矿山酸性废水(Acid mine drainage,AMD)具有水量大、pH低、含有毒金属离子的特点,对生态环境和人类健康造成严重的危害。采用天然材料石灰石构建沟(床)处理AMD,能有效克服石灰中和污泥量大、“碱+絮凝剂”运行费用高的不足,体现了矿山生态治理的理念。然而,影响石灰石沟(床)应用的主要难题是沟(床)堵塞和石灰石表面的包膜问题。湖南是矿业大省,且石灰石分布广泛,开展石灰石处理AMD的相关研究既有理论价值,也具实际意义。论文采用室内静态试验,研究石灰石粒径、金属离子初始浓度、初始pH和温度对于石灰石去除AMD中金属离子(Fe、Mn、Zn、Pb、Cd)以及酸度的影响,结果表明,石灰石粒径和初始pH对处理效果的影响最大,研究成果如下:(1)当石灰石粒径由0.5cm到5cm时,石灰石对AMD的处理效果明显减弱,且粒径为0.5cm和1cm的废水处理效果较为接近,明显优于3cm和5cm,说明当颗粒足够小时,改变粒径对处理效果影响不大。(2)当AMD金属离子初始浓度降低时,石灰石对AMD的处理效果增强。在试验前5min,高初始浓度和低初始浓度的各金属离子去除率相差一倍以上,表明金属离子浓度越高,AMD的处理难度越大。在高金属离子浓度尤其是高铁浓度的酸性环境下,石灰石表面容易形成包膜,阻碍石灰石溶解释碱。(3)当AMD初始pH由2到5时,石灰石对AMD的处理效果显著提升。初始pH越低,石灰石对重金属离子的吸附效果越差,且溶液pH越低,包膜越容易生成,对石灰石继续溶解造成阻碍。(4)当温度由5℃到30℃时,石灰石对AMD的处理效果略有提升。石灰石对金属离子的吸附过程是吸热过程,反应自发进行,高温促进石灰石的吸附行为,也表明石灰石沟夏季比冬季的处理能力要好。在静态试验成果的基础上,采用石灰石沟动态试验,研究水流速度对沉淀物沉降的影响,以尝试解决石灰石沟堵塞和石灰石表面包膜问题。研究成果如下:(1)当流速较小时,石灰石沟中堵塞问题较为严重,当流速达到0.0215m/s时,水流可顺利带走水中生成的沉淀物,有效的解决石灰石沟的堵塞问题。(2)当流速达到0.2785m/s时,石灰石沟中的沉淀物呈悬浮状态,同时大大促进了石灰石的表面冲刷,石灰石表面的包膜问题得到很大程度的改善,这是石灰石沟具备长期处理能力的关键。(3)当流速达到0.2785m/s时,石灰石沟对AMD中除Mn外的金属离子均有较好的去除效果,60min 后 Fe、Zn、Pb、Cd 的去除率分别为 70.54%、70.60%、96.50%、56.20%;120min后分别为99.25%、97.55%、96.50%、97.85%,均达到排放标准。但对Mn的去除效果不佳,60min时去除率仅为16.80%,120min时为43.50%,未达到排放标准,建议增加其他措施,如增大水力停留时间、升高系统pH。