多维度协同管理酸性矿井排水：构建连接污染控制与资源循环的闭环技术体系

《Journal of Water Process Engineering》：Multidimensional synergistic management of acid mine drainage: Constructing closed-loop technological systems bridging contamination control and resource circulation

酸性矿井水（AMD）污染治理从传统末端控制转向资源回收与综合管理，构建了“污染控制-资源回收-生态修复”三联技术体系，系统分析了物理化学法、生物修复及新型功能材料协同作用机制，提出智能监测与功能材料开发为未来方向，并探讨政策支持与工程应用瓶颈。

　　

庄马|周丽红|王森|朱帅|赵泽泽|李蓉|王彤彤|郭红红

中国四川省成都市成都理工大学，610059

摘要

酸性矿井排水（AMD）作为采矿活动中产生的典型污染物，由于其独特的物理化学性质，对生态环境构成了严重威胁。本文系统回顾了AMD处理领域的最新研究进展，重点关注从传统处理技术向综合资源回收和全面管理模式的转变。在循环经济原则的指导下，构建了一个涵盖“污染控制-资源回收-生态修复”三部分的技术体系，并详细分析了物理化学处理、生物修复以及新型功能材料应用等关键技术的协同机制。文章深入探讨了选择性吸附、膜分离和生物电化学系统等先进技术在AMD处理中的原理和有效性，同时概述了多技术耦合系统的优化路径。此外，还分析了实际应用中存在的挑战，包括水质复杂性和运行稳定性问题，并探讨了未来的发展方向，如智能监测和新功能材料的研究。本综述突出了AMD处理技术中的创新和实际应用。

部分摘录

关键词

酸性矿井排水

资源回收

水回收

循环经济

可持续采矿

AMD的污染特性

AMD具有独特的物理化学性质，这些性质表现为多维度环境压力因素的协同作用。其主要污染特性可归纳如下：

首先，极高的酸度是AMD最显著的特征，pH值通常低于4.0，在极端情况下可能降至1.5以下。这是由于硫化物矿物在氧化条件下的非均相反应所致[14]。氧气、水等因素的综合作用导致了这一现象。

技术进展与范式转变

AMD处理框架已经从“末端控制”向“循环再生”发生了革命性的转变。

先进功能材料在AMD治理中的应用

有效的AMD处理不仅对环境保护至关重要，而且在资源回收和可持续利用方面也发挥着重要作用。功能材料的最新进展为AMD治理开辟了新的技术途径。本节系统介绍了先进材料的创新应用，包括：纳米材料：合成和功能化的进展；磁性纳米吸附剂：提高重金属捕获和分离能力；MOFs（金属有机框架）：定制化应用

多技术耦合系统在AMD协同治理中的创新

AMD的处理范式已经发生了根本性的转变，从传统的污染控制发展为闭环资源循环管理。这一转变推动了集成式多技术耦合系统的出现，这些系统旨在通过协同作用应对AMD复杂的成分变化。如图4a所示的处理流程图所体现的，这些系统功能上整合了先进的生物技术和电化学技术

资源回收技术路径

在AMD处理领域，资源回收已成为推动绿色转型和可持续发展的核心主题。本研究致力于建立一套全面的AMD管理资源回收技术体系，整合了金属回收、废水处理和清洁能源联产等关键技术路径。该体系旨在实现污染控制和资源回收的双重目标，最终形成闭环管理

技术转型瓶颈与突破方向

AMD处理技术的转化和应用面临诸多工程挑战和科学障碍，需要系统性突破才能实现大规模应用和高效运行。主要瓶颈在于矿井废水的复杂成分与处理技术的通用性之间的不匹配。实验室条件通常针对受控的单种或低浓度污染物系统进行实验，无法完全反映实际情况

治理体系重构建议

在政策层面，政府应实施全面的政策体系，包括鼓励技术研发、支持工程应用以及保障市场采纳的措施。可以通过专用资金、税收优惠和绿色信贷等金融工具降低企业创新的财务障碍和市场风险[148]。同时，必须建立严格的技术准入和评估机制以确保

结论

AMD的处理是矿产资源开发与生态环境保护之间的关键纽带，是推动采矿行业向可持续发展迈进的核心挑战。本文系统回顾了AMD管理范式的战略演变，从被动的末端处理发展为积极的资源循环利用，构建了一个以“污染控制-资源回收”为中心的多维度协同处理技术体系

CRediT作者贡献声明

庄马：概念构思。周丽红：形式分析。王森：方法论。朱帅：方法论。赵泽泽：概念构思。李蓉：方法论。王彤彤：概念构思。郭红红：数据整理、概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号52300012）和中国博士后科学基金（项目编号2024T170699）的资助。