Barton, C. D., & Karathanasis, A. D. (1997). Aerobic and anaerobic metal attenuation processes in a constructed wetland treating acid mine drainage. In AAPG Eastern Section and the Society for Organic Petrology joint meeting; abstracts (1545). 81: AAPG Bulletin.
Abstract: The use of constructed wetlands for acid mine drainage amelioration has become a popular alternative to conventional treatment methods, however, the metal attenuation processes of these systems are poorly understood. Precipitates from biotic and abiotic zones of a staged constructed wetland treating high metal load (approx. equal to 1000 mg L (super -1) ) and low pH (approx. 3.0) acid mine drainage were characterized by chemical dissolution, x-ray diffraction, thermal analysis and scanning electron microscopy. Characterization of abiotic/aerobic zones within the treatment system suggest the presence of crystalline iron oxides and hydroxides such as hematite, lepidocrocite, goethite, and jarosite. At the air/water interface of initial abiotic treatment zones, SO (sub 4) /Fe ratios were low enough (<2.0) for the formation of jarosite and goethite, but as the ratio increased due to treatment and subsequent reductions in iron concentration, jarosite was transformed to other Fe-oxyhydroxysulfates and goethite formation was inhibited. In addition, elevated pH conditions occurring in the later stages of treatment promoted the formation of amorphous iron oxyhydroxides. Biotic wetland cell substrate characterizations suggest the presence of amorphous iron minerals such as ferrihydrite and Fe(OH) (sub 3) . Apparently, high Fe (super 3+) activity, low Eh and low oxygen diffusion rates in the anaerobic subsurface environment inhibit the kinetics of crystalline iron precipitation. Some goethite, lepidocrocite and hematite, however, were observed near the surface in biotic areas and are most likely attributable to increased oxygen levels from surface aeration and/or oxygen transport by plant roots. Alkalinity generation from limestone dissolution within the substrate and bacterially mediated sulfate reduction also has a significant role on the mineral retention process. The formation of gypsum, rhodochrocite and siderite are by-products of alkalinity generating reactions in this system and may have an impact on S, Mn, and Fe solubility controls. Moreover, the buffering of acidity through excess alkalinity appears to facilitate the precipitation and retention of metals within the system.
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Stewart, D., Norman, T., Cordery-Cotter, S., Kleiner, R., Sweeney, E., & Nelson, J. D. (1997). Utilization of a ceramic membrane for acid mine drainage treatment. Tailings and Mine Waste '97, , 453–460.
Abstract: BASX Systems LLC has developed a treatment system based on ceramic membranes for the removal of heavy metals from an acid mine drainage stream. This stream also contained volatile organic compounds that were required to be removed prior to discharge to a Colorado mountain stream. The removal of heavy metals was greater than 99% in most cases. A decrease of 30% in chemicals required for treatment and a reduction by more than 75% in labor over a competing technology were achieved. These decreases were obtained for operating temperatures of less than 5 degrees C. This system of ceramic microfiltration is capable of treating many different types of acid mine waste streams for heavy metals removal.
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Noss, R. R., Crago, R. W., Gable, J., Kerber, B., & Mafi, S. (1997). Use of flue gas desulfurization sludge in abandoned mine land reclamation.
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Godard, M. (1997). Principes d'exhaure et de traitement des eaux chargees aux houilleres du bassin de Lorraine. Darstellung der Verfahren zur Wasserhaltung und zur Wasseraufbereitung in den Steinkohlengruben des Lothringer Beckens. Draining principles and treatment of water used in the Lorraine mining basin. Mines et Carrieres, (Feb), 42–45.
