CN109574125A - 酸性老窑水修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了酸性老窑水修复方法，一、采用吸附动力学方法，具体为，先将风干后的黄土置于105℃烘箱中24h至恒重，然后过200目筛，将过筛后的黄土存储备用；每升酸性老窑水中添加黄土25~200g，在温度25~45℃下振荡，振荡速度为200r/min，振荡时间为10~60min，即可处理酸性老窑水。二、选取土柱，土柱底部铺设2cm厚的石英砂，然后分段将风干的土样填装于土柱内压实，土样填装完成后在其上部铺设2cm厚的石英砂，对酸性老窑水进行淋滤处理即可。本发明研究黄土对酸性老窑水中典型污染物的吸附特性，明确PRB系统协同材料对老窑水的修复功能。

Description

酸性老窑水修复方法

技术领域

本发明涉及水资源保护与处理技术领域，具体为一种酸性老窑水修复方法。

背景技术

我国煤炭资源丰富，主要以地下开采为主。煤层开采后形成采空区，已停止开采且地表移动变形衰退期已经结束的采空区会成为老采空区。老空区成为地下水汇聚的空间，煤层中硫化矿物在氧化环境中及微生物作用下发生一系列物理化学作用，反应后的物质溶于水中在老空区汇聚，积水循环缓慢，呈现酸性老窑水（Acid Mine Drainage，简称AMD）特征。

当煤层开采后形成的采空区具备积水形成条件时，随着历时的增长，老空区水质将形成高矿化度的酸性特征，影响老窑水变成酸性特征的因素如下：

1、煤层中含有较高的硫成分：含硫是必要的，当含量较高时才能产生酸性水，当含量低于1%时，一般不会形成老空区酸性水。硫与水、空气、氧气结合，经过各种物理化学作用，产生的H₂SO₄溶于水中，使其呈现酸性特征。

2、氧气含量：硫化矿物氧化过程受氧气浓度的影响较大，在潮湿的氧化环境中，其氧化速度与氧气浓度成正比，缺乏足够的氧气含量，该过程将无法正常进行。氧气浓度与老空区埋藏深度、地质环境条件等有关，一般埋深浅的老空区，氧气含量能通过各种通道较好的得到地表大气环境的补给。在隔离封闭的条件下，氧气含量较低，硫化物氧化量减少，生成的酸性产物随之减少，缺乏足够氧气含量和酸性产物的还原环境，在微生物的影响下将发生脱硫酸作用，此时SO₄ ^2-浓度将逐渐降至甚至为零，因而导致老窑水pH值升高，同时HCO₃ ^-浓度会上升。

3、地下水补径排条件：在氧气含量充足，且有积水的老空区，硫化物氧化速率较快，生成的硫酸盐容易在老空区内富集，其浓度较高，有较强的酸性水特征；但是在有稳定补给水源，且地下水补径排条件完整更新较快的情况下，硫酸盐就会不断随着地下水冲刷排泄，其浓度也随之降低，因此形成的老窑水酸性较弱。

4、时间因素：老空区积水时间长短影响硫化物的反应程度。时间越长，硫化物氧化程度较强，酸性产物产生量增加，溶于水中其酸性较强，SO₄ ^2-浓度较高。其次地下水流经老空区速度，其速度越慢，时间越长，则有利于硫化矿物的溶解、氧化等物理化学作用充分反应，随之酸性产物溶于水中的含量将增加，酸性也会较强。

我国北方许多泉域水煤共生，加上岩溶系统的高度开放性，岩溶区水生态环境十分脆弱。一旦酸性老窑水在采空区下渗或溢出地表后通过河道补给岩溶水，就会使得岩溶水遭受污染。这是一种煤矿闭坑后的遗留问题。随着越来越多的老窑停采、关闭，老窑水不断得到各种途径的水源补给，导致水位逐渐抬升，并在矿区适宜地点溢出，成为地表水体以及土壤的“长期性污染源”。在一些矿区，溢出的老窑水最终流入河道，并通过下游碳酸盐岩渗漏段补给岩溶水，对当地居民的生活及生产用水水源构成严重威胁。为了控制酸性老窑水所带来的环境问题，使水资源及生态环境得到有效保护，必须重视闭坑煤矿区的酸性老窑水问题。

