（环境工程专业论文）矿山含铜废水的处理研究.pdf

am a s t e r st h e s i so f n e u a b s t r a c t a b s t r a c t a c i dm i n ed r a i n a g ei si i k i n ew a s t e w a t e rn o r m a l l y c o n t a i n i n gh i g hl e v e l so fi r o n a sar e s u l to ft h eo x i d a t i o no fp y r i t e t h i sw a s t e w a t e ri sa c i d i c h a v i n gap h r a n g eo fb e t w e e np 壬1a n d6 + d e p e n d i n go nt h em i n e r a l o g yo ft h ea r e ai n q u e s t i o n , a c i dm i n ed r a i n a g eh d 曲tc o n t a i ne l e v a t e dl e v e l so fd i s s o l v e dm e t a l s ， s u c ha sc o p e r , z i n c , l e a da n de t c t h e s em e t a l sp o s ed a n g e rt ot h ee n v i r o n m e n t d u et ot h e i rt o x i ce f f e c t so n a q u a f i ga n i m a la n dh u m a nl i f e 。t h i sp a p e rl o o k sa t t h er e m o v a lo fc o p p e rf r o ma c i dm i n ed r a i n a g eu s i n gi o n e x c h a n g em e t h o dt o l e s st h a nl i n g 1 aw e a ka c i d i cc a t i o nr e s i nw a su s e dt or e m o v ec o p p e ri o n s f r o mt h er d i n ea c i d d r a i n a g e t ol e s st h a n1 r a g 1 s p e c t r o p h o t o m e t r i c d e t e r m i n a t i o no fc o p p e rw i t hs o d i u md i e t h y l d i t h i o c a r b a m a t ew a su s e dt o d e t e r m i n et h ec o p p e rc o n c e n t r a t i o n si nt h et r e a t e dw a t e r t h e e x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t et h a ta c i dm i t r ed r a i n a g ea n do t h e rf o r m so f w a s t e w a t e rc a nb ew e l lb et r e a t e d u s i n gi o ne x c h a n g er e s i n s t h em o s t i m p o r t a n tt h i n gi st oe s t a b l i s ht h eo p t i m u mc o n d i t i o n su n d e rw h i c ht h er e s i n c a np e r f o r mb e s t r e s i ns a m p l ed 4 0 1i saw e a ka c i dc a t i o nr e s i n t h ed e g r e eo fd i s s o c i a t i o no fa w e a ka c i dr e s i ni ss t r o n g l yi n f l u e n c e db yt h es o i u t i o np h c o n s e q u e n t l y , r e s i n c a p a c i t yd e p e n d so ns o l u t i o np h 。f o rt h i sr e a s o nr e s i ns a m p l ed 4 0 1o p e r a t e d w e l la tp h3 8 5a n da b o v e a tp h6 6 2 ，w h i c hw a st h eh i g h e s t , t h er e s i n c o n t i n u e dt o o p e r a t ew e l la c h i e v i n gr e m o v a lo f8 9 5 f o rt h ea c i dm i n e d r a i n a g es a m p l e2f r o mh o n g t o u s h a nm i n e h o w e v e ra b o v eac e r t a i np hl e v e l t h ec o p p e ri o n sw o u l dp r e c i p i t a t ea sh y d r o x i d e sa n di o ne x c h a n g ew o u l db eo f n ou s e b e l o wp h3 0r e s i ns a m p l ed 4 0 1 se x c h a n g ec a p a c i t yw a s a f f e c t e da n d f o rt h i sr e a s o np e r f o r m e dn o tw e l l t h i si se v i d e n tw h e nt h ep hw a sr e d u c e d i - - am a s t e r 7 st h e s i so f n e u a b s t r a c t f u r t h e rt op h2 5 ，r e s i ns a m p l ed 4 0 1p e r f o r m e de v e nw o r s e t h i sh a p p e n s b e c a u s eh y d r o g e ni nt h ea c i da tp hb e l o w3 8 5h a sm o r ea f f i n i t yt ot h er