简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统和方法

权利要求书： 1.一种简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统，其特征在于，包括依次相连的酸性矿山废水收集池、进水管路、蠕动泵、反应主体、出水管路和沉淀池；

所述石英砂填充层Ⅰ、石英砂填充层Ⅱ和中和反应发生层构成反应主体，反应主体置于亚克力柱内，亚克力柱是一个直径5cm、内径4cm，高35cm的圆柱体，所述中和反应发生层均匀分布4个取样口；所述中和反应发生层填充有煅烧菱镁矿细颗粒和松木刨花的混合物；

酸性矿山废水收集池里面含重金属离子的酸性矿山废水通过进水管路，流经蠕动泵，以垂直向上的流动方式依次流入石英砂填充层Ⅰ、中和反应发生层、石英砂填充层Ⅱ，最后流出通过出水管路进入沉淀池。

2.根据权利要求1所述的简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统，其特征在于，所

2+ 3+ 2+ 2+ 2+ 2+

述重金属离子包括Fe 、Al 、Mn 、Cu 、Zn 、Cd 。

3.根据权利要求1所述的简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统，其特征在于，所述亚克力柱进水口端和出水口端分别铺有一层200目的细纱网。

4.根据权利要求1所述的简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统，其特征在于，所述石英砂粒径为1?2mm，填充在铺有细纱网的亚克力柱顶部和底部，厚度1cm。

5.根据权利要求1所述的简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统，其特征在于，所述煅烧菱镁矿细颗粒粒径＜0.15mm，煅烧菱镁矿细颗粒与松木刨花均匀混合填充至中和反2

应发生层，松木刨花面积0.5?2cm。

6.根据权利要求5所述的简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统，其特征在于，所述中和反应发生层填充高度33cm，每填充1cm需要将亚克力柱中混合介质夯实。

7.一种简易处理含重金属离子酸性矿山废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将天然菱镁矿破碎、研磨，得到约为0.5?3mm菱镁矿颗粒；

S2：将S1中菱镁矿颗粒置于马弗炉中以700℃温度煅烧60min，待冷却至室温后，将其磨细过100目筛，制成菱镁矿细颗粒；

S3：将煅烧菱镁矿细颗粒与松木刨花按照质量比1：1进行填充；

S4：将含重金属离子的酸性矿山废水引入中和反应发生层中，水力停留时间12h。

说明书： 一种简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统和方法技术领域[0001] 本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统和方法。背景技术[0002] 酸性矿山废水是一种极端的水体污染现象，水体呈极端酸性、高浓度硫酸根和重金属等特点，能够腐蚀基础设施、污染水源和危害水生生物。一旦通过食物链进入人体，将威胁人类健康。酸性矿山废水通常产生在矿井关闭后，由于地下水水位回弹，废弃矿坑、巷道与工作面遭淹没，煤岩层原生矿物组分以及遗留井下的废弃设备、物料及残留污染物极易造成地下水污染，受污染的矿井水排入地表后会对周边水体及土壤环境造成极大的污染，对生态环境造成破坏。研究表明，废弃矿井中的酸性矿山废水能持续产生上百年，因此酸性矿山废水治理是一个长期的过程，需要高昂的治理成本。[0003] 处理含重金属离子酸性矿山废水的技术种类较多，主要包括吸附法、微生物法、硫化沉淀法、人工湿地法和中和沉淀法。在这些方法中，中和沉淀法由于具有工艺流程简单、操作方便和碱性材料来源广泛等优势被广泛使用。中和沉淀法去除酸性矿山废水中重金属离子主要是通过利用碱性物质提高酸性废水pH，使金属离子与碱性物质发生化学反应生成难溶性的金属氢氧化物和碳酸盐沉淀得以去除。传统的中和沉淀处理工艺通常使用碱性工业化学物质和天然碱性物质，如石灰石(CaCO3)、熟石灰(Ca(OH)2)、氧化钙(CaO)等中和酸性矿山废水。但是使用石灰石、熟石灰一类物质处理酸性矿山废水时会产生大量含水量高的污泥，并且由于难以从废物中回收重金属，使得污泥没有经济价值。为了防止污泥中的重金属再次溶解并释放到环境当中，需要对污泥进行填埋处置，这无疑增加了处理成本。[0004] 同时，当酸性矿山废水中含有Fe2+、Al3+(＞1mg/L)时，随着系统的运行，石灰石颗粒会被生成的石膏、无定形氢氧化铁(铝)包裹，从而造成石灰石的钝化，阻止石灰石的进一2+ 3+

