膜分離法膜分離是依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質(zhì)進(jìn)行分離的過程LYHLYHwefa。鐘常明與許振良等采用超低壓反滲透膜深度處理礦山酸性廢水,考察了超低壓反滲透膜RE-4040-BL的分離性能隨壓力、pH、溫度、水回收率等的變化及超低壓反滲透膜運(yùn)行的穩(wěn)定性,并用溶解擴(kuò)散模型、物質(zhì)傳遞系數(shù)和Hagen-Poiseuille方程進(jìn)行解釋。  

結(jié)果表明,在試驗(yàn)條件下,超低壓反滲透膜對(duì)重金屬離子的截留率>99%,滲透液的Ni2+,Cu2+,Zn2+,Pb2+離子濃度均低于0.4mg/L,總電導(dǎo)率<100μS/cm,滿足回用水的要求,濃縮液可進(jìn)一步回收利用。鐘常明還與秦曉海等對(duì)超低壓反滲透膜處理礦山酸性廢水時(shí)的膜污染及清洗進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:不同的預(yù)處理及反滲透條件,其污染程度有差異,即使清洗條件相同,清洗效果也不同。在較適宜的清洗條件下,膜通量可恢復(fù)99%以上。用膜分離技術(shù)處理有色金屬礦山廢水符合有色金屬工業(yè)廢水治理的發(fā)展趨勢(shì),應(yīng)進(jìn)一步開展廣泛深入的研究。  

大規(guī)模金屬礦藏的開采，產(chǎn)生了大量硫化金屬尾礦如黃鐵礦、砷黃鐵礦等.這些尾礦給環(huán)境帶來了很大威脅，如長期暴露于空氣中，則會(huì)與微生物和水發(fā)生風(fēng)化、溶浸、氧化和水解一系列反應(yīng)形成酸性礦山廢水(acidminedrainage,AMD)[1].酸性礦山廢水pH非常低且含有大量金屬離子，嗜酸微生物發(fā)揮著重要的催化作用[4].有嗜酸微生物參與時(shí)，黃鐵礦的氧化速率明顯高于化學(xué)氧化對(duì)黃鐵礦的氧化作用，在適宜條件下它們可使整個(gè)反應(yīng)的速度提高106倍[5].  

低pH和高金屬含量不僅影響周圍地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)，而且影響元素的生物地球化學(xué)循環(huán).氮循環(huán)是元素地球化學(xué)循環(huán)中非常重要的一部分.氮循環(huán)主要由固氮、氨化、硝化、反硝化等過程組成，均由微生物驅(qū)動(dòng).氨氧化過程不僅是硝化作用的限速步驟，更是整個(gè)氮元素循環(huán)的中心環(huán)節(jié)[6,7].在很長一段時(shí)間里，氨氧化細(xì)菌(ammonia-oxidizingbacteria,AOB)被認(rèn)為是可以催化氨氧化的微生物[8]，其存在直接影響硝化作用強(qiáng)度以及硝化速率[9].但近幾年的研究卻發(fā)現(xiàn)，氨氧化古菌(ammonia-oxidizingarchaea,AOA)廣泛地分布在海洋、土壤、沉積物、淡水以及污水處理廠等諸多環(huán)境中[10]，而且在大多數(shù)土壤中AOA是主要的氨氧化承擔(dān)者[11].已有研究表明，在pH3.76.0的酸性紅壤中，氨氧化古菌(AOA)的氨單加氧酶α亞基基因(amoA)拷貝數(shù)多于細(xì)菌amoA[11]，表明氨氧化古菌可能發(fā)揮著更重要的作用.但關(guān)于pH小于3的極端酸性環(huán)境中氨氧化類群的研究，目前還鮮見報(bào)道.  

本研究取樣點(diǎn)位于安徽省某酸性礦山廢水區(qū)域，采集有短小植被覆蓋區(qū)域的根際土壤，采用分子生物學(xué)技術(shù)分析其細(xì)菌和古菌的組成結(jié)構(gòu)并探討承擔(dān)氨氧化功能的微生物類群.研究結(jié)果不但有助于人們?cè)黾訉?duì)礦區(qū)土壤微生物組成的了解，而且擴(kuò)展了人們對(duì)極端酸性土壤中氮循環(huán)機(jī)制的認(rèn)識(shí)，有利于對(duì)污染土壤的生物治理和生態(tài)恢復(fù).  

