矿山酸性废水处理系统及方法

457 编辑：中冶有色技术网来源：生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心

2024-11-01 16:27:04

权利要求

1.一种矿山酸性废水处理系统，其特征在于，包括：

沿酸性废水处理方向依次连通设置的配水井、多级反应滤池及排水沟，多级所述反应滤池以所述配水井为中心呈环形依次设置，所述排水沟呈环形设置于最后一级所述反应滤池的外圈;

其中，依靠废水自重流通过自然跌水曝气的方式进入所述配水井进行酸性废水的收集，并将废水均匀分配，多级所述反应滤池用于接收所述配水井分配后的废水，通过反应滤池高度差与折返式水流对所述废水进行多级过滤处理，所述排水沟用于接收经多级所述反应滤池过滤后的废水，并分离颗粒沉淀物后排出流入河道。

2.根据权利要求1所述的矿山酸性废水处理系统，其特征在于，所述配水井、多级所述反应滤池及所述排水沟之间均设置有可渗透反应墙，所述可渗透反应墙沿酸性废水处理方向依次交替设置有下出水口及溢流堰，以使所述废水呈折返式依次由所述配水井经多级所述反应滤池后流至所述排水沟。

3.根据权利要求2所述的矿山酸性废水处理系统，其特征在于，所述可渗透反应墙的高度沿酸性废水处理方向依次降低。

4.根据权利要求2所述的矿山酸性废水处理系统，其特征在于，所述溢流堰采用驼峰堰。

5.根据权利要求2所述的矿山酸性废水处理系统，其特征在于，所述可渗透反应墙上的下出水口沿所述可渗透反应墙周向呈对称均匀分布，以使废水的流向为双向平行流进入反应滤池。

6.根据权利要求5所述的矿山酸性废水处理系统，其特征在于，多级所述反应滤池内均充填碱性材料和天然矿物吸附滤料，所述排水沟内设置有过滤网。

7.根据权利要求6所述的矿山酸性废水处理系统，其特征在于，多级所述反应滤池沿废水处理方向依次为一级石英砂反应槽、二级石灰石反应槽及三级钢渣反应槽，且所述一级石英砂反应槽、所述二级石灰石反应槽及所述三级钢渣反应槽均通过有净化吸附材料的钢筋砼板将反应槽分为填料区与废水区，所述下出水口设置于所述钢筋砼板的下侧，所述钢筋砼板均匀布设有多个通孔。

8.根据权利要求7所述的矿山酸性废水处理系统，其特征在于，所述一级石英砂反应槽中的碱性材料和天然矿物吸附滤料为氢氧化铁改性沸石滤料、熟石灰颗粒与石英砂的混合载体，所述二级石灰石反应槽中的碱性材料和天然矿物吸附滤料为氢氧化铁改性沸石滤料、熟石灰颗粒与天然石灰石的混合载体，所述三级钢渣反应槽中的碱性材料和天然矿物吸附滤料为氢氧化铁改性沸石滤料、熟石灰颗粒与钢渣的混合载体。

9.根据权利要求1所述的矿山酸性废水处理系统，其特征在于，多级所述反应滤池的上侧均设置有人工好氧湿地，所述人工好氧湿地种植香蒲、菖蒲、芦苇中的一种或多种。

10.一种矿山酸性废水处理的方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的矿山酸性废水处理系统，所述方法包括以下步骤：

S10、首先，废水通过自然跌水曝气的方式进入配水井;

S20、流入配水井后的废水进行均匀分配后，呈曲流式依次经过多级所述反应滤池实现滤池内部的梯级pH调节;

S30、经过处理的废水汇聚于排水沟内，在重力与排水沟内过滤网双重作用下分离其中的颗粒沉淀物后排出流入河道。

说明书

技术领域

[0001]本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种矿山酸性废水处理系统及方法。

背景技术

[0002]矿山酸性废水(AMD)是含硫矿山开采过程中产生的矿洞涌水、选矿废水以及废渣渗滤液等各种废水的统称，具有较低pH、高浓度硫酸盐以及高含量重金属离子等特点。无主废弃矿山的矿洞及渣堆无任何防护措施，在常年降雨淋溶作用下，酸性矿山废水从矿洞和渣堆源源不断流出，直接进入地表水体，不仅影响地表水体的水质安全，而且会逐渐累积侵入周边土壤和地下水体，对周边生态环境造成极大的威胁，同时还会影响农产品安全和人体健康。其中，高含Fe离子的“磺水”在沟渠、河道絮凝沉淀，视觉感官极差，陕西安康白石河流域和贵州凯里鱼洞河流域矿山酸性“磺水”污染事件受到中央高度关注。