步溶解，从而导致处理系统的失效。若酸性矿山废水中Fe 、Al 的浓度增大，会加快该系统的失效，造成碱性材料的浪费，致使无法准确定量所需石灰石材料。此外，石灰石提供的碱

2+

度有限，只能承受较低的金属浓度或酸性负荷，无法有效去除Mn ，需要进行二次处理以去

2+

除水中的Mn ，如添加锰砂，但锰砂吸附的重金属离子还存在再次释放的环境风险。

发明内容[0005] 本发明的目的是为了克服基于石灰石粗颗粒溶解的酸性矿山废水处理系统，产污体积大、易堵塞、反应介质易包壳不利于长期运行等特点以及现有含锰酸性矿山废水中除锰效率低的问题，提供一种简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统和方法，能够高效去除废弃矿井涌水中重金属离子，且成本低。[0006] 本发明采用如下技术方案：[0007] 本发明的第一方面提供了一种简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统，其特征在于，包括依次相连的酸性矿山废水收集池、进水管路、蠕动泵、反应主体、出水管路和沉淀池；[0008] 所述石英砂填充层Ⅰ、石英砂填充层Ⅱ和中和反应发生层构成反应主体，反应主体置于亚克力柱内，亚克力柱是一个直径5cm、内径4cm，高35cm的圆柱体，所述中和反应发生层均匀分布4个取样口，用于采集水样、进行水质监测，根据实际情况进行取样分析；所述中和反应发生层填充有煅烧菱镁矿细颗粒和松木刨花的混合物。[0009] 优选的，重金属离子包括Fe2+、Al3+、Mn2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+。[0010] 优选的，所述的连通方式使酸性矿山废水收集池里面含重金属离子的酸性矿山废水通过进水管路，流经蠕动泵，以垂直向上的流动方式依次流入石英砂填充层Ⅰ、中和发生层、石英砂填充层Ⅱ，最后流出通过出水管路进入沉淀池，这种设计让系统中的煅烧菱镁矿能得到充分的利用，提高了碱性材料的利用率。[0011] 所述亚克力柱进水口端和出水口端分别铺有一层200目的细纱网。目的是防止在实验过程中填料堵塞蠕动泵管道。[0012] 优选的，所述石英砂粒径为1?2mm，填充在铺有细纱网的亚克力柱顶部和底部，厚度1cm，目的是为了均匀布水和防止填料堵塞出水口。[0013] 优选的，所述煅烧菱镁矿细颗粒粒径＜0.15mm，煅烧菱镁矿细颗粒与松木刨花均2

匀混合填充至反应主体中，松木刨花面积0.5?2cm ，松木刨花主要起到增加系统渗透系数的作用。

[0014] 优选的，所述中和反应发生层填充高度33cm，每填充1cm需要将柱中混合介质夯实，以防止在实验运行过程中填料发生断层，导致优先流的产生，影响处理效果。[0015] 本发明的第二方面提供一种简易处理含重金属离子酸性矿山废水的方法，包括如下步骤：S1：将天然菱镁矿破碎成粒径约为0.5?3mm的颗粒；S2：将S1中菱镁矿颗粒置于马弗炉中煅烧，待冷却至室温后，将其磨细至过100目筛，制成菱镁矿细颗粒；S3：将煅烧菱镁矿细颗粒与松木刨花按照质量比1：1(50g:50g)进行填充；S4：将含重金属离子的酸性矿山废水引入中和反应发生层中，水力停留时间12h。[0016] 本发明的有益效果：[0017] (1)本发明提供的去除酸性矿山废水中重金属离子的方法，向酸性矿山废水中投加改性菱镁矿，菱镁矿溶解释放碱度，金属离子与碱性物质发生化学反应生成不溶性的金2+ 3+ 2+ 2+ 2+ 2+

