基于改性农业废弃物的矿山废水中重金属吸附去除技术及应用

金属硫化物矿区的尾矿在空气、水和微生物等的共同作用下,会产生大量含有毒有害重金属的酸性矿山废水,造成矿区及下游水体和土壤的严重污染.该文结合课题组研究,介绍以农业废弃物为原料开发改性玉米秸秆、花生壳、稻草等吸附材料,吸附去除酸性矿山废水中的重金属离子及其吸附机理,以及实地应用于东江源矿区污染控制示范工程中的重金属吸附去除案例,为矿区重金属污染源头控制研究提供理论基础和技术支持.     

餐厨垃圾渗滤液的基本特性分析

以吉首大学某学生食堂的餐厨垃圾为原料,对餐厨垃圾渗滤液的基本特性进行了试验分析.试验结果表明,经过为期8周的厌氧发酵获得的餐厨垃圾渗滤液的COD质量浓度和氨氮质量浓度分别高达140.6 g/L和16.2 g/L;随着厌氧发酵时间的延长,餐厨垃圾渗滤液的pH值由1周末的5.9逐渐降低为8周末的3.7;同期VFA质量浓度则由6.7 g/L增加到17.9g/L;COD质量浓度由57.9 g/L增加至140.6 g/L,NH⁺₄-N质量浓度由0.3 g/L增加至16.2 g/L;继续延长反应时间,餐厨垃圾渗滤液的pH趋于稳定,VFA和NH⁺₄-N质量浓度增加缓慢,COD质量浓度呈下降趋势.     

城市生活垃圾焚烧底渣在模拟酸雨条件下的浸出规律

生活垃圾焚烧底渣的资源化利用是解决底渣出路的最佳途径.我国大面积的酸雨区域使进入环境的底渣“浸泡”在弱酸性环境中,加速底渣中有毒有害物质在酸雨条件下的浸出浓度.通过模拟酸雨pH值范围,对不同粒径的生活垃圾焚烧底渣进行浸取实验.结果表明:浸出液的平衡pH值随浸取时间增大,而重金属的浸出浓度变化比较复杂.随着浸取时间延长,重金属浸出浓度越来越小.浸出液中不同重金属的浸出浓度差异很大,镉、铬、铜、铅、镍的浸出浓度均低于危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别(GB5058.3-1996)的最低允许值.由于浸取初期重金属的浸出浓度很高,如果底渣未经稳定化处理直接进入环境进行资源化利用将对环境造成二次重金属污染.     

尾矿库废水酸化与重金属污染规律研究

通过分析某黄铁铅锌矿尾矿库14年的废水监测数据，研究了高酸、高碱环境对尾矿硫化物重金属溶出的影响，绘制了尾矿库废水pH值与重金属离子浓度的关系曲线，建立了pH值与重金属污染的数学模型，揭示了废水酸化与重金属污染的内在机制，提出了密闭覆盖尾矿库以隔绝硫化物与H2O、O2反应产生及在尾矿浆中添加碱性物质以中和[H^ ]、切断重金属离子溶出反应链等根治尾矿库废水酸化与重金属污染的控制技术。     

氧化亚铁硫杆菌对矿山酸矿水中金属污染元素分布的影响

酸矿水是含硫化物矿石在表生条件下与水圈大气圈及微生物相互作用产生的，是环境污染的重要来源．安徽铜陵地区是长江中下游典型多金属矿集区之一，在长期开采过程中产生大量废矿石．地表条件下这些含硫化物的废矿石被氧化，产生对生态环境有严重影响的酸矿水．以鸡冠山矿山为例分析酸矿水中主要微量元素和氧化亚铁硫杆菌的分布特征及相互关系．研究表明，自然酸矿水中存在大量氧化亚铁硫杆菌，酸矿水的形成可能与氧化亚铁硫杆菌的发育有一定联系，氧化亚铁硫杆菌促进酸矿水形成；鸡冠山酸矿水的pH值在2．5～4．2之间，与适宜氧化亚铁硫杆菌生长的酸性条件一致；微量元素在酸矿水中的分布与pH值和氧化亚铁硫杆菌的分布密切相关，在最适宜氧化亚铁硫杆菌生长的pH值3．0左右的酸矿水中微量元素浓度达最低，说明氧化亚铁硫杆菌和酸度对微量元素的分布有一定制约；酸矿水中高度富集微量元素，比河水中溶解态的微量元素含量高出几千倍到几十万倍甚至千万倍．     

