1、采用被动处理我的水域采用高表面积的媒体答:p . JARVIS1 * p . l . YOUNGER2咨询工程师历经宝箱 18,常见的路,Huthwaite,Sutton-in-Ashfield,Nottinghamshire,NG17 2 NS、英国和 2 国立台湾大学土木研究所纽卡上传 7 撤销汝、英国(先收到接受 2000 年 3 月 2 日,2001 年 1 月 31 日前修订后的形式)摘要快速氧化和增大铁到高比表面积媒体已被调查作为一个采用原位选择潜力,net-alkaline minewaters。两个同时反应器的安装在一个地点在县达拉谟,英国。每一个高 2.0 米,包含不同比表面
2、积大缸过滤面积塑料流淌。minewater 向下的铁锈喂对媒体的不同flow-rates 目标建立效率在不同加载速率铁去除。内停留时间的水反应堆是介于 70 和 360 年代 ,根据流量(112 l /分钟,分别 )。平均总铁含量影响持续这些实验1.43 毫克/ l(范围 1.08 -1.84 毫克/ 升,n16),而铁浓度污水场均 0.41毫克/升)(范围0.20 - -1.04 毫克/升,n15)对反应器 A 和 0.38 毫克/ l(范围 0.11 -0.93 毫克/升,n16) 对反应器 b相互之间有很强的相关性和铁铁负荷去除率。即使在最高的载入率(大约 31.6 克/天) 总数的 4
3、3%和 49%去除铁负荷反应器 A 和 B,分别。在低锰加载速率(约 0.50 - -0.90 克/天 )超过 50%的锰在反应堆 b 被铁去除率(g /立方米/ d)均随加载速率增加(g /日)吗14 g / d,而线的斜率表明平均 85%的铁被删除。总之 ,看来氧化和累积的高表面积赭色媒体可能是一个带回她-ing 替代人工湿地被动技术在某些地点。出版社有限公司# 2001 科学。版权所有介绍经过了最初的怀疑从采矿minewaters 欺诈的使用社区治疗 -已经发现越来越多地应用既支持结构化湿地,这在很大程度上是由于低操作和维护这样的系统成本(斯文赫定的领导下,1997)。带头从研究和开发工
4、作在美国(例如。斯文赫定的领导下,1994 年等问题)监督管理机关研究机构在英国(英国)已认识到潜在的重要的被动治疗 minewaters(例如。环境组织 ,1997)。在写作的时候有 21 操作被动 minewater 处理系统在英国,综述了当前绩效的年轻的(2001) 。尽管发展的更紧凑的被动语态治疗方案的选择,如连续碱度生产系统(SAPS)(克卜勒和 McCleary,1994 年),一种最重大的阻碍进一步实行人工湿地,当然,在英国,是相当可观的土地需要-品德等系统。英国的煤权威9(实施者上述 21 被动语态系统)识别访问适用范围的土地,和随后的土地收购,最大的一个安装 minewate
5、r 障碍的治疗系统(帕克 ,1999)。尽管 acid-generating 文件参与黄铁矿氧化反应和溶解作用(例句。Stumm 和摩根,1996), 许多 minewaters新兴的其实是 net-alkaline 表面(如碱性 酸度 )(NRA,1996 分;斯文赫定的领导下,1997 年),由于矿物的存在。钙质附近的化学反应(斯文赫定的领导下,1997)。主要的目标的被动方式处理这些网-碱性水是消除金属污染物,而通常限于铁和锰。厚含水氧化铁在 streambeds 存款,与相对清晰的水域受铁锈,net-alkaline 排放 ,提供清晰目前的证据表明铁在这样的排放oxidising 和
6、accreting 迅速在溪床上。本研究的总体目标是研究是否治理这些化学使命-对其在核反应堆含有大量的面积媒体可以提供一种有效的治疗选择为铁锈,net-alkaline 排放产生的地区困难地形和/或有限的土地利用-能力。本文报告结果和结论同时安装在两个反应器县达拉谟,英国。分析方法详细的解析的方法对这项工作可以发现在贾维斯(2001)。只作了扼要的简短起见总结在此填写。温度、pH,呃,conduc - - - - - -失活、碱度、溶解氧是所有测量现场使用 Camlab 哈 6 P Ultrameter 和检测组件上。两水的样本在塑胶瓶、一个金属分析(保存在浓硝酸),和一个分析硫酸盐和氯。金属
