礦產(chǎn)資源是人類社會(huì)開(kāi)展進(jìn)步必不可少的自然資源。人類對(duì)金屬礦山的大面積開(kāi)采會(huì)毀壞四周區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，而AMD是全球礦山面臨的最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。AMD是硫化礦物在空氣、水和微生物的共同作用下發(fā)作溶蝕、氧化、水解等一系列物化反響而構(gòu)成的低pH、高重金屬離子濃度的一類難處置廢水。而我國(guó)金屬礦山大多數(shù)是原生硫化物礦床，極易構(gòu)成AMD，例如江西德興銅礦、武山銅礦、江蘇梅山鐵礦、浙江遂昌金礦、安徽南山礦、向山鐵礦、湖南七寶山銅鋅礦等。因而，如何高效、經(jīng)濟(jì)地管理AMD顯得尤為重要。

　　1、AMD來(lái)源

　　AMD指在礦山開(kāi)采活動(dòng)中經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)反響作用產(chǎn)生的呈酸性且SO42-和重金屬含量超標(biāo)的有害水體。礦山酸性廢水有以下特性：

　　①呈酸性、金屬離子濃度高，例如含Fe3+的礦山廢水因水解生成的氫氧化鐵呈紅褐色，被稱為“紅龍之災(zāi)”;

　　②廢水產(chǎn)生量大且水流持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，常常礦山開(kāi)采完畢后，廢水仍繼續(xù)流出;

　　③水質(zhì)、水量不穩(wěn)定，動(dòng)搖較大。

　　AMD進(jìn)入自然水體后使水體酸化，招致水生生物死亡；進(jìn)入土壤后使土壤板結(jié)，毒化土壤，形成功用退化。在1947年，Colmer等初次提出細(xì)菌是AMD構(gòu)成的重要緣由。在后續(xù)的研討和實(shí)踐管理過(guò)程也進(jìn)一步的證明了這種結(jié)論。如黃鐵礦，在有菌存在和無(wú)菌存在時(shí)，氧化速度相差較大。

　　黃鐵礦氧化產(chǎn)酸過(guò)程如下：

　　Fe3+被黃鐵礦復(fù)原生成Fe2+，而Fe2+很快又被微生物或O2氧化成Fe3+再與黃鐵礦反響，如此循環(huán)反響，構(gòu)成了大量的AMD。

　　2、AMD的管理

　　AMD現(xiàn)已嚴(yán)重危害到生態(tài)環(huán)境乃至人類的生存平安，其管理技術(shù)也一日千里。目前，效果顯著的管理技術(shù)主要有中和法、沉淀法、人工濕地、吸附法及生物法等。

　　2.1 中和法

　　面對(duì)大量的酸性廢水，中和法成為了人類在管理AMD時(shí)的首要選擇。中和法又稱為氫氧化物沉淀法，中和法就是在廢水中投加大量的堿性物質(zhì)，如石灰乳、氫氧化鈉、石灰石等，來(lái)進(jìn)步廢水酸堿度，從而沉淀廢水中的金屬離子。該辦法因原理簡(jiǎn)單，本錢低、效果明顯，在實(shí)踐礦山酸性廢水的管理中得到了普遍的應(yīng)用。如錢士湖等報(bào)道的HDS(高濃度泥漿)在安徽某公司酸性廢水的理論運(yùn)用。對(duì)實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)效果停止了剖析總結(jié)，標(biāo)明HDS工藝在調(diào)理廢水pH值和去除Al3+、SO42-離子效果顯著。與傳統(tǒng)的石灰中和法(LDS)相比，HDS延緩了設(shè)備和管道的結(jié)垢現(xiàn)象，克制了LDS法的很多缺陷，高濃度泥漿法與低濃度泥漿法相比有以下優(yōu)點(diǎn)：一是降低了石灰用量，減少了處置本錢；二是出水水質(zhì)穩(wěn)定，契合排放規(guī)范。高濃度泥漿法相關(guān)于低濃度泥漿法打破性停頓是底泥按比例回流，可用于廢水處置。但一直無(wú)法鏟除設(shè)備和管道結(jié)垢、中和渣易形成二次污染的弊端。

　　中和法對(duì)金屬礦區(qū)已構(gòu)成的廢水處置有顯著的效果，但未抑止產(chǎn)酸細(xì)菌的生長(zhǎng)，礦山生態(tài)環(huán)境未得到基本性修復(fù)。

　　2.2 硫化物沉淀法

　　硫化物沉淀法是經(jīng)過(guò)向廢水中投加過(guò)量硫化劑，構(gòu)成了難溶于水的重金屬硫化物，再參加外表活性劑，疏水性沉淀物與起泡劑發(fā)作黏附上浮，從而到達(dá)凈化AMD的效果。常用的硫化劑有Na2S、H2S、CaS等，硫化物在重金屬去除率上大于中和法，該法得到的泥渣金屬品位較高，有利于貴金屬的回收應(yīng)用，可用于廢水處置組合辦法中的前處置。