静态浸出测试评价飞灰及其处理产物的局限性

采用我国(GB)和美国(TCLP)静态浸出测试方法,评价生活垃圾焚烧飞灰及其稳定化产物的浸出毒性,并借助有效浸出测试、连续提取程序和动态(柱浸出)浸出测试方法,以两性重金属Pb为对象,探讨了静态浸出测试方法鉴别飞灰重金属浸出风险的局限性.结果表明:飞灰浸出液pH值对重金属浸出浓度有显著影响,使GB和TCLP评价结果不能有效预期飞灰稳定化产物随浸出环境而变化的长期浸出风险;由于静态浸出测试有较长的反应平衡时间,磷酸盐稳定化飞灰中的Pb在GB和TCLP测试中均达标,但在柱浸出测试初期却会因未达到足够的反应平衡而大量浸出,因而静态浸出测试会低估废物瞬时浸出风险.     

土工布处理下酸度对煤矸石淋出液中重金属含量的影响

煤矸石充填塌陷地的传统方法势必造成下部土壤和水资源的重金属污染.在此次柱状淋溶实验中,我们选取聚乙烯丙纶、涤纶针刺、高密度聚乙烯和涤纶复合四种土工布来研究土工布对煤矸石淋出液中重金属迁移的阻隔作用.研究结果表明,四种土工布都能降低淋出液中重金属的含量.由于各种土工布的厚度、材料、生产方法和防渗能力的不同,发现不同土工布对不同重金属的阻隔作用不同,同时发现淋溶介质的酸性不同,对淋出液中各种重金属含量的影响不同.通过分析去离子水淋溶介质和酸性淋溶介质的淋溶结果,得出聚乙烯丙纶土工布能显著降低淋出液中重金属Cr的含量,HDPE土工膜降低重金属Pb和Cu含量的效果显著.在不同的处理效果下,淋出液中Cr、Pb、Cu的含量相对于对照最大能降低50%、47.9%和25.3%.淋出液中各种重金属的浓度与淋出液的pH值之间呈现良好的三次非线性函数关系,且有80%的相关系数大于0.6.与去离子水做淋溶介质的结果相比较,在酸性淋溶介质淋溶过程中,土工布处理下的煤矸石中重金属离子更趋于稳定.重金属Cr,Pb和Cu分别能被聚乙烯丙纶、涤纶针刺和HDPE这三种土工布有效地吸附.涤纶复合土工布将淋出液的pH值稳定在7到7.4之间,更适宜作物生长.土工布功能强大,能够发展成为一项技术被应用到国内矿区土地复垦工程中用来防治污染.     

模拟不同pH值的雨水对炼锌废渣浸出毒性的影响

通过采集贵州省毕节地区赫章县、威宁县以及六盘水市水城县一带土法炼锌废渣,参照黔西北地区特殊的大气降雨pH变化,以pH值为3、4、5、5.5和6的硫酸溶液作为浸提剂,采用水平振荡法对废渣进行浸出实验。结果表明,炼锌废渣浸出液中Cu、Cd的浸出浓度与浸提剂pH呈显著负相关,Zn的浸出浓度与浸提剂pH的相关性不明显。在不同pH值的硫酸溶液的浸泡下,浸出液中Zn、Cu浓度变化范围分别为0.53-24.39 mg/L、0.011-10.38 mg/L,其浸出毒性在最高允许浓度范围内;Cd浓度变化范围为0.012-3.34 mg/L,浸出液中Cd最高浓度超限值11倍。同时,浸提剂pH对浸出液pH无影响,浸出液pH均值在7.43-7.86之间变动,无腐蚀性;因此,在酸沉降环境下,炼锌废渣是一种有害固体废物,其浸出毒性主要表现为Cd污染。     

固化高有机质水厂尾泥作为路基材料实验研究

高含水率和丰富的有机质是水厂尾泥最明显的特征。固化是处理水厂尾泥的最佳方法之一,既可改善土体的力学特性,又可降低重金属污染离子的溶出。以传统固化剂水泥石灰和工业废弃物副产石膏为主要固化材料固化水厂尾泥,提高尾泥的工程性能以期固化后的水厂尾泥可作为路基回填土使用。根据硬化体无侧限抗压强度、耐水性、抗冻融、膨胀率、浸出液检测确定其路用性能,通过X射线衍射和扫描电子显微镜来分析固化后尾泥的微观结构和水化产物。实验结果表明,4%水泥+6%石灰和16%副产石膏可以满足固化水厂尾泥作为路基填土的要求,添加强氧化剂分解有机质,可以提高固化剂的固化效果。     

一种电化学反应器的理论分析

对一种新型电化学方法处理含重金属污水的过程进行了理论分析.该过程系将电化学过程、化学沉淀和气浮分离结合起来,以脱除回收污水中的重金属.在理论分析的基础上,导出了反应速率和重金属理论脱除率的计算公式.并将理论分析的预估值与实验实测值作了对比.     

