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摘要
随着工业的迅速发展，矿产资源的需求也随之增加，采矿过程中产生的酸性矿山废水(Acid Mine Drainage, AMD)对周围环境具有严重危害性，可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier, PRB)通过下放置反应材料，利用自然水力梯度拦截污染羽流，该技术已成为有效处理AMD的手段之一。为研究PRB内化学反应堵塞对其处理效果的影响，搭建了规模为60 cm×15 cm×20 cm的箱体装置，模拟石灰石PRB处理AMD的过程；基于箱体实验得到的数据，并利用化学反应输运模型理论开发了一种新的地球化学算法，来描述PRB处理AMD过程中可能会发生的化学反应，最后通过MODFLOW和RT3D的耦合模拟并预测PRB有效处理污染物质的最大寿命。结果表明：(1)有效地模拟出了PRB中石灰石的酸性中和能力及其对酸性废水中总铁、Al3+的去除效果，并且很好地反映出PRB系统的化学堵塞过程；(2)模拟结果与实测值吻合程度较好。进口区域、中间区域以及出口区域3个不同位置处出水的pH实测值与预测值的最大误差分别为0.38、0.30和0.29,总铁质量浓度实测值与预测值的最大误差分别为1.570、0.102和0.124 mg/L,Al3+质量浓度实测值与预测值的最大误差分别为1.010、0.374和0.160 mg/L;(3)预测结果表明，该实验室规模的PRB装置在前30 d出水中的总铁和Al3+质量浓度最低，去除效果最好，且去除能力随着时间逐渐减弱。参照地下水质量标准限制，判断出该石灰石PRB能够有效处理总铁的最大寿命为132 d,有效处理Al3+的最大寿命为63 d。
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