[口头报告]微生物矿化在酸性矿山废水修复中的应用

微生物矿化在酸性矿山废水修复中的应用
编号:2900 稿件编号:517 访问权限:私有 更新:2023-04-12 18:10:05 浏览:449次 口头报告

报告开始:2023年05月07日 10:25 (Asia/Shanghai)

报告时间:12min

所在会议:[5B] 5B、环境科学 » [5B-2] 5B-2 环境科学

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摘要
        在矿山开发中,暴露于地表的含硫矿物的氧化会产生酸性矿山废水(AMD)。AMD的pH通常低至4以下,富含高浓度重(类)金属离子和硫酸根离子,若直排,会对周边生态系统造成严重的破坏,直接危害人类的健康。AMD产生量极大,据统计,我国每年产生的AMD高达12-15亿 m3,污染隐患较多,AMD危害是矿业开发面临的最严重的环境问题之一。随着2020年《国家绿色矿山建设规范》(征求意见稿)国家标准的实施,对矿山开发提出更高的要求,因此寻求一种经济、高效的AMD治理途径迫在眉睫。
        AMD处理常用的有中和沉淀法、硫化沉淀法和微生物法。中和沉淀法即向AMD中投加石灰石、石灰、石灰石-石灰等中和剂提高废水pH值,同时将重金属离子转化为氢氧化物或碳酸盐沉淀去除;硫化沉淀法即向AMD中投加硫化剂(如Na2S、H2S)使AMD中重金属离子以难溶硫化物形式去除。虽然,上述两种方法效率高,处理后出水水质较好,但药品需量大,污泥量多、易造成二次污染。鉴于此,人们把目光转向微生物法,其中利用微生物将重金属离子转化为固体矿物的生物矿化法日益受到青睐(周立祥,2017)。
        微生物矿化治理AMD主要基于以下机制:(1)通过微生物矿物的吸附作用同步去除AMD中的重(类)金属离子。如在嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)的促进作用下,AMD中的溶解性Fe3+和SO42-发生水解反应,原位生成施氏矿物或黄钾铁矾等高铁硫次生矿物。其中施氏矿物对As(III)有很强的专性吸附能力,最大吸附容量可达165.73 mg/g(王威等,2020)。(2)含氧阴离子通过嵌入方式进入施氏矿物内部而去除。如CrO42-等可交换施氏矿物结构中更多比例的SO42-,形成含Cr(VI)施氏矿物,同时提高对其它重金属的去除能力(Wang,et al. 2021)。(3)以金属硫化物沉淀形式去除。即在厌氧环境下,利用硫酸盐还原菌(SRB)将AMD中的SO42-还原为S2-,然后与水中的重金属离子反应生成硫化物沉淀。如Le Pape等(2017)研究发现,利用SRB法可将AMD中的Zn全部以硫化矿物的形式去除,但SRB只能在pH不低于4.2的条件下起作用。
        微生物矿化处理AMD的潜力很大,但生物成矿作用是一种复杂而广泛的固液相之间的生物无机物理化学过程,矿物的生成会受到pH、温度、离子浓度等制约。如何将室内模拟的研究成果更高效的应用到AMD场地中,设计更加合理的工艺流程也是一个不变的课题。在未来可以利用同位素示踪,DNA指纹技术,XAFS,XPS和显微技术等先进手段来探究相关矿物的形成机理,在微观层面揭示矿物形成过程及其对AMD重金属离子去除机制,相关研究也可丰富铁、硫等的生物地球化学循环。
 
关键字
微生物成矿,施氏矿物,AMD,硫化物
报告人
陈浈文
贵州大学

稿件作者
陈浈文 贵州大学
袁永强 喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室
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