属氢氧化物和碳酸盐，可稳定高效去除酸性矿山废水中Fe 、Al 、Mn 、Cu 、Zn 、Cd 等重金属离子。

[0018] (2)酸性矿山废水具有极端酸性，排入河流中，会杀死水中的微生物，导致水体自净能力大大减弱，经过热改性的菱镁矿，可以有效调节酸性矿山废水的pH值，降低酸性矿山废水对环境的危害。[0019] (3)目前，去除酸性矿山废水中的重金属离子通常采用的是石灰石、生石灰和熟石灰等含钙试剂，在使用过程中会产生大量的、含水率高的硫酸钙废渣。本发明提供的去除酸性矿山水中重金属离子的方法，通过向酸性矿山废水中投加改性菱镁矿，由于菱镁矿含钙量极低，可以显著减少硫酸钙废渣的产生。[0020] (4)本发明提供了一种简易处理含重金属离子的酸性矿山废水的处理系统。通过将菱镁矿细颗粒与松木刨花混合填充，使菱镁矿细颗粒均匀分布在整个系统之中，提高了处理系统的孔隙率，能使煅烧菱镁矿在溶解的过程当中，碱度得到充分的释放。松木刨花截留的金属氧化物能吸附酸性矿山废水中的重金属离子；同时，截留的金属氢氧化物沉淀能促进氧化镁的溶解，使得氧化镁得到充分的溶解。该系统不用在中和工艺前对酸性矿山废水中的铁、铝进行预处理，可有效避免因酸性矿山废水中高浓度的铁(500mg/L)、铝(100mg/L)钝化而导致的系统失效。以石灰石溶解为核心的酸性矿山废水处理工艺对锰的去除效果较差，而本发明中的煅烧菱镁矿对锰的去除性能显著，后续不需要额外添加除锰工艺。[0021] (5)通过上述技术方案，本发明的酸性矿山废水处理系统占地面积小，使用、维护方便，成本低。本发明提供的一种简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统和方法能够高效稳定处理含有多种重金属离子的酸性废水，工艺简单，产污体积小，具有良好的经济效益，在本技术领域具有广泛的实用性。附图说明[0022] 图1为天然菱镁矿煅烧温度与锰浓度的曲线图；[0023] 图2为天然菱镁矿700℃条件下煅烧时间与锰浓度的曲线图；[0024] 图3为菱镁矿不同温度煅烧后产物的XRD衍射图；[0025] 图4为菱镁矿700℃不同煅烧时间产物的XRD衍射图；[0026] 图5为本发明煅烧菱镁矿的FTIR图；[0027] 图6为本发明煅烧菱镁矿的SEM和EDS图；[0028] 图7为本发明实施例煅烧菱镁矿投加量对酸性矿山废水的pH调节能力以及重金属离子的去除效果图；[0029] 图8为本发明实施例结构示意图；[0030] 图9中A为本发明实施例水力停留时间12h条件下对酸性矿山废水中重金属离子的去除效果图；图9中B为水力停留时间8h条件下对酸性矿山废水中重金属离子的去除效果图；图9中C为水力停留时间5h条件下对酸性矿山废水中重金属离子的去除效果图；[0031] 图10为本发明实施例处理酸性矿山废水前后毒性评价图；[0032] 图11为不同煅烧温度对氧化镁活性的影响；[0033] 图12为不同煅烧时间对氧化镁活性的影响；[0034] 图13为本发明的热改性菱镁矿与其它除锰材料比较；[0035] 图14为水样测试方法；[0036] 图15为各重金属离子去除率。具体实施方式[0037] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0038] 实施例1[0039] (1)天然菱镁矿热改性温度实验，包括以下步骤：[0040] S1：将天然菱镁矿破碎成粒径为0.5?3mm的小颗粒；[0041] S2：将S1中菱镁矿小颗粒置于马弗炉中煅烧，煅烧温度分别设置为300、400、500、600、700、800、900和1000℃，煅烧时间为30min，升温速率为10℃/min。待冷却至室温后，将其磨细至过100目筛，得到菱镁矿细颗粒，以煅烧菱镁矿的活性为性能指标，确定菱镁矿的最佳煅烧温度。