生物法生物法是利用鹽還原菌(SRB)異化鹽的生物還原反應(yīng),將礦山酸性廢水中的鹽還原為硫化氫,并利用某些微生物將硫化氫氧化為單質(zhì)硫。微生物法處理酸性礦井廢水費(fèi)用低,實(shí)用性強(qiáng),無二次污染,還可以回收單質(zhì)硫,產(chǎn)生的硫化物可與重金屬結(jié)合為金屬硫化物沉淀而使廢水中的重金屬離子得以去除。  

張?zhí)K文在一個(gè)規(guī)模為29m3/d的廢水處理試驗(yàn)廠中采用氧化亞鐵硫桿菌氧化礦山酸性廢水中的二價(jià)鐵,再采用碳酸鈣和消石灰進(jìn)行二段中和,取得了高效而經(jīng)濟(jì)的處理效果,并且通過控制條件,可回收銅、鐵、鋅。生物法中的人工濕地法是利用基質(zhì)、微生物、植物復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)調(diào)作用,通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化,同時(shí)通過營養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán),促進(jìn)綠色植物生長并使其增產(chǎn),實(shí)現(xiàn)污水的資源化和無害化。該法具有出水水質(zhì)穩(wěn)定,對(duì)水中N,P等營養(yǎng)物質(zhì)去除能力強(qiáng),基和運(yùn)行費(fèi)用低,維護(hù)管理方便,耐沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。  

有色金屬礦山廢水治理方法  

1.1中和沉淀法中和沉淀法是目前處理酸性廢水比較成熟的方法。該方法可將廢水中的有價(jià)金屬離子在不同pH值條件下以氫氧化物的形式分別沉淀出來,達(dá)到回收的目的。中和劑主要采用石灰或石灰石,也有部分企業(yè)采用堿性廢液或廢渣(粉煤灰、煤矸石、電石渣、石灰渣)等中和酸性廢水。石灰中和沉淀法的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理一般認(rèn)為有以下3步。  

(1)為了提高石灰在廢水中的吸收效率,蔣文等研究了以石灰石流化床中和為主,石灰乳中和為輔的處理工藝。采用石灰石中和后,已使廢水的pH值達(dá)到6.00,僅Zn2+超標(biāo);經(jīng)石灰乳調(diào)解后,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)中石灰石的消耗量為3kg/m3,石灰的消耗量為0.33kg/m3,產(chǎn)生的中和渣量僅為傳統(tǒng)石灰乳中和法沉渣量的1/3,而采用傳統(tǒng)的石灰乳中和法,石灰的消耗量為3.45kg/m3。德興銅礦利用選礦生產(chǎn)中產(chǎn)生的堿性尾礦溢流來中和礦山酸性水,不需要投加其他中和劑,實(shí)現(xiàn)了以廢治廢。酸性水量大時(shí)采用二段中和方式,酸水量小時(shí)采用一段中和方式,處理后水質(zhì)可滿足選礦生產(chǎn)用水水質(zhì)要求,并達(dá)到國家工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn),而且利用尾礦庫進(jìn)行沉淀,中和渣存放于尾礦庫內(nèi),既不需另建渣庫,又不產(chǎn)生二次污染。中和沉淀法因其治理成本低而得到普遍應(yīng)用,但該法存在產(chǎn)渣量大,儲(chǔ)運(yùn)困難,操作環(huán)境惡劣,管道腐蝕,有價(jià)金屬浪費(fèi)等問題。  

硫化物沉淀法硫化沉淀法是利用硫化劑將廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶或難溶的硫化物沉淀,然后加入表面活性劑使沉淀物上浮的方法。常用的硫化劑有Na2S,NaHS,H2S,CaS和FeS等,浮選硫化物沉淀的捕收劑有黃藥類,胺類及兩性捕收劑等。產(chǎn)生的絮狀硫化物沉淀吸附捕收劑后,依靠捕收劑的橋鍵作用,氣泡與絮粒的碰撞粘附作用,絮粒的網(wǎng)捕、架橋和包卷作用,微氣泡與微絮粒之間的共聚作用,以及表面活性劑的參與作用等,可附著在氣泡上浮出水面,從而達(dá)到分離或綜合回收沉淀物的目的[13]。硫化沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是:  

1.可加快固液分離速度。附著了沉淀物的氣泡的上浮速度是沉淀物下沉速度的3～5倍。  

2.占地面積小,僅為中和沉淀法量低,溶解氧含量高,而且對(duì)去除廢水中的選礦藥劑及嗅味等具有明顯效果。  

3.排出的浮泥含水率遠(yuǎn)低于沉淀法排出的泥漿,一般污泥體積比為0.1～0.5,這將給進(jìn)一步處置污泥帶來極大的方便,同時(shí)還可節(jié)省處理費(fèi)用。但硫化物沉淀法存在硫化劑成本較高,可能會(huì)產(chǎn)生新的污染物等問題。  

(1)取樣區(qū)域土壤受到酸性礦山廢水的嚴(yán)重污染，pH僅為2.83，金屬Fe和Al含量都很高.文庫中的序列均與酸性環(huán)境中檢測到的序列具有較高的同源性，證明該土壤中存在大量耐酸以及嗜酸的微生物.  

(2)細(xì)菌文庫覆蓋11個(gè)類群，酸桿菌門豐度近50%，第二大門類為疣微菌門，所占比例為18.9%.古菌文庫多樣性低，只存在兩大門類，分別為奇古菌門和廣古菌門，前者占優(yōu)勢(shì)地位.  

(3)細(xì)菌文庫中未發(fā)現(xiàn)與氨氧化作用相關(guān)的類群，只存在反硝化細(xì)菌參與N元素的生物地球化學(xué)循環(huán).該土壤樣品中的氨氧化作用主要由奇古菌門的氨氧化古菌所驅(qū)動(dòng)，且該區(qū)域存在氨氧化古菌的新類群.