利用自动解离分析方法研究硫化铜尾矿的矿物学特征:谦比希铜矿尾矿的实例研究

As ore grades constantly decline, more copper tailings, which still contain a considerable amount of unrecovered copper, are expected to be produced as a byproduct of froth flotation. This research reveals the occurrence mechanism of copper minerals in typical copper sulfide tailings using quantitative mineral liberation analysis (MLA) integrated with scanning electron microscopy–energy dispersive spectroscopy (SEM–EDS). A comprehensive mineralogical characterization was carried out, and the results showed that almost all copper minerals were highly disseminated within coarse gangue particles, except for 9.2wt% chalcopyrite that occurred in the 160–180 μm size fraction. The predominant copper-bearing mineral was chalcopyrite, which was closely intergrown with orthoclase and muscovite rather than quartz. The flotation tailings sample still contained 3.28wt% liberated chalcopyrite and 3.13wt% liberated bornite because of their extremely fine granularity. The SEM–EDS analysis further demonstrated that copper minerals mainly occurred as fine dispersed and fully enclosed structures in gangue minerals. The information obtained from this research could offer useful references for recovering residual copper from flotation tailings.     

Experimental investigation and adaptive neural fuzzy inference system prediction of copper recovery from flotation tailings by acid leaching in a batch agitated tank

The potential of copper recovery from flotation tailings was experimentally investigated using a laboratory-mixing tank. The experiments were performed with solid weight percentages of 30 wt%, 35 wt%, 40 wt% and 45 wt% in water. The measurements revealed that adding sulfuric acid all at once to the tank rapidly increased the efficiency of the leaching process, which was attributed to the rapid change in the acid concentration. The rate of iron dissolution from tailings was less than when the acid was added gradually. The sample with 40 wt% solid is recommended as an appropriate feed for the recovery of copper. The adaptive neural fuzzy system(ANFIS) was also used to predict the copper recovery from flotation tailings. The back-propagation algorithm and least squares method were applied for the training of ANFIS. The validation data was also applied to evaluate the performance of these models. Simulation results revealed that the testing results from these models were in good agreement with the experimental data.     

冻融循环下磷酸镁水泥固化铜污染土的淋滤特性研究

将自制磷酸镁水泥用于铜污染土的固化稳定,研究其淋滤特性和微观结构。以磷酸镁水泥固化铜污染土为研究对象,研究冻融循环条件下磷酸镁水泥掺量、初始铜离子浓度等因素对固化后重金属铜污染土的淋滤特性及固化稳定性的影响。结果表明:冻融循环和磷酸镁水泥掺量会影响磷酸镁水泥固化铜污染土的浸出液中铜离子浓度和上清液pH,随着冻融循环次数和铜离子浓度的减少及水泥掺量的增多,铜离子浓度显著降低;浸出液的pH随冻融循环次数的增多而降低,随磷酸镁水泥水泥掺量的增多而提高,随铜离子浓度的增大而降低。最后与扫描电镜试验结果结合解释了水分迁移对固化机制的影响。     

铬渣柱浸生物解毒的研究

针对长沙铬盐厂铬渣污染的现状及铬渣的性质,进行了细菌柱浸解毒铬渣的实验。研究结果表明,实验前需将铬渣制成颗粒,解毒工艺的最佳粒径为4~8mm;最佳pH为10.0;最佳温度为30℃。在最佳工艺条件下,铬渣浸出液中Cr（Ⅵ）的浓度由250.6mg/L降为0mg/L,达到国家规定的废水排放标准;解毒后渣的浸出毒性为0.4mg/L,低于国家固体废物浸出毒性标准所规定的1.5mg/L。     

超细氰化尾渣中铜铅矿物颗粒界面性质

山东某冶炼厂氰化尾渣无法实现铜铅分选,通过XRD、激光粒度仪、浮选实验、FTIR、SEM-EDS、金相显微镜等方法,研究了氰化尾渣铜铅矿物颗粒界面性质.结果表明,渣中主要矿物为方铅矿、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿,粒度小于38μm质量分数为95.61%.氰化尾渣中的方铅矿和黄铜矿表面含有大量油状物,此油状物被证明是机械润滑油.黄铜矿表面吸附大量润滑油,造成黄铜矿无法被氰化物抑制.细颗粒方铅矿通过疏水作用力包裹在黄铜矿表面,导致铜铅无法分选.     