7、被用原子吸收分光光度法测定分析,和采用离子色谱法阴离子。标准方法采纳样品收集、存储和分析(APHA,1995)。解决方案是一个集中的氯化锂的用途示踪剂测试(李浓度 2 毫克/毫升)。10 毫升的解决方案通过一个皮下注射针直接进入了喂管道各反应堆。出水的样本20 秒, 然后每 10 秒长达 10 分钟。锂随后用原子浓度分析吸收分光光度法测定。在操作过程中作用的反应堆在污水流量测量每个反应器的“桶,秒表“的方法。flow-rates 测量影响是没有必要从反应器免受降雨(图 1),而住宅内的时间系统是很短的(见结果和讨论)。flow-rates 降水变化由于输入蒸发损失,因此可以忽略不计。Kimbl
8、esworth 矿井水、县达拉谟 ,谎言 approxi -mately 20 公里的南在泰恩河畔纽卡斯尔,在北方英国的东方。这是一个九水抽我的这个地区,集体降低水位超过一个面积约 600 平方公里,共排放每天 100 毫升的水(Kimblesworth 反对-悼念 9.1 毫升/ d)(较年轻,1993) 。这些 dis -化学费用高碱度范例(550 - 1050 毫克/ 升碳酸钙)和升高的总铁含量。稍微(0.5 - -6.0 毫克/升)(较年轻,1998)。我在 Kimblesworth水抽到表面从煤的措施150 米在地面以下。水质在表面放电过程被监控一年。平均值和范围的化学物质deter
9、minands 由表 1 给出。高度 mineralised 排放并强烈网-碱性的。虽然平均浓度的铁低对比哪些其他的排放控制地区(见 NRA,1996),不过足够高的引起严重的赭色接收水染色(河的支流下游的磨损)一定距离。我的水化学性质是理想的人选快速氧化和累积的高表面积赭色媒体,主要是因为高碱度服务到缓冲器降水酸度由铁、说明了反应(从斯文赫定的领导下,1994 年等问题):同时建立了两 reators 毗邻Kimblesworth 泵站。图 1 的规模和布局的反应堆,反对-从预制混凝土既支持结构化。水是均匀的输入反应堆,在 percolates 向下两种塑料流过过滤(PVC 梯级 Filte
10、rpak YTH1120 年,Filterpak 反应器 YTH PVC 层叠 1150在反应堆 B)。在反应堆一个总表面积的媒体占地面积 127 平方米,而在反应堆 B 总用地面积吗254 平方米。水通过一个 underdrain 离开了反应堆,和最终排放回原来的渠道。详情请参阅详情可参阅反应堆建设在贾维斯(2001) 。结果和讨论1999 年 4 月和 1999 年 8 月之间的反应堆矿井水是美联储连续,样品吗大约在每周被间隔。两反应堆取得了显著的降低铁和锰浓度。铁是骗人的影响- - - - - -centration 为 1.43 毫克/升, 而平均出水铁浓度分别为 0.41 和 0.3
11、8 毫克/ 升为反应堆A 和 B 分别使用。锰浓度也减少了。意味着锰浓度影响在取样为 0.67 毫克/升)的时期相比,concen -废水trations 0.53 和 0.47 毫克/升)(A) 和(B) 为反应器 ,分别。加载速率较低(约0.50 - -0.90 克/ d)废水的浓度。锰原水浓度小于 50% b .在所有情况下,研究反应器的计算说明那个污水浓度显著偏低(p0:001)比影响的浓度。对反应器的流量是故意随著时间过去,评估影响去除效率不同加载速率(0.5 - -12.0 l /分钟)。因为铁、锰的含量影响各不相同很小的时候,加载速率(g /日)被强烈受加载速率(流速和流量强烈呈
12、正相关;r 0.99,r 是哪里相关系数)。迁移速度(g /立方米/ d)对于反应堆的增加而增加,载入0:94 率(r,p0:001 对反应器和 r0:92,0:001 p对反应器 B)。使用的数据来自图 2 显示反应器在加载速率小于 14 g / d 加载速率之间的关系和去除率是呈线性关系,可以描述由方程一个 0:0369 RR0:8557LR;在 RR 是铁去除率(g /立方米/ d)、LR 吗铁加载速率(g / d)。这种趋势线的斜率表明在装货利率达到 14 g / d 系统可去除 85%的影响铁。的线性关系成为不清楚为装船率增加以上14 g / d。不过,以铁的百分比删除加载速率增加负