因此，对酸性老窑水的修复研究已迫在眉睫，本发明以山西省某地区山底河流域范围为背景，采用收集资料、野外调查、室内机理实验及监测分析等手段，以当地黄土为可渗透性反应墙（Permeable reactive barrier，PRB）材料，通过室内实验，研究PRB吸附酸性老窑水中典型污染物机理。其研究成果可为治理酸性老窑水提供科学依据，对保护水资源及生态环境具有重要意义。

发明内容

本发明目的是提供一种新型的针对酸性老窑水修复方法，实现对泉域“酸性老窑水”的修复治理，减少污废水的排放，增加可用水资源量。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种酸性老窑水修复方法，采用吸附动力学方法，具体为，先将风干后的第四系上更新统马兰组黄土置于105℃烘箱中24h至恒重，然后过200目筛，将过筛后的黄土存储备用；之后每升酸性老窑水中添加第四系上更新统马兰组黄土25~200g，在温度25~45℃下振荡，振荡速度为200r/min，振荡时间为10~60min，即可处理酸性老窑水。

一种酸性老窑水修复方法，具体为，选取内径为15cm的土柱，土柱底部铺设2cm厚的石英砂，然后分段填装土柱，每次称取0.5kg风干的土样，压实后，高度为2cm，分50次填装完成，土样填装完成后在其上部铺设2cm厚的石英砂，对酸性老窑水进行淋滤处理即可。

其中，土样中第四系上更新统马兰组黄土和砂子的比例为1:0~0.4。砂子的粒径为0.5~1mm；石英砂的粒径为1~2mm。

本发明研究黄土对酸性老窑水中典型污染物的吸附特性，明确PRB系统协同材料对老窑水的修复功能。主要研究内容有以下两方面：

（1）、通过静态实验，研究黄土剂量（25g/L、50g/L、100g/L、150g/L、200g/L），时间（5min、10min、0.5h、1h、2h、4h、8h、16h、24h），浓度和温度（25℃、30℃、35℃、40℃、45℃）等因素对黄土吸附酸性老窑水中典型污染物的影响。采用X射线衍射仪（XRD）测定分析吸附前后黄土的矿物成分，采用傅立叶红外光谱仪（FTIR）分析黄土吸附硫酸盐前后的表面官能团，利用扫描电子显微镜（SEM）观察黄土表面的吸附性，分析黄土吸附污染物机理。

（2）、通过土柱实验，分析酸性老窑水中典型污染物在PRB中吸附、迁移、转化的变化过程，研究其净化酸性老窑水规律。

本发明设计合理，通过实验，以黄土、砂子作为PRB系统修复材料，测定老窑水中pH、硫酸根离子、铁、锰、锌等污染指标的变化，研究黄土对酸性老窑水中典型污染物的吸附性，通过X射线衍射图谱、傅立叶红外光谱和扫描电子显微镜研究黄土吸附污染物机理。

附图说明

图1表示黄土剂量对老窑水中典型污染物（SO₄ ^2-）的吸附影响。

图2表示黄土剂量对老窑水中典型污染物（Fe）的吸附影响。

图3表示黄土剂量对老窑水中典型污染物（Mn）的吸附影响。

图4表示黄土剂量对老窑水中典型污染物（Zn）的吸附影响。

图5表示时间对老窑水中典型污染物的吸附影响。

图6表示一级动力学模型。

图7表示二级动力学模型。

图8表示不同浓度下黄土吸附酸性老窑水中污染物（硫酸盐）的吸附等温线。

图9表示不同浓度下黄土吸附酸性老窑水中污染物（Fe）的吸附等温线。

图10表示不同浓度下黄土吸附酸性老窑水中污染物（Mn）的吸附等温线。

图11表示不同浓度下黄土吸附酸性老窑水中污染物（Zn）的吸附等温线。

图12表示不同土水比条件下吸附SO₄ ^2-前后黄土的XRD图谱；图中：a：吸附前，b-f：黄土剂量为25g/L、50 g/L、100 g/L、150 g/L、200 g/L。

