PRB处理酸性矿山废水的地球化学反应模拟研究
李向东
杜雪虹
董佳甜
中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州 221116
摘要：随着工业的迅速发展,矿产资源的需求也随之增加,采矿过程中产生的酸性矿山废水(Acid Mine Drainage,AMD)对周围环境具有严重危害性,可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier,PRB)通过下放置反应材料,利用自然水力梯度拦截污染羽流,该技术已成为有效处理AMD的手段之一.为研究PRB内化学反应堵塞对其处理效果的影响,搭建了规模为60 cm×15 cm× 20 cm的箱体装置,模拟石灰石PRB处理AMD的过程;基于箱体实验得到的数据,并利用化学反应输运模型理论开发了一种新的地球化学算法,来描述PRB处理AMD过程中可能会发生的化学反应,最后通过MODFLOW和RT3D的耦合模拟并预测PRB有效处理污染物质的最大寿命.结果表明:①有效地模拟出了 PRB中石灰石的酸性中和能力及其对酸性废水中总铁、Al3+的去除效果,并且很好地反映出PRB系统的化学堵塞过程;②模拟结果与实测值吻合程度较好.进口区域、中间区域以及出口区域3个不同位置处出水的pH实测值与预测值的最大误差分别为0.38、0.30和0.29,总铁质量浓度实测值与预测值的最大误差分别为1.570、0.102和0.124 mg/L,Al3+质量浓度实测值与预测值的最大误差分别为1.010、0.374和0.160 mg/L;③预测结果表明,该实验室规模的PRB装置在前30 d出水中的总铁和Al3+质量浓度最低,去除效果最好,且去除能力随着时间逐渐减弱.参照地下水质量标准限制,判断出该石灰石PRB能够有效处理总铁的最大寿命为132 d,有效处理Al3+的最大寿命为63 d.
关键词：酸性矿山废水地球化学反应输运模型可渗透反应墙堵塞GMS
分类号：X703.5(一般性问题)
资助基金：国家重点研发计划(2019YFC1805003)
论文发表日期：2023-03-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 1345-1352 )
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