[0003]目前国内外针对AMD的治理技术一般可分为“主动治理”技术和“被动治理”技术。“主动治理”技术通过修建人工污水处理站，通过投加药剂、反滤膜等方式处理AMD，不仅建设运维成本高，占地面积大，还需要人员常驻运维管理，配备电力等基础设施，主要用于生产运营性矿山，对无主废弃矿山来说适用性较差。“被动治理”技术依靠自然的物理、地球化学和生物过程中和AMD的酸度并去除伴生污染物，其运行和维护成本较低且环境友好，常用的技术有反应滤池、人工湿地、微生物等。

[0004]反应滤池是一种代表性的被动式治理技术，依靠水流高差自流流经池体内填充的吸附材料，实现废水的高效净化处理，具有建设成本低、运营维护简便、治理效果较好、适应性强等特点。但在实际工程应用中，常规的反应滤池存在占地面积较大、停留时间短、处理工艺单一等问题，致使废水处理效果不及其他主动式处理技术。

[0005]本发明在充分吸纳常规反应滤池优点的基础上，进行了诸多优化设计，节省了占地面积、提高了水力停留时间、丰富了处理工艺环节，提升了废水的处理效率，扩大了适用场景，尤其适用于无主废弃矿山。

发明内容

[0006]本发明的目的在于提供一种矿山酸性废水处理系统及方法，以解决现有的污水处理设施占地面积大，投资成本高，适用范围有限的问题。

[0007]为了解决上述问题，本发明采取了如下技术方案：

[0008]一种矿山酸性废水处理系统，包括：

[0009]沿酸性废水处理方向依次连通设置的配水井、多级反应滤池及排水沟，多级所述反应滤池以所述配水井为中心呈环形依次设置，所述排水沟呈环形设置于最后一级所述反应滤池的外圈;

[0010]其中，依靠废水自重流通过自然跌水曝气的方式进入所述配水井进行酸性废水的收集，并将废水均匀分配，多级所述反应滤池用于接收所述配水井分配后的废水，通过反应滤池高度差与折返式水流对所述废水进行多级过滤处理，所述排水沟用于接收经多级所述反应滤池过滤后的废水，并分离颗粒沉淀物后排出流入河道。

[0011]进一步地，所述配水井、多级所述反应滤池及所述排水沟之间均设置有可渗透反应墙，所述可渗透反应墙沿酸性废水处理方向依次交替设置有下出水口及溢流堰，以使所述废水呈折返式依次由所述配水井经多级所述反应滤池后流至所述排水沟。

[0012]进一步地，所述可渗透反应墙的高度沿酸性废水处理方向依次降低。

[0013]进一步地，所述溢流堰采用驼峰堰。

[0014]进一步地，所述可渗透反应墙上的下出水口沿所述可渗透反应墙周向呈对称均匀分布，以使废水的流向为双向平行流进入反应滤池。

[0015]进一步地，多级所述反应滤池内均充填碱性材料和天然矿物吸附滤料，所述排水沟内设置有过滤网。

[0016]进一步地，多级所述反应滤池沿废水处理方向依次为一级石英砂反应槽、二级石灰石反应槽及三级钢渣反应槽，且所述一级石英砂反应槽、所述二级石灰石反应槽及所述三级钢渣反应槽均通过有净化吸附材料的钢筋砼板将反应槽分为填料区与废水区，所述下出水口设置于所述钢筋砼板的下侧，所述钢筋砼板均匀布设有多个通孔。

[0017]进一步地，所述一级石英砂反应槽中的碱性材料和天然矿物吸附滤料为氢氧化铁改性沸石滤料、熟石灰颗粒与石英砂的混合载体，所述二级石灰石反应槽中的碱性材料和天然矿物吸附滤料为氢氧化铁改性沸石滤料、熟石灰颗粒与天然石灰石的混合载体，所述三级钢渣反应槽中的碱性材料和天然矿物吸附滤料为氢氧化铁改性沸石滤料、熟石灰颗粒与钢渣的混合载体。

[0018]进一步地，多级所述反应滤池的上侧均设置有人工好氧湿地，所述人工好氧湿地种植香蒲、菖蒲、芦苇中的一种或多种。

[0019]一种矿山酸性废水处理的方法，采用上述任一项所述的矿山酸性废水处理系统，所述方法包括以下步骤：

[0020]S10、首先，废水通过自然跌水曝气的方式进入配水井;

[0021]S20、流入配水井后的废水进行均匀分配后，呈曲流式依次经过多级所述反应滤池实现滤池内部的梯级pH调节;

