Proposal and Testing of Multi-Step Process for Acid Mine Drainage Treatment

• Autorzy: Holub M. , Balintova M. , Pavlikova P.

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2018-02-25

Warianty tytułu

PL

Wieloetapowy proces oczyszczania kwaśnych wód z drenażu kopalni – propozycja i weryfikacja

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The mining represents one the most common human activities that fundamentally impact not only the country itself but also have adverse effects on the fauna, flora and human beings. The negative impacts also include acid mine drainage which is formed by the dissolution of products resulting from the oxidation (chemically and microbiologically mediated) of sulphide minerals, mainly pyrite or iron disulphide. According to stringent European Union effluent discharge regulations it is necessary to look into innovative technologies to remove considerable amount of effluent rather than discharging into surface water. Resulting from previous partial achievements, the article is focused on the combination of chemical precipitation, ion exchange and biosorption techniques for the acid mine drainage treatment. Concentrations of four different metal cations (copper, iron, manganese, aluminium) and sulphates were observed. First stage of treatment included chemical precipitation by combination of oxidation using 31% hydrogen peroxide and subsequent precipitation with 0.1 M sodium hydroxide. After the first stage, the ion exchange using two different exchangers (PUROLITE MB400 resin and AMBERLITE MB20 resin) took place. The last stage of the experiments was focused of the biosorption study. Low – cost sorbents included in this case natural non – modified peat “PEATSORB” and hemp shives in modified state. Overall, the best results were observed after combination of MB20 resin in the second stage and subsequent using of modified hemp shives in the third stage of the treatment.

PL

Górnictwo jest jedną z działalności człowieka, która ma zasadniczy wpływ na środowisko - faunę, florę i ludzi. Negatywne oddziaływania obejmują także kwaśne wody z drenażu kopalnianego, który powstaje w wyniku rozpuszczania produktów powstałych w wyniku utleniania (chemicznego i mikrobiologicznego) minerałów siarczkowych, głównie pirytu lub dwusiarczku żelaza. Zgodnie z rygorystycznymi przepisami Unii Europejskiej dotyczącymi zrzutu ścieków konieczne jest przyjrzenie się innowacyjnym technologiom, które pozwalają na usunięcie znacznych ilości ścieków, aby uniknąć odprowadzania ich do wód powierzchniowych. W artykule Autorzy skoncentrowali się na kombinacji technik wytrącania chemicznego, wymiany jonowej i biosorpcji. Badano stężenia czterech różnych kationów metali (miedzi, żelaza, manganu, glinu) i siarczanów. Pierwszy etap ługowania obejmował wytrącanie chemiczne przez połączenie utleniania przy użyciu 31% nadtlenku wodoru i następnie wytrącanie 0,1 M wodorotlenkiem sodu. Po pierwszym etapie prowadzono wymianę jonową za pomocą dwóch różnych wymienników (żywica PUROLITE MB400 i żywica AMBERLITE MB20). Ostatni etap eksperymentów skoncentrowano na badaniu biosorpcji. Niskokosztowe sorbenty obejmują w tym przypadku naturalne torfy niezmodyfikowane „PEATSORB” i zmodyfikowane łupiny konopi. Ogólnie najlepsze wyniki zaobserwowano po połączeniu żywicy MB20 w drugim etapie i zastosowaniu zmodyfikowanych łupin konopi w trzecim etapie.

Słowa kluczowe

EN

sorption; precipitation; ion-exchange; heavy metals; sulphates; acid mine drainage

PL

sorpcja; strącanie; wymiana jonowa; metale ciężkie; siarczany; Kwaśny Drenaż Kopalniany (AMD)

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 20, nr 2
• Strony: 201--206
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Holub M.

• Technical University of Kosice, Faculty of Civil Engineering, Laboratory of Excellent Research, Park Komenskeho 10A, 042 00 Kosice, Slovakia

autor

Balintova M.

• Technical University of Kosice, Faculty of Civil Engineering, Institute of Environmental Engineering, Vysokoskolska 4, 042 00 Kosice, Slovakia

autor

Pavlikova P.

• Technical University of Kosice, Faculty of Civil Engineering, Institute of Environmental Engineering, Vysokoskolska 4, 042 00 Kosice, Slovakia

Bibliografia

• 1. Wolkersdorfer, Ch. Water Management at Abandoned Flooded Underground Mines. Springer, 2008, 465 p. ISBN 978-3-540-77330-6.
• 2. Montero, S.I.C., Brimhall, G.H., Alpers, C.N., Swayze, G.A. Characterization of waste rock associated with acid drainage at the Penn Mine, California, by ground-based visible to shortwave infrared reflectance spectroscopy assisted by digital mapping. Chem. Geol., 215, 2005, p. 453–472.
• 3. Xie, X.H., Xiao, S.M., Liu, J.S. Microbial communities in acid mine drainage and their interaction with pyrite surface. Curr. Microbiol., 59, 2009, p. 71–77.
• 4. Johnson, D.B., Hallberg, K.B. The microbiology of acidic mine waters. Mini-review. Research in Microbiology, 154, 2003, p. 466–473.
• 5. Alakangas, L., Andersson, E., Mueller, S. Neutralization/prevencion of acid rock drainage using mixtures of alkaline by-products and sulfidic mine wastes. Environ. Sci. Pollut. Res., 20, 2013, p. 7907–7916.
• 6. Dabrowski, A., Hubicki, Z., Podkościelny, P., Robens, E. Selective removal of the heavy metal ions from waters and industrial wastewaters by ion-exchange method. Chemosphere, 56(2), 2004, p. 91–106.
• 7. Peng, Y-Z., Huang, Y-M., Yuan, D-X., Li, Y., Gong, Z-B. Rapid Analysis of Heavy Metals in Coastal Seawater Using Preconcentration with Precipitation/Co-precipitation on Membrane and Detection with X-Ray Fluorescence. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 40(6), 2012, p. 877–882.
• 8. Huang, Y-Ch., Koseoglu, S.S. Separation of heavy metals from industrial waste streams by membrane separation technology, Waste Management, 13(5-7), 1993, p. 481–501.
• 9. Fu, F., Wang, Q. Removal of heavy metal ions from wastewaters: a review. Journal of environmental management, 92(3), 2011, p. 407–418.
• 10. Brown, P.A., Gill, S.A., Allen, S.J. Metal removal from wastewater using peat. Wat. Res., 34(16), 2000, p. 3907–3916.
• 11. Dabrowski, A., Hubicki, Z., Podkościelny, P., Robens, E. Selective removal of the heavy metal ions from waters and industrial wastewaters by ion-exchange method. Chemosphere, 56, 2004, p. 91–106.
• 12. Silva, R., Cadorin, L., Rubio, J. Sulphate ions removal from an aqueous solution: I. Co-precipitation with hydrolysed aluminum-bearing salts. Minerals Engineering, 23, 2010, p. 1220–1226.
• 13. Lazaroff, N., Sigal, W., Wasserman, A., Iron Oxidation and Precipitation of Ferric Hydroxysulfates by Resting Thiobacillus ferrooxidans Cells. Appl. Environ. Microbiol., 43, 1982, p. 924–938.
• 14. Gossett, T., Trancart, J.-L., Thevenot, D.R. Batch metal removal by peat kinetics and thermodynamics. Water Research, 20(1), 1986, p. 21–26.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).