e s i n t h a nt h ec o p p e ri o n s t h ef l o wr a t eo ft h ew a s t e w a t e r ( a c i dm i n ed r a i n a g e ) i sa n o t h e rc o n d i t i o n w h i c hm u s tb ew e l la s c e r t a i n e d t h el o w e rt h ef l o wr a t et h el o n g e ri tt a k e sf o r t h et r e a t e dw a t e rt or e a c ht h es e ts t a n d a r d ( 1 i n g 1i nt h i sc a g e ) a n dv i c ev e r s a o p t i m a lf l o wr a t ei sr e q u i r e di no r d e rt og e tb e s tt r e a t m e n tr e s u l t s ( al o to f w a t e rt r e a t e dt ot h er e q u i r e ds t a n d a r di nas p e c i f i e dt i m e ) t o ol o waf l o wr a t e r n j g h tr e s u l ti n t ol o n gt r e a t m e n tp e r i o d sa n dc o n s e q u e n t l yd e m a n df o rm o r e t r e a t m e n ta n dl a b o rh o u r s s oi np r a c t i c a lam o r es u i t a b l ef l o wr a t em u s tb e e s t a b l i s h e d n o t et h a tt h ef l o wr a t eu s e di s a c t u a l l yt h er a t eo ff l o wo f t h e t r e a t e dw a t e r t h el o w e rt h ew a s t e w a t e rc o n c e n t r a t i o n , t h el o n g e ri tt a k e sf o rt r e a t e dw a t e rt o r e a c ht h er e q u i r e ds t a n d a r dc o n c e n t r a t i o na n dt h e r e f o r et h em o r et h ew a t e r t r e a t e d a n dt h eo p p o s i t ei st h et r u t hi nt h ea b o v es e n t e n c e t h e r e f o r e w a s t e w a t e rc o n c e n t r a t i o nm u s tb ew e l lm e a s u r e db e f o r et h es t a r to ft h e t r e a t m e n tp r o c e s s t o oh i g hc o p p e rc o n c e n t r a t i o nr e q u i r e sp r e t r e a t m e n tf i r s to r ah i g h e rr e s i nh e i g h t l o wc o n c e n t r a t i o n sm i g h t r e q u i r er e d u c e d r e s i n h e i g h t t h er e s u l t sf o rt h i se x p e r i m e n ti n d i c a t et h a ta c i d 日砸n ed r a i n a g ec a nb et r e a t e d w e l lb yi o ne x c h a n g er e s i n s , b u ti ti sa l s ov e r yi m p o r t a n tt oe s t a b l i s hs u i t a b l e o p e r a t i n gc o n d i t i o n s k e y w o r d s ：a c i di i l i n ed r a i n a g e ( m i n ew a s t e w a t e r ) ，c o p p e ri o n , i o ne x c h a n g e i o ne x c h a n g er e s i na n d s p e c t r o p h o t o m e t r y 一一 d e c l a r a t i o n id e c l a r et h a tt h ew o r k p r e s e n t e di nt h i sd i s s e r t a t i o ni st r u l y o fm yo w n , u pt os t a n d a r d ，d o e sn o ti n c l u d eo t h e r p e o p l e s r e s e a r c h e dw o r ka n dr e s u l t s a l lt h em a t e r i a l su s e dt h a t a g r e ew i t hm yf i n d i n g sh a v eb e e n r e f e r e n c e d d a t e ：d e c e m b e r2 0 0 0 5 c o p y r i g h ta u t h o r i z a t i o n m ys u p e r v i s o ra n d ia l lk n o wt h a tn e uc a ns a v et h i s d i s s e r t a t i o na n dd e l i v e rt h ec o p i e so ft h ed i s s e r t a t i o nt o c o r r e l a t i v ed e p a r t m e n t , t h i sd i s s e r t a t i o nc a na l s ob er e f e r r e d i p r o m i s e t h a tn e uc a ni n c o r p o r a t em yd i s s e r t a t i o nt o c o r r e l a t i v ed a t a b a s e a u t h 。