[0042] S3：用电子天平称取0.5g步骤S2中制得的菱镁矿细颗粒。将菱镁矿细颗粒和100ml2+

Mn 浓度为20mg/L合成酸性矿山废水加入到250mL锥形瓶中置于30±1℃的水浴恒温振荡器中，转速设置为160r/min，振荡时间设置为2h。反应后取适量溶液经0.45μm滤膜过滤后，测

2+

定其中Mn 浓度。

[0043] 图11为不同煅烧温度下菱镁矿的活性，通常菱镁矿煅烧产物活性的测定通常采用柠檬酸法，以酚酞为指示剂，通过显色时间来量化这个过程，溶液变红时间越短，氧化镁活性就越好。由图11可以看出当煅烧温度为300、400和500℃时，反应体系未显色。当温度升高到600℃时，反应体系显色时间较长，为145s，此时煅烧菱镁矿的活性较差。当温度进一步升高到700℃时，反应体系显色时间为45s。煅烧温度达到700℃后继续升高煅烧温度，此时煅烧菱镁矿的活性随着煅烧温度的升高而降低。结果表明，菱镁矿在700℃条件下煅烧后活性最高。[0044] 当煅烧温度低于500℃时，反应体系未显色，说明此时的煅烧温度低于菱镁矿分解最低温度，菱镁矿主要以MgCO3存在。300、400和500℃时，菱镁矿对应的减重率分别为0.17％、0.44％和6.41％，也证实了在对应温度下，菱镁矿的分解率极低。在600℃时，菱镁矿的减重率增大至34.37％，说明此时的菱镁矿分解率大幅度提高，但由于煅烧温度过低，导致煅烧菱镁矿的活性较差。煅烧温度从700℃升高至1000℃时，煅烧菱镁矿的活性随着温度的升高而降低，这是因为菱镁矿分解生成的氧化镁会在高温条件下烧结，从而使氧化镁的反应性降低。而随着温度的升高，菱镁矿的减重率却随之提高，说明700℃条件下煅烧

30min的菱镁矿没有分解完全，菱镁矿中的碳酸镁并没有转化完全，可能需要进一步的延长煅烧时间，提高碳酸镁的转换率。

[0045] 图1为天然菱镁矿经不同温度煅烧后，对合成酸性矿山废水中Mn2+的去除效率，可2+

以看出随着煅烧温度的升高，矿粉对Mn 的去除率也升高。当煅烧温度达到700℃时，对

2+

20mg/LMn 去除率高达99.9％。

[0046] (2)天然菱镁矿热改性时间实验，包括以下步骤：[0047] S1：将天然菱镁矿破碎成粒径约为0.5?3mm的小颗粒。[0048] S2：将S1中菱镁矿小颗粒置于马弗炉中煅烧，煅烧温度设置为700℃，煅烧时间分别为5、10、20、30、60、90、120、180和240min，升温速率为10℃/min。待冷却至室温后，将其磨细过100目筛，得到菱镁矿细颗粒，以煅烧菱镁矿的活性为性能指标，在最佳煅烧温度下，确定菱镁矿的最佳煅烧时间。[0049] S3：用电子天平称取0.5g步骤S2中制得的菱镁矿细颗粒。将菱镁矿细颗粒和100ml2+