Abstract: Im lothringischen Steinkohlenbergbau werden bis 3 m(exp 3)/min Wasser bei den Gewinnungsarbeiten zur Staubbekämpfung benötigt, die anschließend einer mehrstufigen Wasseraufbereitung zugeführt werden müssen. Die Abscheidung der Feststoffe aus dem Grubenwasser erfolgt teilweise in der Nähe der Gewinnungsbereiche in untertägigen Absetzbecken. Die dort anfallenden Schlämme werden in Zyklonieranlagen entwässert und als Versatzmaterial verwendet. Die so gereinigten Wässer werden der Hauptwasserhaltung zugeführt. In den meisten Fällen ist eine derartige Reinigung der Abwässer im Vorortbereich jedoch nicht möglich, und die mit Feststoffen belasteten Wässer müssen dann durch Schlammpumpen (leistungsfähige Kolbenpumpen) zu zentralen untertägigen Absetzbecken gefördert werden, wo sich die Schlämme absetzen und die geklärten Wässer der Wasserhaltung zugeführt werden. Es werden die unterschiedlichen Verfahren zur Behandlung der Schlämme aus den Absetzbecken beschrieben. Im Rahmen einer Rekonstruktion wurden die ursprünglich vorhandenen 43 Kreiselpumpen zur Schlammförderung (installierte Leistung von 2365 kW) durch 3 leistungsfähige Kolbenpumpen (installierte Leistung 960 kW) ersetzt, was sich günstig auf die Kosten auswirkte. Die von der Hauptwasserhaltung gehobenen Grubenwässer werden im Übertagebereich nochmals in Absetzbecken geklärt bzw. in einer neuen Zyklonanlage gereinigt.
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Eriksson, P. K., Lien, L. A., Green, D. H., & Kyburz, M. (1997). Nanofiltration für die Aufkonzentrierung von Kupfersulfat von Auslaugewässern und die Rückgewinnung von Schwefelsäure. In 6. Aachener Membran Kolloquium, Preprints, Aachen, DE, 3. 5. Mar, 1997 (pp. 113–121).
Abstract: In einem US-amerikanischen Minenbetrieb fallen bei der Auslaugung von Abraum zur Gewinnung von Restkupfer Abwässer an, die höhere Konzentrationen aufweisen als für Abwässer erlaubt ist. Eine bislang angewandte chemische Fällung erforderte erhebliche Kosten. Mit der Nanofiltration (NF), verbunden mit einer Biomasse-Adsorptionsstufe, erhält man ein weniger problematisches Abwasser, das direkt eingeleitet werden darf. Dieses Wasser kann im Betrieb sogar als Frischwasser dort eingesetzt werden, wo höhere Anteile an Silikaten toleriert werden können. Ein weiterer Vorteil der NF-Technik ist die Aufkonzentration der Metallsalze und die Rückgewinnung von Schwefelsäure. Kupfer liegt z.B. nach der ersten Stufe in solcher Konzentration vor, daß die Extraktionskapazität der existierenden Anlage stark erhöht wird. Die Nanofiltration ist ein Membranprozeß, bei dem Membranen mit Porengrößen von ca. 1 nm eingesetzt werden. Die Porengröße ist kleiner als bei Ultrafiltrationsverfahren und nur wenig größer als bei Umkehrosmosemembranen. Gearbeitet wird mit dem Prinzip der Queranströmung (Crossflow). Zur Entfernung der relativ geringen Anteile an Schwermetallen wird zusätzlich eine Biomasse-Kolonne eingesetzt. Beschrieben wird der Aufbau bzw. das Fließschema einer Pilotanlage. Untersuchungen mit dieser Anlage bestätigten die Wirksamkeit der NF- Abwasserbehandlung mit anschließender Adsorption an Biomasse. Die zugeführten Chemikalien bestehen lediglich aus relativ harmlosen Stoffen wie Entkrustungsmittel und Soda. Das Entkrustungsmittel wird benötigt, um Ablagerungen von Anorganika auf den Membranen zu verhindern. Das Soda neutralisiert das aufbereitete Wasser. Beide Chemikalien verhalten sich im Prozeß ansonsten neutral. Hauptsächliche Ausgaben entstehen für Kapitalkosten. Betriebskosten entstehen für den Membranersatz und die Energie. Die Versuchsresultate und Erkenntnisse aus den Versuchen konnten weitgehend für die Auslegung einer NF-Anlage in einer Kupfermine in Mexiko übernommen werden, die im Frühjahr 1997 in Betrieb genommen werden soll.
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