　　但硫化物沉淀法存在著很大的缺陷：即為了使金屬離子充沛沉淀，會(huì)向廢水中投入過(guò)量的硫化物，這會(huì)使水體中硫酸根離子過(guò)剩，極易產(chǎn)生H2S氣體，對(duì)水體將會(huì)產(chǎn)生二次污染。且因硫化劑來(lái)源有限，價(jià)錢比擬昂貴，故硫化物沉淀法因處置本錢高、會(huì)產(chǎn)生二次污染的緣由而未能得到普遍應(yīng)用。

　　2.3 人工濕地法

　　人工濕地是由基質(zhì)、植物和微生物按一定比例組成，AMD得以凈化是人工濕地物理、化學(xué)及微生物共同作用的結(jié)果。在處置過(guò)程中，酸性水遲緩流經(jīng)人工濕地中的植物群落，應(yīng)用抗酸性耐重金屬?gòu)?qiáng)的植物停止活體過(guò)濾到達(dá)降低金屬離子濃度目的。人工濕地中的物理作用主要是過(guò)濾、阻隔和堆積作用。由于植物—土壤—無(wú)機(jī)膠體復(fù)合體、土壤微生物區(qū)系及酶的多樣性，可經(jīng)過(guò)化學(xué)沉淀、吸附、離子交流、氧化復(fù)原等一系列化學(xué)反響去除廢水中金屬離子。

　　2.3.1 植物作用

　　植物是人工濕地中重要的組成局部，起著關(guān)鍵性的作用。不只能夠去除廢水中的污染物，還具有生態(tài)美觀。水生植物對(duì)廢水中的重金屬有著很強(qiáng)的吸附才能。如濕地中的挺水植物、浮水植物、沉水植物對(duì)重金屬的富集濃度可高出四周水體10萬(wàn)倍以上。不同植物對(duì)污染物的去除率受生物量、根系興旺水平、根系氧保送才能等要素的影響。

　　2.3.2 酸的耗費(fèi)

　　酸的耗費(fèi)是AMD管理的主要環(huán)節(jié)，在人工濕地底泥中存在著大量的硫酸復(fù)原菌，這些細(xì)菌是廢水中酸耗費(fèi)的主體。

　　2.3.3 重金屬的肅清

　　重金屬超標(biāo)是AMD的主要特征，因而有必要對(duì)AMD中的重金屬停止去除，人工濕地中抗酸性耐重金屬?gòu)?qiáng)的植物吸收積聚作用可到達(dá)去除的目的，人工濕地中的硫酸復(fù)原菌在耗費(fèi)廢水中酸的過(guò)程產(chǎn)生的硫化氫可與廢水中的重金屬反響構(gòu)成沉淀。

　　我國(guó)在人工濕地對(duì)AMD處置的研討上停止大量投資，獲得了一定的理論和理論成果。如唐述姬等應(yīng)用人工濕地處置鐵礦酸性廢水，實(shí)驗(yàn)標(biāo)明：pH值由2.6升高到6.1；金屬銅離子由25.79×10-6降到0.099×10-6，金屬鐵離子由36.50×10-6降到0.031×10-6，金屬錳離子由393.6×10-6降到107.20×10-6，銅、鐵離子的去除率到達(dá)了99%以上。

　　由于人工濕地占空中積大，所以比擬適用于大面積礦山廢水的末端管理，也比擬合適礦山的水土修復(fù)和養(yǎng)護(hù)，屬于礦山生態(tài)修復(fù)的一大研討方向。

　　2.4 吸附法

　　隨著對(duì)吸附資料的大量研討，吸附法在AMD處置中得到了普遍的應(yīng)用。吸附法是應(yīng)用多孔吸附資料，使水中的一種或多種物質(zhì)吸附到吸附資料外表從而到達(dá)去除污染物目的的辦法。不同種吸附資料吸附機(jī)理不同，有的以物理吸附為主導(dǎo)作用，有些以化學(xué)吸附為主導(dǎo)作用，而有的吸附資料兩種吸附機(jī)理都有?，F(xiàn)常用的吸附資料有兩種，一種是硅藻土、膨潤(rùn)土等黏土類物質(zhì)，因其具有層狀構(gòu)造從而具有良好的吸附性，在工業(yè)污水處理中得到普遍的應(yīng)用。另一種是藻類、細(xì)菌、真菌、秸稈、蔗渣等生物吸附劑。Rios等應(yīng)用自然爐渣、人造沸石和粉煤灰對(duì)AMD中金屬離子去除的實(shí)驗(yàn)研討。Cui等研討了斜發(fā)沸石對(duì)AMD中鋅等金屬的吸附效果。