Mn 浓度为20mg/L的合成酸性矿山废水加入250mL锥形瓶中置于30±1℃的水浴恒温振荡器中，转速设置为160r/min，振荡时间设置为2h。反应后取适量溶液经0.45μm滤膜过滤后，测

2+

定Mn 浓度。

[0050] 图12不同煅烧时间下菱镁矿活性，煅烧时间为5min时，反应体系并未显色，而当煅烧时间达到10min时，反应体系开始显色，此时显色时间为461s，并随着煅烧时间的增加，反应体系的显色时间随之缩短，直到煅烧时间为60min时，达到最小值22s。随后，随着煅烧时间的进一步增加，反应体系的变色时间开始变长，最终，当煅烧时间为240min时，显色时间为29s。结果表明，菱镁矿在700℃条件下煅烧60min后活性最高。[0051] 当煅烧时间低于30min时，煅烧时间短，菱镁矿内部温度低于表面，会造成分解不完全，反应体系显色所需时间较长；此时，菱镁矿的减重率也较低，证实了菱镁矿还未分解完全。当煅烧时间达到60min后，菱镁矿的减重率为46.93％，进一步延长煅烧时间后，减重率并无明显增大，说明此时菱镁矿已基本分解完全。而进一步将煅烧时间延长，反应体系的显色时间随之变长，说明当煅烧时间达到60min后，继续煅烧会导致煅烧菱镁矿的活性降低。结果表明，在700℃下，菱镁矿的最佳煅烧时间为60min。[0052] 图2为菱镁矿在700℃条件下煅烧不同时间后，对合成酸性矿山废水中Mn2+的去除2+

效率，可以看出，在700℃时，随着煅烧时间的延长，矿粉对Mn 的去除率也逐渐升高，当煅烧

2+

时间达到60min时，去除率达到最大。当进一步增加菱镁矿的煅烧时间，Mn 的去除率并发生

2+

改变。由此可见，菱镁矿在700℃条件下煅烧60min就可以高效去除Mn 。

[0053] 图12为本发明的热改性菱镁矿与其他去除水环境中Mn2+的材料的比较结果，可以2+

看出热改性菱镁矿在去除酸性废水中Mn 方面具有很大的潜力。

[0054] 如图13本发明的热改性菱镁矿与其它除锰材料比较[0055] 其中：a、b来源“不同碱化剂对矿井水中和效果的比较[J].环境化学工程学报，2017，5(4):3903?3913”；

[0056] c来源“虾壳废弃物吸附煤矿酸性排水中重金属的等温和连续流动研究[J].工程技术期刊,2019,7(1):102787”；[0057] d来源“蛋壳废料修复煤场渗滤液酸性矿井排水的性能评价[J].矿产工程，2018,122(1):241?250”；

[0058] e来源“在酸性和中性矿井排水中，使用生白云石与半煅烧白云石在有铁或无铁的情况下处理锰.矿产工程，2021，160(0):106666”。[0059] (3)菱镁矿的表征分析[0060] 对菱镁矿以及煅烧后的菱镁矿颗粒进行表征，采用X射线衍射(XRD)分析物相，傅里叶红外光谱(FTIR)分析官能团变化，用扫描电子显微镜(SEM)观察菱镁矿煅烧前后的表面形态结构，能量射线光谱仪(EDS)分析元素含量。[0061] 如图3所示，菱镁矿原矿物的物相包括菱镁矿(MgCO3)、方解石(CaCO3)、白云石(CaMg(CO3)2)和青晶石((Na,Ca)8(AlSiO4)6(SO4,S,Cl)2)，并且菱镁矿的特征峰型较为尖锐，说明矿石中包含晶态的菱镁矿物相。当煅烧温度达到700℃时，矿物相发生转变，出现了方镁石(MgO)的特征峰。[0062] 如图4所示，当煅烧时间达到60min时，样品中菱镁矿的特征峰基本消失，取而代之的是方镁石的特征峰。[0063] 如图5所示，菱镁矿原矿在1450cm?1、880cm?1和748cm?1有明显的变化峰，是菱镁矿2?

