碳酸盐岩对低Fe酸性矿山废水中复合多金属污染物的协同去除效果

摘要

为探究碳酸盐岩对低pH、低Fe条件下的酸性矿山废水（acid mine drainage, AMD）中复合重金属污染物的协同去除效果和作用机理，本研究以贵州地区广泛分布的碳酸盐岩为介质，利用多级有氧处理工艺对低pH、低Fe及富含多种重金属的酸性矿山废水进行被动处理。研究发现，该工艺下碳酸盐岩对AMD有着显著的酸中和效果以及多金属协同去除能力。实验期内系统出水pH稳定在6以上，TFe、Al³⁺、As⁵⁺和Cu²⁺的平均去除率分别达到99.82%、100%、94.47%和88.80%,均满足《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）Ⅲ类标准浓度限值。Mn²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的去除效果不佳，平均去除率分别为50.86%、28.61%和29.01%。其中，TFe、Al³⁺和Cu²⁺主要以沉淀去除，As⁵⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的去除主要是次生矿物的吸附作用，Mn²⁺的去除则受两者的共同作用。沉积物的XRD、SEM-EDS和矿物成分模拟表明，生成的矿物类型主要为硫酸钙、施氏矿物、无定形的铝羟基类矿物和少量的针铁矿和纤铁矿，且随着pH提升，形成的矿物类型逐渐增多。本研究结果可以为贵州地区利用碳酸盐岩处理酸性矿山废水的工程实践提供必要的参考数据。

关键词

酸性矿山废水 / 碳酸盐岩 / 复合污染物 / 多级有氧处理 / 次生矿物