生物反应器填埋场中重金属固定和释放规律实验研究

通过实验柱模拟生物反应器填埋场的完全厌氧状态与氧气入侵状态,用以研究填埋场完全厌氧稳定化过程及氧气介入的情况下重金属的固定与释放规律。结果表明,Cd、Mn、Ni、Pb和Zn,在厌氧降解完全结束时其滞留率分别达到70.2%、83.9%、90.6%、70%和95.7%。氧气的入侵不会增加Pb和Cd的活性,却促进了Mn、Ni和Zn的释放,但相对于固定总量来说,释放量不大。因此,生活垃圾对于重金属有很大的固定容量,且环境变化的冲击对填埋场重金属固定的影响较小。     

生物反应器填埋场中重金属固定和释放规律实验研究

通过实验柱模拟生物反应器填埋场的完全厌氧状态与氧气入侵状态,用以研究填埋场完全厌氧稳定化过程及氧气介入的情况下重金属的固定与释放规律。结果表明:Cd、Mn、Ni、Pb和Zn,在厌氧降解完全结束时其滞留率分别达到70.2%、83.9%、90.6%、70%和95.7%。氧气的入侵不会增加Pb和Cd的活性,却促进了Mn、Ni和Zn的释放,但相对于固定总量来说,释放量不大。因此,生活垃圾对于重金属有很大的固定容量,且环境变化的冲击对填埋场重金属固定的影响较小。     

不同钝化剂对城市地下固体废弃物重金属的钝化作用

采用实验室模拟,研究了6种重金属钝化剂(粉煤灰、脱硫石膏、磷矿粉、海泡石、膨润土、生物炭)以不同添加比例(0%、3%、7%、10%)对城市地下固体废弃物二乙基三胺五乙酸{HOOCCH_2N[CH_2CH_2N(CH_2COOH)_2]~2,DTPA}可提取态重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量的影响。结果表明,粉煤灰、脱硫石膏、磷矿粉、海泡石、膨润土、生物炭6种钝化剂均可以降低DTPA可提取态Cu、Zn、Pb、Cd的含量,表明这6种钝化剂对城市地下固体废物重金属Cu、Zn、Pb、Cd均具有钝化作用,且随添加比例的增高,钝化作用越明显,但钝化效果有所差异。膨润土的对Cu、Pb、Cd的钝化作用最明显,对Zn也有一定的钝化作用,因此,可优先选择膨润土作为城市地下固体废物重金属的钝化剂。     

N-十二烷基-1,3-丙二胺在赤铁矿反浮选中的应用

通过单矿物试验考察了N-十二烷基-1,3-丙二胺(ND13)对赤铁矿和石英的浮选行为,结果表明,ND13对石英具有良好的捕收性能,在捕收剂用量为50mg/L,pH=7～10时,石英回收率达93%以上.人工混合矿分选试验结果表明,ND13对赤铁矿和石英质量比为1∶1(铁品位为35%)的人工混合矿具有一定的分选效果,在ND13用量为66.7mg/L,淀粉用量为6.67mg/L,pH=7.27的条件下,达到较好的分选效果,此时精矿中铁的回收率为86.35%,精矿的铁品位为62.78%,尾矿的铁品位为9.21%.动电位和红外光谱分析结果表明,ND13主要以静电和氢键作用在矿物表面发生吸附.     

长龄期简易填埋条件下污泥基本性质的变化

我国曾经有大量的污泥被随意弃置形成了许多简易污泥填埋场,简易填埋的污泥不受控制的堆放在自然环境中,其性质会随着时间发生变化。本文通过对江苏省某化工企业已经简易填存20年陈污泥的取样分析,发现经过多年的堆存,降解简易填埋陈污泥中的有机质含量仍高于50%;污泥中的pH值维持在8.5～9.0,适合产甲烷菌的生存条件;污泥中的含水率大多在90%以上,且水位线在污泥坑表层0～30cm变动,下部都呈厌氧饱和状态。该简易填埋场中老污泥中重金属Zn和Mn总量较高,但浸出量和渗沥液中的含量都很低,表明重金属不是污泥简易填埋场的主要污染物。渗沥液中COD、BOD₅、TN、NH₄-N、TP大多超标,表明简易污泥填埋场中的主要污染类型为有机污染。简易填埋污泥的渗透系数在10-8cm/s数量级,水分排出困难,不适合采用真空预压或堆载排水加固的方法对场地进行加固施工。