典型的吸收峰位置，也是碳酸根典型的吸收峰，分别是CO3 的非对称伸缩振动、面外弯曲振动和面内弯曲振动。而煅烧后，这些特征峰的消失，表明在高温煅烧下，CO2从菱镁矿基质中释放出来。

[0064] 如图6所示(图6中A为菱镁矿原矿，图6中B为经700℃煅烧60min后菱镁矿)，菱镁矿的原矿具有不规则的块状结构，主要由O、Mg和C组成(如图6中A)。而菱镁矿原矿在700℃煅烧60min后，C的质量占比从7.78％降至1.60％。说明，在高温煅烧下，CO2从菱镁矿基质中释放出来，减少了C的含量，这与XRD和FTIR的表征结果一致。除此之外，菱镁矿中还含有少量Al、Ca、Si、Fe、Be等元素，证实了菱镁矿中共生有青晶石、方解石等矿物。[0065] 实施例2：[0066] 煅烧菱镁矿去除酸性矿山废水中重金属实验[0067] 将0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.80和1.00g煅烧菱镁矿细颗粒分别加入装有100ml的人工配置酸性矿山废水的锥形瓶中，然后将锥形瓶置于30±1℃的水浴恒温振荡器中，以160r/min的转速振荡120min，于不同时间取样测定pH值和溶液中重金属离子浓度。[0068] 本实验例中，酸性矿山废水采用人工合成的方式，合成水的初始pH为2.0，各重金2+ 3+ 2+ 2+ 2+

属离子浓度分别为Fe (500mg/L)、Al (100mg/L)、Mn (20mg/L)、Cu (10mg/L)、Zn (10mg/

2+ 2?

L)、Cd (10mg/L)、SO4 (2000mg/L)。

[0069] 测定参数包括pH、Fe、Al、Mn、Cu、Zn、Cd。[0070] 出水水质测定方法见图14：[0071] 如图7所示，经过热改性的菱镁矿能有效去除酸性矿山废水中的金属离子，当煅烧菱镁矿的投加量从0.5g/L增加到10.0g/L，各金属离子的去除率均呈现出明显增加趋势，这是因为随着煅烧菱镁矿投加量的增加，会产生更多的碱度，金属离子与碱性物质发生化学反应生成不溶性的金属氢氧化物和碳酸盐。当投加量达到5.0g/L时，六种重金属离子的去除率均达到100％，废水的最终pH为10.1。当进一步增加煅烧菱镁矿的投加量，金属离子的去除率均为100％，pH的提升程度较小。当投加量为10.0g/L时，酸性矿山废水的pH最终为10.3。综合比较，在本实验条件下，使用煅烧菱镁矿处理酸性矿山废水的最佳投加量为

5.0g/L。在最佳投加量下，对各离子去除率均大于99.9％，废水的pH值从2.0提升至10.1。经过热改性的菱镁矿能有效调节酸性矿山废水的pH值，以降低其对环境的危害。

