)和3#(麦饭石和SRB)柱好,且稳定,对Cr(Ⅵ)和NO-3-N平均去除率分别是97.7%和97.34%,可见,以铁屑、麦饭石和硫酸盐还原菌为活性材料的耦合PRB系统修复地下水中Cr(Ⅵ)和NO-3-N具有有效性与可行性。

PRB曝气强化垂直流人工湿地系统处理垃圾渗滤液

针对垃圾渗滤液污染物种类多、浓度高,采用常规人工湿地系统很难达到预期处理效果等问题,基于可渗透性反应墙(PRB)和空气曝气技术联合垂直流人工湿地系统,构建以无烟煤+钢渣+沸石(1#砂箱)、无烟煤+沸石+钢渣(2#砂箱)及无烟煤(空气曝气)+沸石+钢渣(3#砂箱)的PRB强化垂直流人工湿地处理系统的砂箱,进行动态模拟试验。结果表明:3#砂箱对渗滤液中COD、NH+4-N、PO3-4-P的平均去除率分别为47.55%、98.02%、35.21%,处理效果优于1#砂箱(27.29%、57.31%、29.81%)和2#砂箱(39.90%、96.57%、32.44%)。

强化垂直流可渗透反应墙处理渗滤液污染物

针对垃圾渗滤液污染物组分多、处理难度大、可生化性差的特点,基于可渗透反应墙(PRB)被动修复技术,通过多种填料的组合构建三重垂直流PRB强化的砂箱模型,对垃圾渗滤液进行连续动态处理研究。实验结果表明,填料的组合顺序对强化PRB系统净化能力有较大的影响,由无烟煤、沸石、钢渣依次组成的强化垂直流PRB系统(2#砂箱)对NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N、COD、PO3-4-P的平均去除率分别为96.12%、30.36%、75.24%、39.03%和30.47%,处理效果明显好于相同条件下依次由无烟煤、钢渣、沸石组成的强化垂直流PRB系统(1#砂箱)。与常规PRB处理系统相比,强化垂直流可渗透反应墙系统可实现垃圾渗滤液中多种污染物同步有效去除,是极具发展潜力的新型技术。

硫酸盐还原菌污泥固定化特性

采用玉米芯为碳源,聚乙烯醇(PVA)为包埋载体,饱和硼酸(H3BO3)为交联剂,研究了硫酸盐还原菌污泥(SRBS)、铁屑、麦饭石共固处理合成煤矿酸性废水的最优配比与机理,并分析了固定化过程中小球稳定性及活性的变化规律。实验结果表明,SRBS投加量是影响处理效果的最显著因子,当投加30%SRBS、2%铁屑、3%麦饭石时SO2-4、Mn2+去除率分别为94.13%和84.39%,溶液p H为7.03,未检测出Fe2+;随着交联时间的延长,小球膨胀率及SO2-4还原率分别呈线性与指数下降,从保持小球稳定性与活性角度考虑,可将交联时间设定为4~8 h;该法可为市政污泥的处置以及生物法处理煤矿酸性废水的工程应用提供技术参考。