图13表示黄土吸附酸性老窑水中典型污染物前后的红外光谱图。

图14表示黄土吸附酸性老窑水中典型污染物前的扫描电镜图。

图15表示黄土吸附酸性老窑水中典型污染物后的扫描电镜图。

图16表示图15中局部的放大扫描电镜图。

图17表示pH值历时变化曲线。

图18表示SO₄ ^2-历时变化曲线。

图19表示Fe历时变化曲线。

图20表示Mn历时变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

一、黄土修复酸性老窑水的吸附性实验研究

1.1实验材料

实验酸性老窑水取自于山西省某地区山底河流域某矿区，pH为2.0，其化学成分见表1。

表1 酸性老窑水主要污染物成分

实验黄土取自于山西省某地区山底河流域某矿区，取自地表以下3m的非饱和带，为第四系上更新统马兰组黄土（Q3）。先将风干后的黄土置于105℃烘箱中24h至恒重，然后过200目筛，将过筛后的黄土存储备用。采用激光粒度分布仪测定黄土的粒度，采用比表面积测试仪测定黄土比表面积、孔隙体积和孔径。黄土的基本性质和化学组成成分见表2和表3。

表2 黄土的基本性质

表3 黄土的化学组成成分

1.2、实验方法

采用吸附动力学实验，研究不同黄土剂量条件下黄土对SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn的吸附特性，黄土剂量分别为25g/L、50g/L、100g/L、150g/L、200g/L。在温度25℃下振荡，振荡速度为200r/min。振荡时间分别为5min、10min、0.5h、1h、2h、4h、8h、16h、24h，达到相应振荡时间后，取出样品，5000r/min离心5分钟，过滤，取上清液，采用铬酸钡法测SO₄ ^2-浓度，采用原子吸收仪器测重金属离子。重复3次，取平均值。

采用等温吸附实验，研究不同温度和初始浓度条件下黄土对SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn的吸附特性，温度分别为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃。初始浓度老窑水中加入去离子水，配制不同浓度的SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn，配制方法为水样和去离子水比例为1:0，1:0.5，1:1，1:2，1:4，利用HCl和NaOH调节pH为2.0。称取4.00g黄土置于离心管，加入40mL不同浓度的水样。振荡24h，振荡速度为200r/min。24h后取样，5000r/min 离心5min，测SO₄ ^2-浓度，采用原子吸收仪器测重金属离子。重复3次，取平均值。

去除率（R）由以下计算公式可得：

（1）

吸附量（q_e）由以下计算公式可得：

（2）

式中，C₀：初始浓度（mg·L^-1），C_e：吸附平衡浓度（mg·L^-1），V：溶液体积（L），m：黄土质量（g）。

采用X射线衍射仪（XRD）测定分析吸附前后黄土的矿物成分，采用傅立叶红外光谱仪（FTIR）分析黄土吸附硫酸盐前后的表面官能团，采用扫描电子显微镜（SEM）观察吸附前后黄土表面的特征情况。

1.3、黄土对老窑水中典型污染物的吸附性能及机理分析

1.3.1、黄土剂量对老窑水中典型污染物的吸附影响

图1~4是酸性老窑水中典型污染物（SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn）的吸附量和去除率随黄土剂量变化的曲线。

