煤礦、金屬礦等關停或廢棄后，遺留礦渣或礦洞經自然氧化、雨淋、微生物等作用，會產生大量酸性礦山廢水。該廢水一般呈酸性，色度高，重金屬濃度高，對周邊水土環境造成嚴重影響，通過食物鏈對人體健康構成直接威脅。

可滲透反應墻（PRB）技術是20世紀90年代歐美等發達國家開發的適用于受污染地下水原位修復的可靠技術。該技術主要利用反應墻的滲透性使污染物通過水力梯度流經反應介質，并在反應介質作用下發生沉淀反應、吸附反應、催化還原或催化氧化以及絡合反應，從而轉化為低活性物質或無毒成分，以達到凈化、攔截污染物的目的。相比傳統酸性礦山廢水處理技術，PRB技術中反應介質可長期使用，對金屬離子等有良好的去除效果，且一次成本和運行成本均較低。本研究將曝氣沉淀技術與PRB技術相結合，構建出新型酸性礦山廢水處理反應系統，考察其對實際酸性礦山廢水的色度、pH值、總鐵、總錳等處理效果，以及在湖南某廢棄礦區的實際工程應用情況，以期拓展PRB技術的應用方式，并為酸性礦山廢水低成本處理技術及PRB技術的應用推廣提供一定的支持。

1、材料與方法

1.1 試劑與儀器

氫氧化鈉，分析純；pH計，鐵測定儀，紫外分光光度計，電感耦合等離子發射光譜儀，DO測定儀。

1.2 試驗用水

原水取自湖南某礦區廢棄釩礦礦山廢水。原水色度高，為500~600倍，pH值為3.2~4.5，總鐵質量濃度為345~380mg/L，總錳質量濃度為3.5~4.3mg/L。

1.3 試驗裝置及反應填料

小試試驗主體裝置為有機玻璃制成，其工藝單元由曝氣池、布水池1、沉淀池、布水池2、反應墻1、反應墻2、出水池和出水槽構成，工藝流程如圖1所示，具體規格見表1。酸性礦山廢水通過蠕動泵輸送至反應系統中，經曝氣池充氧氧化、布水池1配水、沉淀池沉淀、布水池2配水、反應墻1和反應墻2反應，后由出水池收集出水。

反應填料LS004是一種改性礦物質功能固體材料，主要成分為鈣、硅、碳等，具有吸附和持續產堿性能，通過人工裝填入反應墻1內，填加量為8.5L，粒徑為3~5mm；反應填料LS005是一種人工合成無機高分子功能固體材料，主要成分為鈣、硅、鋁、錳等，具有較強的吸附性和催化氧化活性等，通過人工裝填入反應墻2內，填加量為8.5L，粒徑為2~4mm。

1.4 試驗方法

廢水先經蠕動泵進入曝氣池，控制水流量約為10mL/min，利用氣體泵維持曝氣池DO質量濃度不小于5mg/L，曝氣池、沉淀池、反應墻1和反應墻2的HRT分別為10、12、5、5.6h。取樣地點分別為布水池1、布水池2、出水槽出水口處；分析出水中色度、pH值、總鐵及總錳的質量濃度。

1.5 分析方法

色度采用稀釋倍數法，pH值采用玻璃電極法，總鐵采用鄰菲啰啉分光光度法，總錳采用高碘酸鉀分光光度法。

2、結果與討論

2.1 對色度去除效果

該組合工藝對色度的去除效果如圖2所示。原水中色度主要是由Fe2＋、Fe3＋發生氧化產生顆粒物而引起的，經曝氣處理后，對色度去除效果并不明顯，經自然沉淀后色度去除效果較好，經PRB處理后出水平均色度為13倍，平均去除率約為95%。分析其原因為:運行前期主要依靠反應填料的吸附、過濾等作用去除水中的總鐵，隨著運行時間增加，

該工藝對總鐵的去除效果如圖4所示。由圖4可見，曝氣對總鐵沒有明顯的去除效果，自然沉淀對總鐵平均去除率約為50.77%，去除效果較好；PRB對總鐵的平均去除率約為94.44%，運行穩定后出水總鐵的質量濃度為3.24~4.20mg/L。該工藝運行前25d，出水總鐵含量逐漸降低，但隨后出現了短暫升高，隨著運行時間的延長，出水水質逐漸好轉并穩定。分析其原因為:運行前一階段主要依靠反應填料對鐵的吸附、過濾等作用，運行30d后，反應填料表面形成致密的氧化膜，可以充分氧化水中的鐵離子，產生鐵的沉淀物被反應填料截留而去除。在整個試驗研究過程中，反應填料并未發生堵塞等問題。隨著組合工藝的運行，當發生此類問題時，解決方式為采用高壓水槍對反應填料表面進行掃洗和翻洗。