连续碱度生产系统（SAPS）

削弱了概述

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。

水化学基本知识

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。

上图为宾夕法尼亚州中部的一个煤矿连续的产碱系统(SAPS)。水的pH值低于3.5，铁含量高于100 mg/L，铝含量约为45 mg/L。注意在落水管附近的岩石上沉淀的三价铁。

碱度和酸度。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。

传统的系统的挑战

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。

上述发现排水维修同样的SAPS单元。所示的堆肥层将被移除和替换。堆肥下方的石灰石层将被替换。

基本设计和施工

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。

穿孔聚氯乙烯管道和冲洗阀安装在整个密封结构的各个区域，以便在需要时从SAPS中抽出(或旁路)处理过的水。管道流形的构造考虑了进出SAPS的重力流率。

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。

除了中央关键部件 - 与堆肥和石灰石层SAPS容纳单元 - 管道，沉淀池，通气溢洪道也可推荐的，这取决于在特定位点的AMD水流速和化学成分。

削弱了操作细节

酸性矿井水(AMD)作为点源排放常被截获。在偶然的情况下，AMD水出现渗透整个更广阔的地区，像一个山坡，沟可以建立在一个小山的基础上，收集AMD水，然后提供它到连续的碱液生产系统(SAPS)单元。在SAPS设计之前需要对AMD水进行分析，但是由于基本的水化学特性，会出现许多一致性。

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。

流出物冲洗在该阶段从专门设计用于治疗铝污染将被转移到沉淀池一个SAPS。惰性元素铝将整个池塘的底部沉降作为沉积物的层。未来SAP的一个潜在的好处是从沉淀池铝的回收;这种复苏还没有实现市场化，由于规模经济，但研究继续下去。

上图是在宾夕法尼亚州雪鞋附近正在建造的SAPS单元。这台机器的设计流量是每分钟70加仑。聚氯乙烯排水系统有一个石灰石床，将覆盖另一个3'的石灰石(可见的背景)。蘑菇堆肥将被放置在石灰石层的顶部。

铁去除。铁（Fe）将趋向于保持在溶液中作为亚铁铁（Fe + 2）中具有低pH的厌氧环境（或“还原环境”），诸如那些在地下地下水流动或当酸性矿山排水（AMD）水转变通过一个连续的碱度产生系统（SAPS）壳内堆肥层。当AMD水被暴露于周围空气，在溶液中的二价铁将氧化并转化成更稳定的，三价铁的不溶形式（FE + 3）铁。SAPS设计可以包括一个乱石溢洪道以处理从SAPS容纳流出物的下游。这个步骤从它增氧剂AMD水和沉淀铁，染色与典型的锈着色乱石。

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 & O ' mara。他开发的SAPS和和现在正在实施的SAPS除了从天然气井和金属矿处理压裂水在美国西部与煤炭和其他矿山相关水域。