图1所示为黄土剂量对酸性老窑水中SO₄ ^2-吸附量与去除效率的影响。由图1可知，（1）随着黄土剂量的增加，硫酸盐去除率呈现增长趋势，当黄土剂量大于100g/L时，去除率增长趋势变缓。黄土剂量越多，酸性老窑水中硫酸盐能够被去除。主要是由于随着黄土剂量增加，有效吸附位点数增加，去除率增加。（2）黄土对SO₄ ^2-的吸附量与去除率的结果相反，黄土剂量从25g/L增加到50g/L时，硫酸盐吸附量从110.93mg/g增加到144.4mg/g，之后随着黄土剂量的增加，吸附量呈现下降趋势。主要是由于少量增加黄土剂量会使单位黄土上的吸附量增加。但是随着黄土剂量的增加，土颗粒之间的胶结、絮凝作用越强烈，且黄土表面形成表面沉淀，附着在黄土表面，阻碍吸附反应，因此吸附量相应的减少。这也解释了图中单位黄土上的吸附量呈现出先增加后减小的趋势。最优黄土剂量为100g/L，其吸附量为115.11mg/g，去除率为53.92%。

图2~4所示为黄土剂量对酸性老窑水中金属（Fe、Mn、Zn）吸附量与去除效率的影响。由图2~4可知，（1）随着黄土剂量的酸性老窑水中金属（Fe、Mn、Zn）的去除率迅速增大。在黄土剂量为50g/L时，酸性老窑水中的Fe基本被去除。继续增加黄土剂量对去除率基本没有影响；Mn的最大去除率61.19%，Zn的最大去除率66.587%。（2）然而，随着黄土剂量的增加，单位黄土上Fe、Mn、Zn的吸附量却逐渐减小，Fe的吸附量从77.44mg/g降低到8.62mg/g；Mn的吸附量从0.45mg/g降低到0.17mg/g；Zn的吸附量从0.098mg/g降低到0.056mg/g。这可能是由于吸附剂黄土的剂量较大时，土顆粒之间的胶结、絮凝作用越强烈，导致黄土表面与的接触面积减小，因此单位质量黄土上的吸附量相应地减小。此外，黄土对酸性老窑水中污染物Fe、Mn、Zn三种金属离子表现出明显的选择吸附特性，吸附顺序为Fe>Zn>Mn。

1.3.2、反应时间对老窑水中典型污染物的吸附影响

图5所示为酸性老窑水中典型污染物（SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn）的去除率随反应时间变化的曲线。由图5可知，随着时间的增加，去除率呈现先快后慢的增长趋势。黄土对酸性老窑水中典型污染SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn的吸附很快，在0.5h内去除率基本达到平衡，之后黄土对SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn的吸附经历一个缓慢的增长阶段直至达到平衡状态。

采用准一级动力学模型和准二级动力学模型定量分析SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn的初始吸附速率，拟合直线和拟合参数分别见图6、图7和表4。由表4可知，准二级动力学对实验结果数据拟合的相关系数均大于0.99，由准二级动力学模型计算得到的单位质量平衡吸附量（SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn）分别为121.95 mg·g^-1、17.22 mg·g^-1、0.21 mg·g^-1、0.058 mg·g^-1，与实测平衡吸附量（110.42、17.15、0.204581、0.057439）相一致，表明准二级动力学模型更适合描述黄土吸附硫酸盐的动力学过程。准二级动力学模型是以化学吸附为基础的，因此吸附过程可能发生了化学反应。

表4吸附动力学参数

1.3.3、浓度和温度对老窑水中典型污染物的吸附影响

图8~11所示为不同浓度条件下酸性老窑水中典型污染物（SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn）吸附量随温度变化的曲线。

由图8可知，（1）黄土对SO₄ ^2-吸附受溶液浓度影响较大，随着SO₄ ^2-浓度增加，吸附量呈增长趋势。这是由于随着SO₄ ^2-初始浓度的增加，固液界面的浓度梯度增大，促进了SO₄ ^2-由溶液向固体表面的迁移，从而黄土对SO₄ ^2-的吸附量达到最大。（2）然而随着温度升高，吸附量增长趋势不明显。主要是由于温度升高，促进了SO₄ ^2-与黄土之间的相互作用，增加了SO₄ ^2-的迁移率，减少了对扩散离子的传质阻力。