13、荷(approxi -mately 60 - 90%)没有这样的线性关系。确实,在加载速率未满 14 岁 g / d 没有加载速率之间显著相关除去铁负荷比例(r 一个 0:118)。这初步得出这是装14 克的速度/ d 可以应用到反应堆没有任何明显恶化的治疗性能。超过 30 克/ d 确实出现效率会降低,虽然50%的铁负荷仍然会被移除。在金属去除模式的两个反应器随着加载速率都是相似的但反应器反应器 B,与更高的总表面区域,是更有效地去除铁和特别是锰。铁浓度废水对反应器和锰硼浓度大大低于对反应器(p0:02 和 0:001 分别为铁、锰 )。锂示踪实验显示:峰居留时间的水对反应器中略高于 B答:
14、为了反应器反应器的峰值居留次介于 70(12 l /分钟流量)到 170 年代(1.48 公升/分钟), 而在反应堆的范围从 B 倍110(12 l /分钟)到 300 - 460 年代(0.80 公升/分钟)。分析摘要示踪剂测试数据表明反应器 B得到更好的混合。因此,很难确定更好的性能的反应堆B 是一个函数的高表面积本身,或因而停留时间长,或者两者兼而有之。这些结果表明氧化黑色金属铁很快就发生水对媒体的境地。测量溶解氧氧浓度的影响,在废水分氧化反应器的证实水是事故。浓度是影响大约 2 毫克 /升,而废水的浓度双方始终大于反应器8 毫克/升。Stumm 和李(1961 年)和 Tamura 丁
15、晓萍。(1976)已经显示 ,铁氧化亚铁可以发生在几分钟之内在 pH 7。Tamura 等艾尔。(1976) 认为自催化效果氧化产品,氧化铁氢氧化钠、是可以忽略不计的黑色金属铁浓度的初始 53 毫克/ 升。是怎样的曾经,反应器的媒体被浓密经过这赭色的长期的研究,和因此吸附的铁基粉末冶金铁这铁氢氧化钠、和随后的氧化,在实验过程中不能排除作为一个显著去除的机理。Millero(1990 年),李青蓉(民 1961)Stumm 和碳酸氢盐离子识别(HCO3A)作为一种催化剂的反应, 因为它鼓励 FeCO3 的形成。这可能是一个重要的催化剂在 Kimblesworth 网站,在那里碱性浓度在订购 76
16、0 毫克/ 升作为纳米碳酸钙。在视觉上,有明确的证据显示, 增大正在发生广泛的涂料的形式在反应器赭色的媒体。仔细去除媒体实验结束的时候启用单独的部分被输送介质的干燥和称重,以评估赭色的分布通过两个反应器增大。结合图 3 -这个调查的结果,像。很明显最伟大的质量某种程度对赭色这两个反应器的底部(注意群众的在一个媒体是反应堆赭色大原因单独的部分,有一个更大的表面积) 。可能解释这种分布格局包括赭色的冲洗通过新闻媒介,insuffi -为充分反应时间对共生赭色顶部附近的反应堆,reaction-limiting 解散氧气浓度接近山顶的反应堆。在中间的深处取样港口通过反应堆可能创造了必要的数据回答这个
17、问题更多的肯定。然而,因为水随机对媒体的信息,采样装置必须非常大抓住在一段合理的时间充足的水期。这样的大型水收集装置有干扰的整个流程的动力学反应堆,然而,因此没有安装。很难直接比较这些结果那些湿地处理系统的有氧运动,因为有氧湿地的表现总是基于区域迁移速度(斯文赫定的领导下,1994 年等问题),而这些反应堆是更适当地经过容积的意思。在最高的加载反应器去除率 A 和 B 分别为 10.8 和 12.3 克/立方米/ d,分别。除表面面积值反应堆给区域迁移速度为 0.085 及 0.048 克 /平方米/ d。直接与典型的铁相比去除有氧湿地率 10 - 20 克/平方米/ d 被斯文赫定丁晓萍。新
18、型反应器(1994)不出现有效率。然而,这 area-adjusted 去除率不考虑停留时间,但它是有效治疗所需的停留时间批判性决定总体规模的治疗系统。时代的湿地系统的住宅斯文赫定的领导下,丁晓萍。铁 (1994)决定他们吗迁移速度范围从 0.3 到 33.9 d。忽略了停留时间特别长 33.9 d,平均水平在湿地停留时间为 3.5 天(n12) 。通过对比、停留时间的水在高这里讨论表面积只是媒体反应器90 - 120 年代在最高流量,几个订单大小小于一个有效的有氧运动湿地。把 area-adjusted 去除率在反应器内的停留时间每个系统提供了一个更为现实的指导的相对效率不同类型的系统。用平
