錳礦修復砷污染地下水及其PRB工程技術研究.pdf

1、水環(huán)境砷污染是世界上許多國家面臨的重要環(huán)境和社會問題之一，高砷地下水及其導致的地方性砷中毒已對人類的生命健康造成了巨大威脅。滲透反應墻技術(Permeable Reactive Barrier，PRB)是一種可代替?zhèn)鹘y(tǒng)抽出—處理系統(tǒng)的地下原位修復技術，具有效率高、耗能低、時效長、運行維護費用低等經濟技術優(yōu)勢，得到了廣泛的認可。本文針對地下水砷污染現(xiàn)狀，采用天然錳礦、化學改性錳礦、微生物改性錳礦進行除砷性能研究，考察了pH、溫度、共存離子

2、等因素對除砷效果的影響;探討了錳礦對砷的吸附機理;對PRB工程項目進行選址、水文地質研究、設計反應區(qū)和施工，并評價其生態(tài)安全性。得到的主要研究結果如下:
　　1.考察了9種天然錳礦的除砷性能，探究了pH、光照條件、共存離子等因素對錳礦除砷的影響。結果表明，取自湖南郴州的天然錳礦的除砷效果最好。酸性條件下錳礦對砷的去除效果明顯優(yōu)于堿性條件;光照條件對錳礦除砷的影響較小;Ca2+、Mg2+、Fe3+對錳礦除砷有一定的促進作用;而陰離子

3、CO32-、HCO3-、HPO42-、SiO32-對除砷有負影響，且多種陰離子的綜合影響大于單一離子的影響。
　　2.通過對錳礦進行草酸改性、鐵改性、鋁改性和鈦改性，發(fā)現(xiàn)鐵改性錳礦的除砷效果最好，草酸改性錳礦的除砷效果最差，三氯化鐵改性錳礦的最佳濃度為20g/L，對鐵改性錳礦除砷的影響因素研究表明，pH產生的影響最大，最佳pH條件為3.0。
　　3.使用鐵氧化菌改性錳礦能有效提高錳礦的除砷能力，研究表明，中性pH條件下改性錳

4、礦對砷的去除效果最好，隨溫度的提高吸附量略有升高，但提升幅度不大，Ca2+、Mg2+對砷的去除有正影響，Ca2+的影響較大，而共存陰離子則對除砷有抑制作用，其作用強度為SO42-＜HCO3-＜HPO32-＜SiO32-。
　　4.銳鈦礦、金紅石與錳礦混配除砷研究結果顯示，錳礦—銳鈦礦混配對砷的去除效果優(yōu)于錳礦—金紅石混配，錳礦—銳鈦礦的最佳混配條件為銳鈦礦添加量占比5％，對As(Ⅲ)及As(Ⅴ)的去除率分別較純錳礦提升了9.78％

5、和8.24％。
　　5.對PRB項目所在區(qū)域（湖南郴州市蘇仙區(qū)）的地理位置、水文地質等進行了研究，分析了項目實施的可行性。綜合考慮材料的經濟因素及除砷效果，采用以下四種材料作為PRB反應介質:天然錳礦（湖南郴州）;瓜米石負載顆粒(80％瓜米石、20％錳礦、外加總量20％的水泥);錳礦造粒（天然錳礦、外加總量5％的水泥和5％活性碳）;錳礦—金紅石混配材料（金紅石添加比例5％）。PRB結構類型為連續(xù)反應墻（四座），墻體厚度0.2m，寬

6、度0.5m，長度1.1m，深度0.8m。反應區(qū)水速0.5-0.8m/d。監(jiān)測結果表明，含砷地下水經過反應墻后，砷含量明顯降低，出水均低于10μg/L。飽和吸附的PRB負載錳礦浸出砷濃度為0.404μg/L，用FeCl3·6H2O和水泥固化后的含砷廢渣浸出砷濃度為1μg/L，均低于國家標準。
　　6.對天然錳礦的吸附等溫線及吸附動力學研究結果表明，天然錳礦對As(Ⅲ)及As(Ⅴ)的吸附更符合Freundlich吸附等溫線模型以及La