连续碱度生产系统（SAPS）

SAPS概述

逐次碱度产生系统（SAPS）收集酸性矿山排水（AMD）的水，将其存储内的容纳结构垂直，并允许所存储的水柱通过有机材料和石灰石的层推AMD水的流体静压力。有机材料（蘑菇堆肥）的浓缩层复制发生在堆肥湿地的自然化学和物理过程。堆肥层之下的石灰石层增加碱度。然后金属离子，包括铁，铝，锰，和其他人可以从AMD水沉淀。垂直流动系统在水平流系统的一个优点是静水压头提供了一种自清洁的副作用 - 金属沉积物并不像可能堵塞排出管线，特别是如果添加适当的设计特征。

水化学基础知识

金属离子和pH值。金属硫化物暴露导致在释放游离氢（和金属离子）到从矿井或采矿废物排出的水的化学反应，从而降低水的PH值。当水的pH值降低，变得更加酸性时，在吐水的金属离子趋于保留在溶液中。当不经处理从排出含有高浓度的金属离子和/或在pH值低的采矿作业水可以非常有害于周围环境中。

上面找到一个连续碱度生产系统（SAPS）从宾夕法尼亚州中部的一个煤矿接收放电。的水的pH值低于3.5，铁含量高于100mg / L，以及约45毫克/升的铝含量。注意三价铁已经在中下落管附近的岩石沉淀。

碱性和酸性。碱度是酸度的相反，表示水样与氢离子[像那些由金属硫化物的化学反应在酸性矿山排水（AMD）水发布]和中和酸度反应的能力。一旦水和pH值的碱度增加，废水流中的金属离子，可以从溶液中更容易除去。AMD水具有特别高的浓度的金属离子的，并且还具有较低的pH值比最典型的雨水流 - 之间3和5是未经处理的水AMD常见的pH范围。

传统系统面临的挑战

考虑到流速，pH水平，和酸性矿山排水的金属离子浓度呈现给一个给定的处理过程（AMD）的水，实现可挑战所需的期望的酸度及金属离子的减少。状横流缺氧石灰石漏极（限期任用）传统碱度生产系统被构造成类似于法国漏极。它们不是在处理高浓度的酸和AMD水内的典型的高铝和三价铁的水平有效。限期任用被设计成添加碱度但不去除金属离子，所以流出的堵塞是常见的。堆肥湿地是有效的，但需要大量的土地面积和高保留时间，以达到理想的效果。连续碱度生产系统（SAPS）结合了这两种技术，并且允许与更多的合理的处理时间和物理区域津贴更大酸度降低。

上述发现相同的SAPS单元排水维护。显示的堆肥层将被移除和替换。堆肥下面的石灰石层将被替换。

基本的设计和施工

连续的产碱系统(SAPS)可以在地下聚乙烯罐或类似于化粪池、新挖掘或翻新表面蓄水池的混凝土拱顶内建造。大约2 ' -4 '的石灰石被放置在容器结构的底部。在这层石灰岩的正上方是6“- 12”层的有机材料，通常由用过的蘑菇堆肥组成(即，是一种有机培养基，由肥料和稻草等材料组成，在蘑菇栽培过程中进行了消毒)。在SAPS使用过程中，石灰石和堆肥层保持分离和分层:不需要过滤织物或滤网来保持这些层的位置。在处理过程中，酸性矿井排水(AMD)水的标称3' -4 '层通常保持在堆肥层之上。

The compost layer’s purpose is to prepare an anoxic environment created by the high biochemical oxygen (BOD) demand of the compost material and to filter some precipitates (iron sulfide, for one) that will adhere to the compost material as the acid mine drainage (AMD) water transitions to the anaerobic zone of the compost. The limestone layer beneath increases alkalinity and raises pH levels – the anaerobic environment created by the compost above aids in the production of carbonate alkalinity as the limestone dissolves. These physical and chemical processes are required in succession to treat the AMD water efficiently, increase the water’s pH, and precipitate the targeted metal ions from the waste stream when exposed to oxygen.