r ：阿n 享有 d a t e ：d e c e m b e r2 0 0 0 5d a t e ：d e c e m b e r2 0 0 0 5 am a s t e r st h e s i so f n e u1i n t r o d u c t i o n i n t r o d u c t 王o n t h e1 9 9 8r e l e a s eo ft o x i cm e t a l si n c l u d i n ga r s e n i c ，c o p p e r ，z i n c ，c a d m i u ma n d m a n g a n e s ef o l l o w i n gt h ec o l l a p s eo fat a i l i n g sd a m a ta z n a l c 6 1 1 a ri ns p a i na n d t h er e l e a s eo fc y a n i d ei n t or i v e rs y s t e m ss u c ha st h e1 9 9 5t a i l i n g sd a mc o l l a p s e a to m a ii ng u y a n ad a mc o l l a p s ea tb a i am a r ei nr o m a n i ai nt h ey e a r2 0 0 0 ， w h i c hr e l e a s e db o mc o p p e rc y a n i d ea n dz i n cc y a n i d ei n t ot h er i v e rs y s t e m s h a v el e dt o s i g n i f i c a n tn e g a t i v e o u t c o m e sf o rt h ee n v i r o n m e n tt h e s e u n f o r t u n a t ee v e n t ss e r v et of o c u sp u b l i ca w a r e n e s so nt h en e g a t i v ea s p e c t so f m i n i n ga n dp r o v i d ea d d i t i o n a li m p e t u sf o rt h em i n i n gi n d u s t r yt oa d o p tm o r e e c o l o g i c a l l ya c c e p t a b l em i n i n gm e t h o d s ( w h j a y2 0 0 2 ) f i s hk i l l sw h i c hr e s u l t e df r o mt h er o m a n i a nd i s a s t e rw h e nt h ec o p p e ra n dz i n c c y a n i d e sw h i c hw e r er e l e a s e di n t ot h er i v e rs y s t e mf l o w e d v i at h es o m e sa n d t i s z ar i v e r si n t ot h ed a n u b er i v e rb e f o r er e a c h i n gt h eb l a c ks e a ，( s o m e2 0 0 0 k mf r o mt h ep o i n to fr e l e a s e ) c l e a r l yd e m o n s t r a t et h es e v e r i t yo ft h ep r o b l e m s i m i l a r l y ，h i g hc o p p e r l o a d si nt h eq u e e na n dk i n gr i v e r si n f a s m a n i a r e s u l t i n gf r o mt h ec o p p e ra c i dd r a i n a g ep r o b l e m a t m t l y e l lh a sl e dt o s i g n i f i c a n tf i s hk i l l si nm a c q u a r i eh a r b o u r ( w h j a y2 0 0 2 ) a tc a l a n c a nb a yo nt h ei s l a n do fm a r d i n d u q u ei nt h ep h i l i p p i n e s ，d u et ot h e p r e s e n c eo fc o p p e ra n do t h e rh e a v ym e t a l s i nt h et a i l i n g sd e p o s i t e da tt h a ts i t e ， f i s hh a sb e e np o i s o n e d ；c o r a lr e e f sa n ds e aw e e d sh a v eb e e ns m o t h e r e d ( p e a r c e 2 0 0 0 ) d u et ot h ei m m e n s e n e s so ft h i sp r o b l e m ，g o v e r n m e n t sh a v ee n a c t e dl a wt o p r o t e c ti t sc i t i z e n sa n d t h ee n v i r o n m e n t t h ep e n a l t i e sa r es t i f fm o r ee s p e c i a l l y i nd e v e l o p e dc o u n t r i e sl i k et h eu s aa n dt h eu k f o rt h i sr e a s o nm i n i n g am a s t e r st h e s i so f n e u 1i n t r o d u c t i o n c o m p a n i e sw i t ht h eh e l po fg o v e r n m e n ta g e n c i e sa n dn g o sa r ew o r k i n g t o g e t h e r t o p r e v e n tr e 。