煤礦、金屬礦等關停或廢棄后，遺留礦渣或礦洞經(jīng)自然氧化、雨淋、微生物等作用，會產(chǎn)生大量酸性礦山廢水。該廢水一般呈酸性，色度高，重金屬濃度高，對周邊水土環(huán)境造成嚴重影響，通過食物鏈對人體健康構成直接威脅。

可滲透反應墻（PRB）技術是20世紀90年代歐美等發(fā)達國家開發(fā)的適用于受污染地下水原位修復的可靠技術。該技術主要利用反應墻的滲透性使污染物通過水力梯度流經(jīng)反應介質(zhì)，并在反應介質(zhì)作用下發(fā)生沉淀反應、吸附反應、催化還原或催化氧化以及絡合反應，從而轉(zhuǎn)化為低活性物質(zhì)或無毒成分，以達到凈化、攔截污染物的目的。相比傳統(tǒng)酸性礦山廢水處理技術，PRB技術中反應介質(zhì)可長期使用，對金屬離子等有良好的去除效果，且一次成本和運行成本均較低。本研究將曝氣沉淀技術與PRB技術相結(jié)合，構建出新型酸性礦山廢水處理反應系統(tǒng)，考察其對實際酸性礦山廢水的色度、pH值、總鐵、總錳等處理效果，以及在湖南某廢棄礦區(qū)的實際工程應用情況，以期拓展PRB技術的應用方式，并為酸性礦山廢水低成本處理技術及PRB技術的應用推廣提供一定的支持。

1、材料與方法

1.1 試劑與儀器

氫氧化鈉，分析純；pH計，鐵測定儀，紫外分光光度計，電感耦合等離子發(fā)射光譜儀，DO測定儀。

1.2 試驗用水

原水取自湖南某礦區(qū)廢棄釩礦礦山廢水。原水色度高，為500~600倍，pH值為3.2~4.5，總鐵質(zhì)量濃度為345~380mg/L，總錳質(zhì)量濃度為3.5~4.3mg/L。

1.3 試驗裝置及反應填料

小試試驗主體裝置為有機玻璃制成，其工藝單元由曝氣池、布水池1、沉淀池、布水池2、反應墻1、反應墻2、出水池和出水槽構成，工藝流程如圖1所示，具體規(guī)格見表1。酸性礦山廢水通過蠕動泵輸送至反應系統(tǒng)中，經(jīng)曝氣池充氧氧化、布水池1配水、沉淀池沉淀、布水池2配水、反應墻1和反應墻2反應，后由出水池收集出水。

反應填料LS004是一種改性礦物質(zhì)功能固體材料，主要成分為鈣、硅、碳等，具有吸附和持續(xù)產(chǎn)堿性能，通過人工裝填入反應墻1內(nèi)，填加量為8.5L，粒徑為3~5mm；反應填料LS005是一種人工合成無機高分子功能固體材料，主要成分為鈣、硅、鋁、錳等，具有較強的吸附性和催化氧化活性等，通過人工裝填入反應墻2內(nèi)，填加量為8.5L，粒徑為2~4mm。

1.4 試驗方法

廢水先經(jīng)蠕動泵進入曝氣池，控制水流量約為10mL/min，利用氣體泵維持曝氣池DO質(zhì)量濃度不小于5mg/L，曝氣池、沉淀池、反應墻1和反應墻2的HRT分別為10、12、5、5.6h。取樣地點分別為布水池1、布水池2、出水槽出水口處；分析出水中色度、pH值、總鐵及總錳的質(zhì)量濃度。

1.5 分析方法

色度采用稀釋倍數(shù)法，pH值采用玻璃電極法，總鐵采用鄰菲啰啉分光光度法，總錳采用高碘酸鉀分光光度法。

2、結(jié)果與討論

2.1 對色度去除效果

該組合工藝對色度的去除效果如圖2所示。原水中色度主要是由Fe2＋、Fe3＋發(fā)生氧化產(chǎn)生顆粒物而引起的，經(jīng)曝氣處理后，對色度去除效果并不明顯，經(jīng)自然沉淀后色度去除效果較好，經(jīng)PRB處理后出水平均色度為13倍，平均去除率約為95%。分析其原因為:運行前期主要依靠反應填料的吸附、過濾等作用去除水中的總鐵，隨著運行時間增加，

該工藝對總鐵的去除效果如圖4所示。由圖4可見，曝氣對總鐵沒有明顯的去除效果，自然沉淀對總鐵平均去除率約為50.77%，去除效果較好；PRB對總鐵的平均去除率約為94.44%，運行穩(wěn)定后出水總鐵的質(zhì)量濃度為3.24~4.20mg/L。該工藝運行前25d，出水總鐵含量逐漸降低，但隨后出現(xiàn)了短暫升高，隨著運行時間的延長，出水水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)并穩(wěn)定。分析其原因為:運行前一階段主要依靠反應填料對鐵的吸附、過濾等作用，運行30d后，反應填料表面形成致密的氧化膜，可以充分氧化水中的鐵離子，產(chǎn)生鐵的沉淀物被反應填料截留而去除。在整個試驗研究過程中，反應填料并未發(fā)生堵塞等問題。隨著組合工藝的運行，當發(fā)生此類問題時，解決方式為采用高壓水槍對反應填料表面進行掃洗和翻洗。