Điều Trị Thụ Động Nước Thải Mỏ Circumneutral Từ Đường Hầm Mỏ St. Louis, Rico CO: Phần 2—Nghiên Cứu Thí Điểm Dòng Sinh Học Theo Đứng

International journal of mine water - Tập 41 - Trang 871-885 - 2022
Daniel M. Dean1, James R. Fricke1, Arthur C. Riese2, Terry J. Moore3, Anthony R. Brown3
1Resource Environmental Consultants Inc, Midvale, USA
2EnSci Inc, Cherry Hills Village, USA
3Atlantic Richfield Company, Houston, USA

Tóm tắt

Đây là bài thứ hai trong ba bài báo liên quan đến nước thải mỏ mang kim loại từ khu vực mỏ Rico-Argentine không hoạt động, nằm ở độ cao khoảng 2740 m (9000 feet) trong dãy núi San Juan tại tây nam Colorado. Bài báo này đánh giá hai năm điều trị nước thải mỏ bằng hệ thống thụ động, bao gồm một tế bào sinh học kỹ thuật chảy thẳng đứng. Đường hầm St. Louis (SLT) bị sập xả nước mỏ có tính chất circumneutral từ nhiều nguồn khác nhau, chứa nồng độ cao các kim loại Cd, Cu, Fe, Mn, Zn. Một hệ thống điều trị thụ động theo dòng chảy trọng lực quy mô thí nghiệm với công suất 114 L/phút (30 gpm) đã được lắp đặt, bao gồm một bể lắng (sử dụng việc thêm chất đông tụ để cải thiện hiệu suất lắng của các chất rắn lơ lửng), một bể phản ứng sinh học giảm sulfate kỵ khí, và một thác khí để xử lý nước thải. Hệ thống điều trị đã đạt được các mục tiêu điều trị cho Cd, Cu, Fe, và Pb nhìn chung. Nồng độ ZnS ở pha nano trong nước thải của hệ thống đã làm giảm tần suất đạt được các mục tiêu điều trị tổng Zn của dự án. Mức giảm Mn cao bất ngờ được ghi nhận ở cả bể phản ứng sinh học kỵ khí và thác khí. Các biến động theo mùa lớn về nồng độ kim loại trong nước vào và pH đã đặt ra thách thức lớn nhất trong việc quản lý hiệu suất của hệ thống.

Từ khóa

#nước thải mỏ #điều trị thụ động #kim loại #Rico-Argentine #St. Louis Tunnel #bioreactor kỵ khí #hiệu suất hệ thống