19、均的数字3.5 d,迁移速度为湿地系统液压-以这样的方式是草拟 2.9 - -5.7 克/平方米。高有媒体反应堆表面积迁移速度的34.6 - -81.6 克/平方米。因此,从铁去除和这些高表面积的反应速度,媒体反应堆似乎是一个数量级更有效湿地比有氧系统。这些去除利率尤其深刻给 compara -tively 低铁含量影响。因为氧化和沉淀铁是一阶反应铁的去除率在有氧湿地当影响低铁浓度低(Tarutis 等问题,1999), 因此湿地是一个相对更大的尺寸。结果就已经有一些困难去除低铁浓度使用一个有氧湿地。反应堆如有上述-除了前表示了一个重大的名单中目前可用的被动处理技术矿坑水的修复。结论和未来的研
20、究1。高比表面积塑料媒体中同时 down-flow 反应堆已经成功快速氧化,增大了对矿井水抽赭色排放Kimblesworth、县达拉谟 ,英国。2。两个反应器已经使用在这些实验。一个大反应器媒体近似的表面面积 124 平方米, 同时反应堆 B 都是小媒体总表面面积约 178 平方米。两个反应器取得了显著的降低铁和锰浓度。意味着渗流铁浓度为 1.43 毫克/升,而意味着废水铁浓度分别为 0.41 和 0.38 毫克/ 升反应器 A、B 分别使用。锰浓度也减少了。代表流体、锰浓度超过抽样每-印度洋海温偶极振荡为 0.67 毫克/升, 而废水 concen -trations 0.53 毫克/升)对
21、反应器和 0.47 毫克/升对反应器 B。3。铁去除均随加载率增加达到了 14 g / d。虽然线性关系没有出现继续在高负载率,即使在一个加载速率近 32 克/ d 负荷大约是 50%,除铁。4。锰浓度下降了有多达 50%当加载速率很低(0.50 - -0.90 克/ d)。反应堆 B,与更高的表面区域,表现明显比一个在反应堆方面都锰和铁去除。5。在这些反应器的停留时间是尽可能少70 年代。结合和较短的停留时间铁的去除率高 concen 在低影响-trations(大约 1.5 毫克/升)强烈见 sub -客人,这些反应堆可能是一个有效的被动替代有氧湿地,particu -larly 地点地形
22、和 /或土地面积是有很大的局限性。从这些反应速率结果显示,这种反应堆可能一样作为一个数量级更有效率有氧湿地。本研究进行确认当提升是一个研究部门的人在民用工程,纽卡斯尔大学,英国。研究项目,”的最佳化的源头赭色增大的由工程和物理科学研究理事会(批准号:L55421 克),它的金融中心支持我方承认。我们也不尽煤炭权威与 IMC 咨询工程师他们的专家建议及财政援助。质国际,坎布里亚郡、英国、慷慨地提供流过过滤免费的作这个研究。最后,我们要感谢我们的研究的合作者项目在谢菲尔德大学、英国,特别是史蒂文Banwart 和西恩伯克的继续专业知识一个好公司。参考APHA(1995)的标准方法, 为考试的水和废
23、水、19th 。美国公共健康版)。协会、美国自来水厂协会水环境协会,华盛顿特区。环境组织(1997) 程序被遗弃的矿井问题及解决会议,大学的谢菲尔德,谢联和- 174 年 3 月,页- 。斯文赫定卓俊伶,r w 和克莱恩曼公司的奈恩. .(1994)被动处理矿井排水。我们局矿山 9389 号通函,华盛顿特区 ,35 页。斯文赫定卓俊伶(1997)被动矿井水处理美国东部。在 Minewater 治疗方法湿地,艾德。p . l .年轻。 CIWEM 诉讼的全国会议,纽卡斯尔大学, 纽卡在泰恩河畔,9 月 5 号,1997 年, 第 1 - 15 页。贾维斯答:p(2001)设计、施工和性能被动式系
24、统治疗我的抢夺堆排水系统。未出版博士论文,国立海洋大学新-城堡在泰恩河畔,英国,231 页。克卜勒与 McCleary c - d(1994)连续式碱性生产系统(SAPS)为治疗-酸性矿山废水的因素。论文集国际土地复垦和矿山废水会议和第三届国际会议上阐述酸性排水、匹斯堡,PA,24-29 4 月),页 195 - 204。Millero 朱瑞渊译, 页 448 - 460。美国化学学会研讨会 416 系列、可控硅、华盛顿特区。NRA(1996)环境评估选定的 Aban -minewaters 并。报告的作者 国家河流强度和约克郡地区诺,54 页。帕克 k .(1999)个人的交流。煤炭权威 ,
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