矿山酸性废水治理

目录第1章 绪论 1 1.1 矿山酸性废水的来源 1 1.1.1 地下采矿 1 1.1.2 露天矿坑 1 1.1.3 废石堆 2 1.1.4 尾矿库 3 1.2 矿山酸性废水的形成 4 1.2.1 铁矿氧化 4 1.2.2 磁黄铁矿氧化 6 1.2.3 含砷矿物氧化 7 1.2.4 其他金属硫化物的氧化 8 1.3 矿山酸性废水与微生物的关系 10 1.3.1 硫化物矿物溶出机制和微生物的作用 10 1.3.2 铁和硫氧化嗜酸微生物的生物多样性 12 1.3.3 矿山酸性废水对微生物区系及功能的影响 14 1.3.4 微生物在次生矿物形成和溶解中的作用 15 1.4 矿山酸性废水对环境的影响 19 1.4.1 矿山酸性废水对水体环境的影响 19 1.4.2 矿山酸性废水对陆生环境的影响 20 1.4.3 氧化产物的生物累积和毒性 20 参考文献 21 第2章 矿山酸性废水处理技术 30 2.1 矿山酸性废水的源头控制技术 30 2.1.1 硫化物氧化控制 30 2.1.2 物理拦截 33 2.1.3 植物拦截 33 2.1.4 重金属固定化 34 2.1.5 矿山酸性废水的安全收集 35 2.2 矿山酸性废水的主动式处理技术 35 2.2.1 中和沉淀法 35 2.2.2 氧化还原法 36 2.2.3 硫化物沉淀法 36 2.2.4 氧气曝气过滤法 37 2.2.5 离子交换法 37 2.2.6 废水的资源回收利用 37 2.2.7 铁氧体回收法 37 2.3 矿山酸性废水的被动式处理技术 38 2.3.1 被动式处理技术概念及适用范围 38 2.3.2 矿山酸性废水被动式处理的重金属去除机制 39 2.3.3 人工湿地在矿山酸性废水处理中的应用 39 2.3.4 碱性基质中和 40 2.3.5 微生物处理 41 2.3.6 过滤床吸附处理 42 2.3.7 膜析法 42 参考文献 42 第3章 铅锌矿流域重金属污染特征及潜在风险评价 46 3.1 研究区域与方法 47 3.1.1 研究区域 47 3.1.2 研究方法 48 3.2 底泥理化特征 51 3.2.1 含水率与pH 51 3.2.2 电导率和氧化还原电位 52 3.2.3 有机质和氮素 53 3.2.4 总磷和总钾 54 3.3 底泥重金属流域特征 55 3.3.1 底泥重金属形态分析 55 3.3.2 底泥重金属流域分布特征 56 3.4 底泥重金属的潜在风险评价 57 3.4.1 底泥重金属的地累积指数 57 3.4.2 底泥重金属元素间相关分析 58 参考文献 59 第4章 污染流域微生物种群特征及驱动因子 61 4.1 研究区域、方法和数据处理 62 4.1.1 研究区域 62 4.1.2 研究方法 62 4.1.3 数据处理 64 4.2 微生物种群特征 64 4.2.1 种群数量特征 64 4.2.2 物种组成差异分析 67 4.3 微生物群落特征 68 4.3.1 群落丰富度及多样性 68 4.3.2 群落生物信息统计分析 69 4.4 沉积物微生物多样驱动机制 74 4.4.1 沉积物理化特征 74 4.4.2 多样性驱动机制 75 参考文献 78 第5章 改性材料在重金属酸性废水处置中的应用 81 5.1 介孔铁铝材料去除重金属酸性废水中As(III) 81 5.1.1 介孔铁铝材料制备及特征 82 5.1.2 介孔铁铝材料吸附去除As(III)影响因素 85 5.1.3 介孔铁铝材料去除As(III) 吸附热动力学 87 5.1.4 介孔铁铝复合材料吸附机理 90 5.2 赤泥陶粒去除重金属酸性废水中Sb(III) 和Cd(II) 92 5.2.1 赤泥陶粒制备及影响因素 93 5.2.2 改性赤泥陶粒制备及特征 97 5.2.3 改性赤泥陶粒静态吸附 99 5.2.4 改性赤泥陶粒动态吸附 109 5.3 磁性水滑石去除重金属酸性废水中Cd(II) 和Cu(II) 112 5.3.1 磁性水滑石制备及表征 113 5.3.2 磁性水滑石吸附去除Cu(II)和Cd(II) 119 5.3.3 磁性水滑石吸附Cu(II)和Cd(II)的等温吸附模型 122 5.3.4 磁性水滑石对Cu(II)、Cd(II)的吸附机理 123 5.4 纳米零价铁污泥基生物质炭去除废水中Sb(III) 125 5.4.1 纳米零价铁污泥基生物质炭制备及影响因素 127 5.4.2 纳米零价铁污泥基生物炭表征 129 5.4.3 NZVI-SBC 对Sb(III)的吸附行为 142 5.4.4 NZVI-SBC 对Sb(III)的吸附热动力学 149 参考文献 157 第6章 生物技术在矿山酸性废水治理中的应用 167 6.1 砷氧化功能菌对矿山酸性废水中砷的去除 167 6.1.1 砷功能菌筛选 168 6.1.2 砷氧化真菌与功能材料组配 175 6.1.3 砷功能菌砷耐受性及其氧化效率 177 6.2 铁锰氧化菌对矿山酸性废水中铁锰的去除 180 6.2.1 铁锰氧化菌筛选与鉴定 181 6.2.2 铁锰氧化菌群耐受性 184 6.2.3 铁锰功能微生物扩培 184 6.2.4 铁锰微生物与功能材料组配 188 6.2.5 铁锰氧化菌群去除矿山酸性废水中铁锰离子 191 6.2.6 生物铁锰氧化物表征 191 6.2.7 铁锰氧化菌群的群落演替规律 195 6.3 硫酸盐还原菌在矿山酸性废水处理工艺的应用 196 6.3.1 硫酸盐还原菌的重金属去除机制 197 6.3.2 硫酸盐还原生物反应器原理 199 6.3.3 硫酸盐还原生物反应器影响因素 200 6.3.4 硫酸盐还原生物反应器设计 202 6.4 人工湿地在矿山酸性废水处理工艺的应用 204 6.4.1 人工湿地处理矿山酸性废水的作用机理 204 6.4.2 人工湿地植物去除矿山废水中重金属的机理 204 6.4.3 湿地基质去除矿山废水中重金属的机理 205 6.4.4 微生物处理矿山酸性废水的机理 205 参考文献 206 第7章 尾矿渗滤液及地表径流废水处理工程案例 211 7.1 工程概况及环境背景 211 7.1.1 工程概况 211 7.1.2 环境背景 212 7.2 尾矿渗滤液废水处理工程设计 214 7.2.1 重金属废水处理技术比选 214 7.2.2 工艺设计 217 7.3 示范工程运行情况 220 7.3.1 预处理反应系统运行状况 220 7.3.2 生物滤池调试情况 222 7.3.3 整体工程运行效果 231 7.4 工艺成本分析 233 7.4.1 工程费用总投资 233 7.4.2 药剂成本分析 234 7.4.3 设备维护成本 234 7.5 示范工程总结 234 参考文献 235 索引 238