Tài liệu tham khảo

Brookens AM, Schmidt TW, Branch WL (2000) The effectiveness of utilizing passive treatment systems for leachate discharges in western Maryland. Presented at the American Soc for Surface Mining and Reclamation(ASMR) 17th Annual Meeting Canty M, Hiebert R, Harrington-Baker MA, Bless D (2001) Innovative, in situ use of sulfate reducing bacteria to remove heavy metals from acid mine drainage. In: Proc, 2001 International Containment and Remediation Technology Conf and Exhibition. doi:10.1.1.549.4790&rep=rep1&type=pdf CDPHE (Colorado Dept of Public Health and Environment) (2017) Water Quality Control Commission. Regulation No. 31 - The basic standards and methodologies for surface water, 5 CCR 1002–31. December 28, 2020. https://www.colorado.gov/pacific/sites/default/files/31_2017-03.pdf Doshi SM (2006) Bioremediation of acid mine drainage using sulfate-reducing bacteria. U.S. Environmental Protection Agency, Office of Solid Waste and Emergency Response, Office of Superfund Remediation and Technology Innovation Figueroa L, Seyler J, Wildeman T (2004) Characterization of organic substrates used for anaerobic bioremediation of mining impacted waters. In: Jarvis A (ed) Proc, International Mine Water Assoc Conf, pp 43–52 Gammons CH, Frandsen AK (2001) Fate and transport of metals in H2S-rich waters at a treatment wetland. Geochem Trans. https://doi.org/10.1186/1467-4866-2-1 Gammons CH, Mulholland TP, Frandsen AK (2000) A comparison of filtered vs unfiltered metal concentrations in treatment wetlands. Mine Water Environ 19:111–123 Gusek JJ, Wildeman TR, Miller A, Fricke J (1998) The challenges of designing, permitting and building a 1,200 gpm passive bioreactor for metal mine drainage, West Fork Mine, MO. In: 15th Annual Meeting, American Soc of Surface Mining, Reclamation (ASSMR). https://doi.org/10.21000/JASMR98010203 Hagerty P, Figueroa L, Fricke J (2011) The effect of substrate particle size on sulfate reduction treatment efficiency of mining influenced water. Soc of Mining Metallurgy and Exploration (SME) Annual Meeting, Denver, CO Hedin RS, Nairn RW, Kleinmann RLP (1994) Passive treatment of coal mine drainage, USDI Bureau of Mines IC 9389, Pittsburgh Huntsman BE, Solch JB, Porter MD (1978) Utilization of a sphagnum species dominated bog for coal acid mine drainage abatement. Abstracts, 91st Annual Meeting Geologic Soc America, 10(7): 426 Jarvis A, Gandy C, Bailey M, Davis J, Orme P, Malley J, Potter H, Moorhouse A (2015) Metal removal and secondary contamination in a passive metal mine drainage treatment system. In: Proceedings 10th international conference on acid rock drainage (ICARD) and IMWA annual conference, April 21-24, Santiago, Chile Johnson DB, Hallberg KB (2002) Pitfalls of passive mine water treatment. Rev Environ Sci Biotechnol 1:335–343 Kleinmann, RLP (1991) Biological treatment of mine water—an overview. In: Proc, 2nd ICARD, pp 27–42 Lefèvre E, Pereyra LP, Hiibel SR, Perrault EM, De Long SK, Reardon KF, Pruden A (2013) Molecular assessment of the sensitivity of sulfate-reducing microbial communities remediating mine drainage to aerobic stress. Water Res 47(14):5316–5325 Lewis-Russ A, Riese AC, Moore TJ, Brown AR (2022) Passive treatment of circumneutral mine drainage from the St Louis Mine Tunnel, Rico CO: part 1—case study: characteristics of the mine drainage. Mine Water Environ 41, in this issue Luther GW III, Findlay AJ, MacDonald DJ, Owings SM, Hanson TE, Beinart RA, Girguis PR (2011) Thermodynamics and kinetics of sulfide oxidation by oxygen: a look at inorganically controlled reactions and biologically mediated processes in the environment. Front Microbiol 2:62. https://doi.org/10.3389/fmicb.2011.00062 Nairn B, Hedin RS (1993) Contaminant removal capabilities of wetlands constructed to treat coal mine drainage. In: Moshiri GA (ed) Constructed wetlands for water quality improvement. CRC Press, Boco Raton, pp 187–195 Neculita C, Zagury G, Bussière B (2007) Passive treatment of acid mine drainage in bioreactors using sulphate-reducing bacteria: critical review and research needs. J Environ Qual 36:1–16 Postgate JR (1984) The sulfate-reducing bacteria, 2nd edn. Cambridge Univ Press, Cambridge Sánchez-Andrea I, Stams AJM, Hedrich S, Nancucheo I, Johnson DB (2014) Desulfosporosinus acididurans sp. nov.: an acidophilic sulfate-reducing bacterium isolated from acidic sediments. Extremophiles 19:39–47 Sobolewski A, Riese AC, Moore TJ, and Brown AR (2022) Passive treatment of circumneutral mine drainage from the St Louis Mine Tunnel, Rico CO: part 3—horizontal wetlands treatment train pilot study. Mine Water Environ 41, in this issue TU Delft (2010) Aeration and gas stripping. Delft Univ of Technology OpenCourseWare, January 2010 U.S. EPA (1994) Method 200.8: Determination of trace elements in waters and wastes by inductively coupled-mass spectroscopy. Revision 5.4, U.S. EPA, Cincinnati Utgikar VP, Chen BY, Chaudhary N, Tabak HH, Haines JR (2001) Acute toxicity of heavy metals to acetate-utilizing mixed cultures of sulfate-reducing bacteria: EC50 and EC100. Environ Toxicol Chem 20(12):2662–2669 Utgikar VP, Harmon SM, Chaudhary N, Tabak HH, Govind R, Haines JR (2002) Inhibition of sulfate-reducing bacteria by metals sulfide formation in bioremediation of acid mine drainage. Environ Toxicol 17(1):40–48 Watzlaf GR, Schroeder KT, Kairies C (2000) Long-term performance of alkalinity-producing passive systems for the treatment of mine drainage. Presented at the American Society for Surface Mining and Reclamation 17th Annual Meeting. https://doi.org/10.21000/JASMR00010262 Widdel F (1988) Microbiology and ecology of sulfate- and sulfur-reducing bacteria. In: Zehnder AKB (ed) Biology of anaerobic microorganisms. John Wiley & Sons, New York, pp 469–586 Wieder RK, Lang GE (1982) Modification of acid mine drainage in a freshwater wetland. In: Behling RE (ed) Proc, Symp on Wetlands of the Unglaciated Appalachian region. West Virginia Univ Press, pp 43–53