由图9可知，黄土对金属离子吸附也受溶液浓度影响较大。（1）随着Fe浓度增加，吸附量呈增长趋势。当温度从25℃增加到45℃时，吸附量基本没变化。（2）由图10~11可知，随着溶液中（Mn和Zn）浓度增加，Mn和Zn吸附量呈现先增加后降低的趋势，当Mn和Zn浓度分别大于44.47mg/L和11.888mg/L时，吸附量呈下降趋势。这是由于黄土对吸附污染物存在竞争性。

1.3.4、黄土吸附酸性老窑水中典型污染物机理

利用X 射线衍射仪（XRD）、傅立叶红外光谱仪（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）测定分析黄土吸附硫酸盐前后的矿物特征变化，根据测试结果分析黄土吸附硫酸根离子机理。图12所示为不同黄土剂量时黄土吸附SO₄ ^2-前后的XRD图谱。由图12（a）可知，吸附前，黄土的主要矿物成分有石英，方解石，钠长石等。吸附SO₄ ^2-后，衍射峰的强度发生了变化，位于2θ=29.365°处的衍射峰为方解石（CaCO₃），其衍射峰逐渐消失，表明溶液有酸性环境变成碱性。在碱性环境下，金属Fe、Mn、Zn形成氢氧化物沉淀吸附在黄土表面（式5、6、7、8）。而在2θ=11.575°、20.668°、29.052°处出现了新的衍射峰，是石膏（式4），表明马兰黄土吸附SO₄ ^2-的机理是酸性老窑水与黄土中的方解石发生反应形成石膏。由图10可知，随着黄土剂量的降低，石膏（CaSO₄·2H₂O）衍射峰的强度逐渐增强，表明其含量逐渐增加。

图13是黄土吸附SO₄ ^2-前后的FTIR图谱，由图13可知，吸附前后黄土的特征吸收图谱差异较大。吸附后，在668cm^-1和603cm^-1处出现了两个新的吸收峰，主要是由阴离子SO₄ ^2-的晶格振动引起，表明黄土表面存在硫酸根离子；吸附后，在2514和1796处的C=O基团是方解石，其峰值消失，主要是由于方解石与酸性老窑水反应，同时与硫酸根离子结合形成石膏。

图14~16为黄土吸附酸性老窑水中典型污染物前后的扫描电镜图，从中可以看出，吸附前，在材料内部可以看到不同孔径的孔结构。吸附后，黄土内部孔结构被石膏和氢氧化物沉淀填充。结果表明黄土作为低成本的吸附材料，有效的处理酸性老窑水。

二、黄土修复酸性老窑水的动态吸附规律实验研究

2.1、实验材料

实验酸性老窑水取自于山西省某地区山底河流域某矿区，pH为2.0，其化学成分见表5。

表5酸性老窑水主要污染物成分

2.2、实验方法

2.2.1、实验装置

土柱采用内径为15cm的PVC管材，柱体高度为130cm，填充修复材料高度为100cm。采用定水头供水，控制水头高度为20cm。

2.2.2、土柱填装方法

为了增加吸附材料的渗透性，通过在黄土中添加不同质量的砂子（0.5~1mm）改变其土样的渗透系数，土砂配比方案见表6。设计3组土柱实验（见表6），土柱底部铺设2cm厚的石英砂（粒径1~2mm），以保证土体底部均匀排水。然后分段填装土柱，每次称取0.5kg风干的土样，压实后，高度为2cm，分50次填装完成。土样填装完成后在其上部铺设2cm厚的石英砂（粒径1~2mm），以防治水流对土层的冲刷。

表6土砂配比方案

2.2.3、实验步骤

用实际酸性老窑水做淋滤实验。采样频率为：每隔24h采样。利用便携式多参数仪测pH，利用离子色谱仪测定水样中SO₄ ^2-，利用原子吸收仪器测定水样中金属离子浓度。当淋出液污染物浓度接近或达到初始溶液污染物浓度时，可以近似认为污染物的吸附过程达到饱和状态，停止淋滤。