o c c u r r e n c eo fs u c hi n c i d e n t s ，i n p r e v e n t i n g s u c h i n c i d e n t sm i n i n gc o m p a n i e sa r ec o m i n g u pw i t ht e c h n o l o g i e so fp r e v e n t i n ga n d t r e a t m e n to fa c i dm i n ed r a i n a g e a l s om e t a lr e c o v e r yt e c h n o l o g i e sa r ec o m i n g u p t od e v e l o pa l lt h e s et e c h n o l o g i e so n en e e d st ou n d e r s t a n dw h a ta m di s ； h o wi t i sc a u s e d ，i t sd a n g e r s , a c i dp r o d u c i n gp o t e n t i a lo fm i n eo v e r b u r d e n ， r e q u i r e m e n t sf o ra c i dm i n ed r a i n a g et oo c c u r ，f a c t o r sa f f e c t i n gi t sr a t e ，i t s c h e m i s t r ya n d s of o r t h 1 1w h a ti sa c i dm d 疆d r a i n a g e ? a c i dm i n ed r a i n a g ei sp o l l u t e dw a t e rt h a tn o r m a l l yc o n t a i n sh i g hl e v e l so fi r o n ， c o p p e r ，a l u m i n u m , e t ca n da c i d d r a i n a g ea c i d i t ya r i s e sf r o mo x i d a t i o no f p y r i t e ，t h ec r y s t a l l i n ef o r mo fi r o ns u l f i d ea n dc o p p e rp y r i t e t h ec o n t a m i n a t e d w a t e ri so f t e nr e d d i s h _ b r o w ni nc o l o r ，i n d i c a t i n gh i g hl e v e l so fo x i d i z e di r o n m i n i n gd i s t u r b sp y r i t ea n d ，a sar e s u l tp y r i t ew e a t h e r sa n dr e a c t sw i t ho x y g e n a n dw a t e ri nt h ee n v i r o n m e n t ( h a d l e y ，s n o w1 9 7 4 ) 蕈 m i n ed r a i n a g ei sm e t a l - r i c hw a t e rf o r m e df r o mc h e m i c a lr e a c t i o nb e t w e e n w a t e ra n dr o c k sc o n t a i n i n gs u l f u r b e a r i n gm i n e r a l s t h er u n o f ff o r m e di s u s u a l l ya c i d i ca n df r e q u e n t l yc o m e sf r o ma r e a sw h e r eo r e o rc o a lm i n i n g a c t i v i t i e sh a v ee x p o s e dr o c k sc o n t a i n i n gp y r i t e 1 2h o wd o e sa c i dm i n ed r a i n a g eo c c u r ? m i n ed r a i n a g ei sf o r m e dw h e np y r i t e ，a ni r o ns u l f i d e ，i se x p o s e da n dr e a c t s w i t ha i ra n dw a t e rt of o r ms u l f u r i ca c i da n dd i s s o l v e di r o n 。s o m eo ra l lo ft h i s i r o nc a np r e c i p i t a t et of o r mt h er e d ，o r a n g e ，o ry e l l o ws e d i m e n t si nt h eb o t t o m o fs t r e a m sc o n t a i n i n gi n i n ed r a i n a g e t h ea c i dr u n o f ff u r t h e rd i s s o l v e sh e a v y 一2 一 am a s t e r st h e s i so fn e u li n t r o d u c i i o n m e t a l ss u c ha sc o p p e r ，l e a d ，m e r c u r yi n t og r o u n do rs u r f a c ew a t e r 1 3t o x i ce f f e c t so fc o p p e r a c u t et o x i c i t yo fi n g e s t e dc o p p e ri sc h a r a c t e r i z e db ya b d o m i n a lp a i n ，d i a r r h e a ， v o m i t i n g , a n dl o s so fa p p e t i t e ，t a c h y c a r d i aa n dam e t a l l i ct a s t e i nt h em o u t h c o n t i n u e di n g e s t i o no fc o p p e rc o m p o u n d sc a nc a u s ec i r r h o s i s a n do t h e r d e b i l i t a t i n gl i v e rc o n d i t i o n s ( m u e l l e r - h o e c k e re ta l 。