　　近些年來(lái)對(duì)新型吸附資料吸附效果的研討很多。但是大多是在實(shí)驗(yàn)室對(duì)模仿廢水停止的，用于實(shí)踐水體的較少。由于理想中金屬礦山酸性廢水成分復(fù)雜，影響要素多，所以實(shí)驗(yàn)室研討的新型吸附資料的實(shí)踐適用價(jià)值并不明白。同時(shí)吸附資料吸附金屬離子后若沒(méi)有妥善處置容易形成二次污染，因而吸附資料的再生問(wèn)題也變得非常的重要。進(jìn)一步開(kāi)發(fā)自然吸附資料將是將來(lái)AMD吸附法的重要研討方向。

　　2.5 生物法

　　相較于國(guó)外，國(guó)內(nèi)關(guān)于微生物的應(yīng)用起步較晚，仍處于研討階段。在自然環(huán)境中，一些微生物能停止硫酸鹽的復(fù)原代謝反響?？梢罁?jù)微生物所具有的該生理特征來(lái)管理AMD。孫嘉龍等應(yīng)用微生物菌株作為絮凝劑應(yīng)用于廢水的絮凝實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)標(biāo)明，發(fā)酵液對(duì)礦山廢水中的重金屬去除率可到達(dá)70.49%。

　　2.5.1 抑止產(chǎn)酸細(xì)菌生長(zhǎng)

　　研制抑止或消滅產(chǎn)酸細(xì)菌生長(zhǎng)繁衍的化學(xué)物質(zhì)，對(duì)避免AMD的產(chǎn)生是很有價(jià)值的。已有研討成果，國(guó)外研制了一種陰離子洗濯?jiǎng)┛蓪?duì)鐵氧化菌和硫氧化菌有抑止作用，這為我們研制出抑止產(chǎn)酸細(xì)菌的化學(xué)物質(zhì)提供一定的理論根底。在研制可抑止產(chǎn)酸細(xì)菌生長(zhǎng)繁衍的化學(xué)物質(zhì)時(shí)，為了在自然環(huán)境中應(yīng)用，化學(xué)抑止劑應(yīng)該具備以下條件：

　　①專注性，除了對(duì)特定菌科有抑止作用外，對(duì)其他生物無(wú)影響;

　　②具有高效性，低劑量就可到達(dá)抑止產(chǎn)酸細(xì)菌生長(zhǎng)的目的;

　　③無(wú)毒害和污染，不可對(duì)所運(yùn)用的環(huán)境產(chǎn)生二次污染;

　　④價(jià)錢廉價(jià)，能批量消費(fèi)和應(yīng)用。

　　因而如今細(xì)菌抑止劑到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用還有一些間隔，但此法將來(lái)將是AMD管理的主流方向。

　　2.5.2 硫酸鹽復(fù)原菌(Sulfatereducingbacteria，SRB)法管理AMD

　　SRB是停止硫酸鹽復(fù)原代謝反響的相關(guān)細(xì)菌的統(tǒng)稱，普遍散布在海水、淡水和適合生存的陸地環(huán)境中。SBR法是指應(yīng)用SRB將SO42-氧化為S2-，所產(chǎn)生的堿度能夠中和AMD中的酸性。H2S又會(huì)沉淀廢水中的重金屬。

　　與傳統(tǒng)的酸性廢水處置辦法相比，該管理辦法具有費(fèi)用低、適用性強(qiáng)、無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)。其根本條件為：

　　①所處置的酸性水的pH值不得低于4.2;

　　②反響需隔絕空氣。

　　SRB處置AMD的工藝流程見(jiàn)圖2。

　　董慧等應(yīng)用SRB法去除礦山廢水中污染物實(shí)驗(yàn)研討，應(yīng)用SRB與SO2-4的生物復(fù)原反響，重金屬的去除率到達(dá)了90%。

　　3、結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，AMD成分復(fù)雜、排放量大且危害極大。因而我們必需依據(jù)不同的廢水性質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)環(huán)境等，施行最有效的管理計(jì)劃。中和法因本錢低、工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單的特性，備受歡送，但在處置過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度污泥，易形成二次污染。人工濕地法不只能夠處置廢水，還能到達(dá)改善生態(tài)環(huán)境的目的，但由于建成后短時(shí)間內(nèi)無(wú)法大面積改動(dòng)處置措施，因而循環(huán)運(yùn)用的可能性較低。微生物處置AMD具有費(fèi)用低、高效率、適用性強(qiáng)，無(wú)二次污染的特性，這將是將來(lái)AMD處置的開(kāi)展。