上面找到SAPS单位在东海岸的电力公司。这个池塘接收与3.5和4之间的初始pH值，以每分钟110加仑速率从一个废弃粉煤灰填埋泵送地下水。

穿孔的PVC管道和冲洗阀被安装在整个壳结构不同区域来绘制关闭（或旁路，当需要时）处理过的水在从SAPS期望点。管线配置构造以允许可预见的重力流率，并从SAPS。

每个SAPS最多可处理300毫克/升的酸度。如果有必要，可将SAPS罐或密封结构串联布置，以处理酸度较高的AMD水。例如，总酸度为1000mg /l的AMD水可以用三到四个SAPS系列容器进行处理。

除了核心的关键部件—含有堆肥和石灰石层的SAPS控制单元—管道、沉淀池和曝气溢洪道也可能被推荐，这取决于AMD的水流速度和特定地点的化学成分。

削弱了操作细节

酸性矿山排水（AMD）的水截获在大多数情况下，点源排放。在AMD水表现为渗流整个像山坡一个更宽的区域，偶尔的情况下，沟槽可以在山的基部被构造成收集AMD水，然后将其提供给连续的碱度产生系统（SAPS）单元。需要提前SAPS设计的AMD水的分析，但也有出现，由于基本的水化学许多一致性。

铝移除。当pH值达到5.0(或更高)时，铝会从水中析出。因此，一个SAPS设计的一部分，设想处理高铝含量将是冲洗AMD水从SAPS。

在这个阶段，由专为处理铝污染而设计的污水收集系统所产生的污水会被分流至沉淀池。惰性的铝元素会在池塘底部沉淀成一层沉淀物。未来SAPS的一个潜在好处是从沉淀池中回收铝;由于经济规模的原因，这种复苏还没有达到市场化，但研究仍在继续。

上面找到SAPS单位正在兴建附近的雪鞋，宾夕法尼亚州。每分钟70加仑该单元被设计成手柄流动。该PVC暗渠系统具有石灰石床，将被覆盖有另一3' 石灰石（在背景中可见）。蘑菇堆肥将被放置在石灰岩层的顶部。

除铁。铁(Fe)将倾向于保持在溶液中二价铁(Fe + 2)在厌氧环境中较低的pH值(或“减少环境”),比如那些在地下地下水流动或酸性矿水排水(AMD)水转换通过堆肥层内连续alkalinity-producing系统(SAPS)控制。当AMD的水暴露在环境空气中，溶液中的亚铁会氧化并转变为更稳定的、不溶性的铁(Fe+3)铁。SAPS设计可能包括一个抛石溢洪道，用于处理SAPS容器下游的污水。这个步骤氧化AMD的水并从中沉淀铁，用典型的铁锈色来着色。

其他金属切削。锰的行为类似于铁。它趋向于保留在水溶液中没有氧气并且具有低的pH值。因此，连续的碱度产生系统（SAPS）工艺是在（铁和铝已经被移除之后，）由水和现在也被采用的一些SAPS处理含有各种金属污染物酸性矿山排水（AMD）水中除去锰有效从美国西部贵金属矿。

由网站所有者所期望的或所要求的监管机构SAPS进水和出水的化学和pH性质经常进行实验室试验。经常性的堆肥和石灰岩层，管道和阀门的检查和维护过许多个月的间隔，建议根据场地条件和流速。一个SAPS可以多年使用堆肥和石灰岩层的最小补货操作，实现低运营成本。与此相反，许多传统的AMD水处理工艺的需要涉及氢氧化钠，碳酸钠，或熟石灰更昂贵的化学溶液。

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Eric McCleary是一位生物学家和水处理专家Greenhorne和奥马拉。他开发了SAPS，目前正致力于实施SAPS，除处理与煤和其他矿山相关的水域外，还处理美国西部天然气井和金属矿山的压裂水。