，1 9 8 9 ) ti n h a l e dc o p p e r d u s t o rf u m e sc a np r o d u c ee y ea n dr e s p i r a t o r yt r a c ti r r i t a t i o n , h e a d a c h e s ，v e r t i g o ， d r o w s i n e s s ，c h i l l s ，f e v e r ，a c h i n gm u s c l e sa n dd i s c o l o r a t i o no ft h es k i na n d h a i r i nh u m a n s ( u s a f ，1 9 9 0 ) v i n e y a r dw o r k e r se x p o s e dt oc o p p e rf u m e sf o ra t o n gp e r i o do ft i m ed e v e l o p e dp u l m o n a r y f i b r o s i sa n dg r a n u l o m a so ft h el u n g s ， l i v e r i m p a i r m e n t a n dl i v e r d i s e a s e c i r r h o s i s ，f i b r o s i s ，a n d v a r i o u s m o r p h o l o g i c a lc h a n g e s ) s i m i l a rr e s u l t sw e r eo b t a i n e d i na n i m a l sc h r o n i c a l l ye x p o s e dt oc o p p e r c o n t a i n i n gd u s ta n df i l l i e s ( j o h a n s s o ne ta 1 ，1 9 8 4 ；s t o c k i n g e r1 9 8 1 ) t f u r t h e r a n i m a ls t u d i e so nc o p p e rt o x i c i t yh a v es h o w nv a r y i n gd e g r e e so fl i v e ra n d k i d n e yd a m a g e ( n e c r o s i so ft h ek i d n e y ；s c l e r o s i s ，n e c r o s i s ，a n dc i r r h o s i so ft h e l i v e r ) ，d e c r e a s e dt o t a lw e i g h t , b r a i nw e i g h ta n dr e db l o o d c e l lc o u n t , i n c r e a s e d p l a t e l e tc o u n t sa n d t h ep r e s e n c eo f g a s t r i cu l c e r s ( k l i n ee ta 1 ，1 9 刀；r a n aa n d k u m a r ，1 9 7 8 ) c o p p e ra l s oa p p e a r st oa f f e c tr e p r o d u c t i o na n dd e v e l o p m e n ti n h u m a r t sa n da n i m a l s o f f s p r i n go fh a m s t e r st h a tr e c e i v e dc o p p e rs u l f a t e i n j e c t i o n s w h i l e p r e g n a n t e x h i b i t e di n c r e a s e di n c i d e n c e s o fh e r n i a s ， e n c e p h a l o p a t h y ，a b n o r m a ls p i n a lc u r v a t u r ea n ds p i n ab i f i d a ( f e r m a n dh a n i o n ， 1 9 7 4 ) s p e r mm o t i l i t ya l s oa p p e a r st ob ec o m p r o m i s e db yt h ep r e s e n c eo f c o p p e ri nh u m a ns p e r m a t o z o a ( b a t t e r s b ya n dm o r t o n ，1 9 8 2 ) - c o p p e rt o x i c i t y a l s oc a u s e sp a i na n dd i s t u r b a n c eo fm e n s t r u a lc y c l e - - 3 一 am a s t e f st h e s i so f n e u 11 n t r o d u c t i o n a b d o m i n a lp a i n ，s t o m a c hc r a m p s ，b u r n i n gi nt h r o a ta n dm o u t ha n dn a u s e aa r e a l s os o m eo ft h eg a s t r o i n t e s t i n a ls i g n sa n d s y m p t o m so fc o p p e rt o x i c i t y c h r o n i c e x p o s u r e t o c o p p e r c a np r o d u c en u m e r o u s p h y s i o l o g i c a l a n d b e h a v i o r a ld i s t u r b a n c e s ，c o p p e rt o x i c i t yh a sb e e nc h a r a c t e r i z e di np a t i e n t s w i t hw i l s o n sd i s e a s e ，ag e n e t i cd i s o r d e rt h a tc a u s e sa na b n o r m a la c c u m u l a t i o n o f c o p p e ri nb o d yt i s s u e w i l s o n s d i s e a s ei sf a t a lu n l e s st r e a t e di nt i m e m a n i f e s t a t i o n so fw i l s o n 。