[0072] 在一定时间内投加不同量的煅烧菱镁矿对各金属离子去除率见图15。[0073] 实验例3：[0074] 煅烧菱镁矿处理酸性矿山废水动态模拟实验[0075] 具体技术方案如下：[0076] 如图8所示是一种简易处理含重金属离子酸性矿山废水的系统，包括依次连通的酸性矿山废水收集池1、进水管路2、蠕动泵3、石英砂填充层4和6、中和反应发生层5、出水管路7和沉淀池8。为了防止在运行过程中亚克力柱漏水，柱子上下两端的盖子在封口时，在螺纹处缠适当的防水胶带并涂抹适量凡士林，以保证实验的顺利开展。进水流速决定了水力停留时间，是分散碱性基质系统处理效率高低的主要影响参数之一。优化反应填料的水力特性能够促使系统中碱性材料的碱度有效释放。[0077] 为了研究水力停留时间对分散碱性基质系统处理酸性矿山废水效果的影响，共设置3组不同水力停留时间的模拟实验，3组装置填充煅烧菱镁矿和松木刨花的质量为各50g，质量比均为1：1。水力停留时间分别为12h、8h、5h。[0078] 首先，利用合成酸性矿山废水将分散碱性基质系统饱水，在第2、4、8、12h检测出水水质，此后每隔12h检测出水水质。测定参数包括pH、Fe、Al、Mn、Cu、Zn、Cd。[0079] 图9中A为水力停留时间为12h时各重金属离子浓度的变化图；图9中B为水力停留时间为8h时各重金属离子浓度的变化图；图9中C为水力停留时间为5h时各重金属离子浓度的变化图。[0080] 如图9中A所示，当水力停留时间为12h，分散碱性基质系统对酸性矿山废水的pH具有良好的调节性能，该条件下系统运行396h，出水pH值一直稳定在9.0以上，同时各金属离子的浓度均低于检出限。当反应时间为588h时，在出水中检测到了Fe浓度为4.74mg/L。而水力停留时间为8h和5h的实验组，分别是在反应时间为288和60h时检测到了Fe，浓度分别为3.32和84.94mg/L。当Fe在出水中被检测到后，随着反应时间的增加，出水中的Fe浓度迅速增加。Al在不同水力停留时间条件下，分别在反应时间为672、372和108h时，在出水中被检测到。与Fe的浓度变化趋势一致，当Al在出水中被检测到后，浓度迅速在出水中上升。Mn作为酸性矿山废水中比较难去除的重金属，在分散碱性基质系统运行初期，出水的pH较高，出水浓度一致保持低于检出限。随着反应的进行，系统提供碱度的能力下降，出水pH下降，除Mn能力下降，水力停留时间为12、8和5h的实验组出水中Mn分别于408、204和72h时被检测到，浓度分别为0.64、1.14和2.46mg/L。Cu、Zn和Cd的浓度变化趋势类似，水力停留时间为

12、8和5h的实验组分别于反应时间为636、300和84h时在出水中检测到Cu、Zn和Cd。

[0081] 整体上，进水流速越小，水力停留时间越长，对金属离子的去除效果越好。以Mn为例，通过计算，当Mn在分散碱性基质系统出水中被检测到时，12、8和5h的实验组分别处理了9.36、6.38和4.00L酸性矿山废水。由此可见，流速越低煅烧菱镁矿的利用效率越高。所以，在实际工程应用当中，应当尽可能的降低酸性矿山废水进入分散碱性基质系统的流速，以增加废水在系统中的停留时间，可以极大程度上提高碱性介质的利用效率，从而有效的控制酸性矿山废水的处理成本。

[0082] 利用蛋白核小球藻对煅烧菱镁矿处理前后的酸性矿山废水进行了毒性评价(图10)。结果显示，相比于处理之前，水体中的小球藻细胞浓度增加了65.63％，表明经过煅烧菱镁矿?松木刨花分散碱性基质系统处理后的酸性矿山废水毒性明显减小，其存在的潜在生态风险显著降低。

[0083] 酸性矿山废水的酸性较强，重金属离子含量较高，常常污染附近饮用水源、土壤，对生态环境造成了严重的危害。本发明提供的治理酸性矿山废水分散碱性基质系统可以显2

著提高酸性矿山废水的pH值，有效去除酸性矿山废水中的重金属离子，包括难以去除的Mn+

，显著改善了水体环境。

[0084] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。