人工湿地在酸性矿山废水中的应用_周本军

人工湿地在酸性矿山废水中的应用周本军(合肥工业大学资源与环境工程学院)摘要:酸性矿山废水对环境污染和破坏较为突出,对酸性矿山废水进行治理越来越受到重视。文章介绍了酸性矿山废水的来源与危害,人工湿地治理酸性矿山废水的机理及在酸性矿山废水中治理的应用前景。关键词:酸性矿山废水人工湿地治理矿产资源是重要的自然资源,是社会生产发展的重要物质基础,现代社会人们的生产和生活都离不开矿产资源。随着社会经济的快速发展,人类对矿产资源的需求量日益增长,在矿产资源开发利用中,矿山环境污染和破坏越来越严重:采矿活动中产生各种污染物质,污染大气、水体及土壤。采矿活动产生的各类废渣、废石堆置、尾矿库等破坏了大量耕地和建设用地;采矿活动破坏自然地貌景观并可能诱发地质灾害;影响整个地区环境的完整性。在诸多的矿山环境问题中,酸性废水的矿山环境污染和破坏较为严重。酸性矿山废水pH值低、酸度大,含有大量的重金属,若直接排入河流、湖泊等水体,会造成严重的酸污染和重金属污染。因此寻求既经济又实用酸性废水的治理方法,越来越受到人们的关注。1酸性矿山废水的来源及危害酸性矿山废水是指硫化矿系如煤矿、多金属硫化矿在开采、运输、选矿及废石排放和尾矿贮存等生产过程中,硫化矿物经氧化、分解,并与水化合形成硫酸而产生的酸性废水[1]。酸性矿山废水的pH值一般在4.5～6.5,某些硫铁矿含量较高的矿山pH值可低到2.5～3.0,甚至达到2.0[2],另外,由于硫化矿往往伴生着多种金属,因此酸性矿山废水中含有大量的Zn2+,Cd2+,Cr2+,Cu2+,Hg2+,Mo2+,Ni2+,Pb2+,Sb2+,V2+和As2+等重金属离子[3]。酸性矿山废水pH值低、酸度大,含有大量的重金属,如果不处理就直接排放,会造成严重的酸污染和重金属污染。酸性废水对矿山企业的水泵配件、管材、坑道设备产生强烈的腐蚀破坏作用,影响矿山企业生产的正常进行。酸性废水排入河流、湖泊等水体后,使水体的pH值发生变化,抑制或阻止了细菌及微生物的生长,妨碍水体的自净。危害鱼类和其他水生植物,下渗的酸性废水对周边地下水也会造成污染。酸性废水进入农田,会破坏土壤结构,使农作物产量减少。残留的重金属不能被微生物降解,若富集于农作物体内,可通过食物链进入人体危害人体健康[4]。2人工湿地治理酸性矿山废水中的途径人工湿地是通过模拟和强化自然湿地功能,将污水有控制地投配到土壤(填料)经常处于饱和状态且生长有水生植物的土地上,污水沿一定方向流动的过程中,在耐水植物和土壤(填料)的物理、化学和生物的三重协同作用下,对污水的进行净化。人工湿地治理酸性矿山废水主要有以下三种途径。2.1土壤(填料)的净化土壤(填料)是人工湿地大部分物理化学和生物反应的所在地。它不仅为植物生长、微生物附着提供适宜条件,自身还通过物理化学吸附、沉降络合等作用有效去除污染物质[5]。酸性矿山污水进入人工湿地后,经过土壤(填料)的过滤、截留可以大量去除污水中的悬浮物,并沉积在基质中。酸性矿山污水在人工湿地的土壤(填料)中可以发生各种化学反应过程如化学沉淀、吸附、离子交换、氧化还原反应等去除污染物质[6]。另外,土壤(填料)中植物、微生物通过生化过程,去除酸性矿山污水中的悬浮物及部分重金属。2.2植物修复植物修复在人工湿地治理酸性矿山污水的过程中起重要作用,酸性矿山污水的水质较差,酸污染和重金属污染严重,因此人工湿地在植物的选择上是关键,选择的植物通常要求耐污性强,生长快、生物量大、吸收能力强。植物修复过程复杂,包括可能的吸附、吸收、转移、降解、挥发等,植物修复机理过程如下表[7]:酸污染和重金属污是酸性矿山污水的主要特点,植物修复的关键是找到适合酸性矿山污水的生长快、生物量大、吸收能力强的植物。这些植物既要有耐酸的特点,又要有超强的重金属吸附能力,这也是人工湿地治理酸性矿山废水的关注热点。2.3微生物的净化作用微生物既是环境中有机物的主要分解者,又是环境中无机物的重要转化者,因此微生物在自然界的物质循环和转化过程中起着重要的作用[8]。人工湿地系统中各种微生物如细菌、原生动物、后生动物都可能存18江西化工2009年第3期DOI:10.14127/j.cnki.jiangxihuagong.2009.03.020在,微生物的生物量可作为一个湿地生态系统中土壤物理化学特征、养分含量变化以及有机质积累与分解的一个有效反映指标[9]。湿地的根系区域微生物群体密度比较大。酸性矿山污水的有机污染相对较酸污染和重金属污染较轻,因此的对微生物在酸性矿山污水的净化中主要承担对重金属的转化任务。表1植物修复重金属原理及过程类型物修复重金属原理植物萃取(Phytoextraction)利用超富积植物吸收重金属,富积并搬运到植物根部可收割和植物地上的枝条部分植物挥发(Phytovolat