2.3、黄土修复酸性老窑水的动态吸附规律分析

2.3.1、酸碱（pH值）环境的规律分析

pH值是衡量水土系统酸碱性强弱的主要指标。图17为不同渗透系数条件下，淋出液中pH随时间变化曲线。由图17可知：

（1）、在前120天内，随着时间增加，1#和2#土柱的淋出液pH值从7.5下降到6.0，120天以后，1#和2#土柱淋出液pH值趋于稳定，约为6.0。

（2）、3#土柱的淋出液pH值从6.9下降到6.0；而3#土柱淋出液pH值呈下降趋势，pH值下降至3~4之间。

2.3.2、SO₄ ^2-的迁移变化规律分析

图18为不同渗透系数条件下，淋出液中SO₄ ^2-随时间变化曲线。由图18可知：

（1）、在前期，黄土对酸性老窑水中的SO₄ ^2-去除效果较好，去除率可达到85%。之后去除效果呈阶梯状下降，由85%逐渐下降至60%。在60天以后，1#土柱对酸性老窑水中SO₄ ^2-的去除率为60%左右。在40d以后，2#土柱对酸性老窑水中SO₄ ^2-的去除率为60%左右。

（2）、3#土柱中黄土对酸性老窑水中的SO₄ ^2-的去除效果在最初还比较好，但随着时间增长，去除效果越来越差。在125d以后，淋出液中SO₄ ^2-浓度和初始溶液SO₄ ^2－浓度基本相同，表明3#土柱完全失去了去除SO₄ ^2-的能力。

（3）、对比分析1#、2#、3#土柱，黄土剂量是影响酸性老窑水中SO₄ ^2-去除率主要因素，黄土剂量越大，有效去除SO₄ ^2-的时间越长。

2.3.3、Fe的迁移变化规律分析

图19为不同渗透系数条件下，淋出液中Fe随时间变化曲线。由图19可知：

（1）、1#、2#、3#土柱淋出液中Fe离子浓度表现为升高-下降-趋稳的变化规律。实验前期土柱对Fe的处理效果很好，去除率可以达到99%以上。

（2）、分别在20d、50d、80d以后，3#、2#、1#土柱中黄土对酸性老窑水中Fe的去除效率呈下降趋势，Fe去除率的下降速率3^#>2^#>1^#。1#土柱的最大值出现在110d，浓度252mg/L，之后在200mg/L波动；2#土柱的最大值出现在70d，浓度481mg/L，100d后趋于稳定；3#土柱的最大值出现在40d，浓度700mg/L，在65d后，Fe离子浓度呈下降趋势，140d后趋于稳定，稳定浓度约为50mg/L。

2.3.4、Mn的迁移变化规律分析

图20为不同渗透系数条件下，淋出液中Mn随时间变化曲线。由图20可知：

（1）、土柱对Mn的去除效率总体较低，1#、2#、3#土柱淋出液中Mn离子浓度表现为升高-下降-趋稳的变化规律。分别在70d、40d、20d以后，1#、2#、3#土柱黄土对酸性老窑水中Mn离子失去了处理效果。

（2）、土柱处理Mn大致可以分成三个阶段。第一阶段处理效果较好，Mn浓度在不断上升，去除率在不断下降，但仍有一定的去除效果；第二阶段为黄土对Mn的处理效果丧失，由于黄土缓冲能力下降，pH降低，导致黄土中的Mn也随着老窑水的不断淋滤而解析出来，因此在此阶段出水口测得的Mn显著升高；第三阶段为Mn浓度趋于稳定，其Mn离子浓度与酸性老窑水中Mn浓度基本一致。