sd i s e a s ei n c l u d eb r a i nd a m a g ea n dp r o g r e s s i v e d e m y l i n a t i o n ，a u t o n o m i cd i s t u r b a n c e s ，p s y c h i a t r i cd i s t u r b a n c e s d e p r e s s i o n ， s u i c i d a lt e n d e n c i e sa n da g g r e s s i v eb e h a v i o r ，h e m o l y t i ca n e m i a ，c i r r h o s i so ft h e l i v e r ，m o t o rd y s f u n c t i o na n dc o r n e a lo p a c i t i e s ( a t s d r1 9 9 0 a ；g o y e r ，1 9 9 1 a ；u s e p a ，1 9 8 7 ) s o m ep a t i e n t sm a ya l s oe x p e r i e n c ep o o rc o o r d i n a t i o n ，t r e m o r s ， d i s t u r b e dg a i t , m u s d er i g i d i t y ，a n dm y o c a r d i a li n f a r c t i o n ( a t s d r1 9 9 0 a ) m o o ds w i n g s i m p a i r e df a c i a lr e c o g n i t i o n ，c h r o n i cf a t i g u es y n d r o m e fw e a k n e s s - l o wi qs c o r e sa n d o ru n e v e np e r f o r m a n c eo ni qt e s t sa r ea l s os o m eo f t h e b e h a v i o r a la b n o r m a l i t i e sa p a r tf r o mt h o s ea l r e a d ym e n t i o n e da b o v e o t h e r p h y s i c a l d i s t u r b a n c e si n c l u d er a s h e s ，c o n t a c td e r m a t i t i s ，e c z e m a ，i t c h y i r r i t a t i n gs k i n ，m u s c l ep a i n , h e a d a c h e ，a c r o d y n i aa n d c o c 1 4r e q u i r e m e n t sf o ra c i dm i n e g e n e r a t i o n t h e r ea r eb a s i c a l l yt h r e ep r i m a r yr e q u i r e m e n t sf o ra c i dm i n ed r a i n a g eg e n e r a t i o n - r h e s e a r es u l f i d em i n e r a l si nt h eo v e r b u r d e n , w a t e ro rah u m i da t m o s p h e r ea n da n o x i d a n t ( u s u a l l yo x y g e n i nt h ef o r mo f0 9 t h er a t ea tw h i c ht h eg e n e r a t i o no fa c i d m i n ed r a i n a g ep r o c e e d si sd e t e r m i n e db yt h ep ho ft h es u r r o u n d i n gw a t e r ，t e m p e r a t u r e c h a n g e s ，o x y g e nc o n c e n t r a t i o ni n t h ew a t e rp h a s e ，c h e m i c a la c t i v i t yo ff e ， s u r f a c ea r e ao fe x p o s e dm e t a ls u l f i d ea n db i o l o g i c a la c t i v i t y ( s u c h a si r o n o x i d i z i n gb a c t e r i a ) ， 一 一 am a s t e r st h e s i so f n e u ii n t r o d u c t i o n a b d o m i n a lp a i n ，s t o m a c hc r a m p s ，b u r n i n gi nt h r o a ta n dm o u t ha n dn a u s e aa r c a s os o m eo ft h e g a s t r o i n t e s t i n a ls i g n sa n ds y m p t o m so fc o p p e rt o x i c i t y ， c h r o n i c e x p o s u r e t o c o p p e rc a np r o d u c en u m e r o u sp h y s i o l o g i c a la n d b e h a v i o r a ld i s t u r b a n c e s c o p p e rt o x i c i t yh a sb e e nc h a r a c t e r i z e di n p a t i e n t s w i t hw i l s o nsd i s e a s e ，ag e n e t i cd i s o r d e rt h a tc a u s e sa na b n o r m a la c c u m u l a t i o n o fc o p p e ri nb o d yt i s s u e w i l s o n sd i s e a s ei s f a t a lu n l e s s t r e a t e di nt i m e m a n i f e s t a t i o n so fw i l s o n + sd i s e a s ei n c l u d eb r a i n d a m a g