三、结论

3.1、采用吸附实验研究了马兰黄土作为吸附剂去除酸性老窑水中硫酸盐。研究表明，利用黄土去除酸性老窑水中污染物的效果显著。吸附量受黄土剂量、初始浓度和吸附时间影响显著。适当增大土水比可提高典型污染物的吸附量，黄土剂量在范围25g/L~200g/L，最优土水比为100g/L。准二级动力学模型很好地拟合吸附动力学实验数据，升温有利于黄土对酸性老窑水中污染物的吸附。此外，黄土对酸性老窑水中污染物Fe、Mn、Zn三种金属离子表现出明显的选择吸附特性，吸附顺序为Fe>Zn>Mn。利用XRD、FTIR和SEM仪器对吸附硫酸盐前后的黄土进行了扫描分析，表明黄土对SO₄ ^2-的吸附主要是马兰黄土中的方解石与酸性老窑水发生反应形成石膏，附着在黄土表面；金属Fe、Mn、Zn形成氢氧化物沉淀吸附在黄土表面。

3.2、通过土柱实验，分析了不同渗透系数条件下黄土处理酸性老窑水的动态吸附规律，结果表明黄土剂量是影响酸性老窑水中SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn去除率主要因素，黄土剂量越大，有效去除SO₄ ^2-、Fe、Mn、Zn的时间越久。黄土对煤矿酸性废水中的酸的处理效果显著,且酸的环境容量很高。

3.3、国内对矿井水以及采空区积水研究较多，而对酸性老窑水的研究较少，因为老窑水一般比较缺乏足够的资料，没有依据可以遵循，在我国西北部地区，厚黄土覆盖区占煤矿开采面积的60%以上，主要分布在山西、陕西、甘肃、宁夏、内蒙和河南的大部分矿区。黄土中富含碳酸盐和钙结核, 具有比表面积大、吸附性强、疏松多孔和极易渗水等特点。山西省丰富的黄土资源为处理煤矿酸性老窑水提供了必要的物质基础。

综上所述，尽管国内外学者在AMD的形成机制、AMD的吸附迁移规律和AMD的治理基础理论研究方面有所成就，但仍有许多理论问题需要深入研究。本发明对于揭示某地区山底河流域闭坑煤矿区酸性老窑水的产生，掌握酸性老窑水主要污染物的迁移转化规律，明确PRB系统协同材料对酸性老窑水的修复功能是非常必要的。研究成果对泉域“酸性老窑水”的修复治理，减少污废水的排放，增加可用水资源量，具有良好的资源环境效益。

以上所述仅是对本发明的较佳实施实例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施实例所做的任何简单修改、等同变化，均属本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种酸性老窑水修复方法，其特征在于：采用吸附动力学方法，具体为，先将风干后的第四系上更新统马兰组黄土置于105℃烘箱中24h至恒重，然后过200目筛，将过筛后的黄土存储备用；每升酸性老窑水中添加第四系上更新统马兰组黄土25~200g，在温度25~45℃下振荡，振荡速度为200r/min，振荡时间为10~60min，即可处理酸性老窑水。

2.根据权利要求1所述的酸性老窑水修复方法，其特征在于：每升酸性老窑水中添加第四系上更新统马兰组黄土100g。

3.根据权利要求1所述的酸性老窑水修复方法，其特征在于：酸性老窑水中Mn和Zn浓度分别小于44.47mg/L和11.888mg/L。

4.一种酸性老窑水修复方法，其特征在于：选取土柱，土柱底部铺设2cm厚的石英砂，然后分段将风干的土样填装于土柱内压实，土样填装完成后在其上部铺设2cm厚的石英砂，对酸性老窑水进行淋滤处理即可。

5.根据权利要求4所述的酸性老窑水修复方法，其特征在于：所述土样中第四系上更新统马兰组黄土和砂子的比例为1:0~0.4。

6.根据权利要求5所述的酸性老窑水修复方法，其特征在于：砂子的粒径为0.5~1mm。

7.根据权利要求6所述的酸性老窑水修复方法，其特征在于：石英砂的粒径为1~2mm。

8.根据权利要求4所述的酸性老窑水修复方法，其特征在于：酸性老窑水中Mn和Zn浓度分别小于44.47mg/L和11.888mg/L。