[0022]S30、经过处理的废水汇聚于排水沟内，在重力与排水沟内过滤网双重作用下分离其中的颗粒沉淀物后排出流入河道。

[0023]有益效果：

[0024]本发明的整体结构为环形设计，节约了占地面积。

[0025]本发明通过滤池高度差与折返式水流设计，在延长水力停留时间的同时可有效降低设备运行负荷，结构简单，占地面积小，运行方便等优点。

[0026]本发明不同级别反应滤池内部充填碱性材料和天然矿物吸附滤料，实现了滤池内部的梯级pH调节，硫酸盐净化以及改性沸石表面铁氢氧化物的再生，可同时净化吸附不同分子量大小的污染物，吸附效果好，应用周期长。

[0027]本发明反应滤池上部种植香蒲、菖蒲、芦苇等植物构筑人工好氧湿地系统，植物通过减小水的流速，促进重金属的沉降，酸性水流缓慢流过人工湿地中的植物群落后，可在细菌和辅助物质的帮助下，对重金属离子进行直接的沉淀;通过凋落物层和有机质的形成，通过捕获重金属使其沉积，促进金属之间的还原、吸附和沉淀。

[0028]本发明溢流堰采用驼峰堰设计，设计与施工简便，对地基要求低。

附图说明

[0029]图1为本发明的整体结构示意图;

[0030]图2为图1的A-A剖面示意图。

[0031]其中，1、配水井;2、一级石英砂反应槽;3、二级石灰石反应槽;4、三级钢渣反应槽;5、排水沟;6、峰顶;7、钢筋砼板;8、下出水口。

具体实施方式

[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0033]在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0034]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

[0035]实施例1

[0036]参考图1至图2，一种矿山酸性废水处理系统，包括：

[0037]沿酸性废水处理方向依次连通设置的配水井1、多级反应滤池及排水沟5，多级反应滤池以配水井1为中心呈环形依次设置，排水沟5呈环形设置于最后一级反应滤池的外圈;

[0038]其中，依靠废水自重流通过自然跌水曝气的方式进入配水井1进行酸性废水的收集，并将废水均匀分配，多级反应滤池用于接收配水井1分配后的废水，通过反应滤池高度差与折返式水流对废水进行多级过滤处理，排水沟5用于接收经多级反应滤池过滤后的废水，并分离颗粒沉淀物后排出流入河道。

[0039]具体实施时，矿山酸性废水处理系统置于矿洞末端。

[0040]优选的，环形为方圆环形环，还可以为方形环、多边形环等规则环状。

[0041]本发明的整体结构为环形设计，节约了占地面积。

[0042]在本实施例中，结构整体上是以钢筋为骨架的多级水泥混凝土槽体。

[0043]在本实施例中，配水井1、多级反应滤池及排水沟5之间均设置有可渗透反应墙，可渗透反应墙沿酸性废水处理方向依次交替设置有下出水口8及溢流堰，以使废水呈折返式依次由配水井1经多级反应滤池后流至排水沟5。

[0044]优选的，废水流经多级反应滤池的路线设计成“∽”曲流式。

[0045]在本实施例中，可渗透反应墙的高度沿酸性废水处理方向依次降低。

[0046]本发明通过滤池高度差与折返式水流设计，在延长水力停留时间的同时可有效降低设备运行负荷，结构简单，占地面积小，运行方便等优点。

[0047]在本实施例中，溢流堰采用驼峰堰。

[0048]本发明溢流堰采用驼峰堰设计，设计与施工简便，对地基要求低。

[0049]在本实施例中，可渗透反应墙上的下出水口8沿可渗透反应墙周向呈对称均匀分布，以使废水的流向为双向平行流进入反应滤池。

[0050]在本实施例中，多级反应滤池内均充填碱性材料和天然矿物吸附滤料，排水沟5内设置有过滤网。

[0051]在本实施例中，多级反应滤池沿废水处理方向依次为一级石英砂反应槽2、二级石灰石反应槽3及三级钢渣反应槽4，且一级石英砂反应槽2、二级石灰石反应槽3及三级钢渣反应槽4均通过有净化吸附材料的钢筋砼板7将反应槽分为填料区与废水区，下出水口8设置于钢筋砼板7的下侧，钢筋砼板7均匀布设有多个通孔。

[0052]在本实施例中，孔径的大小为15-25mm，优选的，孔径为20mm，间距为80-120mm，优选的，间距为100mm。

[0053]优选的，净化吸附材料为氢氧化铁改性沸石滤料与熟石灰颗粒的混合载体。

[0054]在实际工程应用中，不同槽体的厚度要根据入水水质情况、入水流速与出水指标等要求综合考虑决定。

[0055]在本实施例中，一级石英砂反应槽2中的碱性材料和天然矿物吸附滤料为氢氧化铁改性沸石滤料、熟石灰颗粒与石英砂的混合载体，二级石灰石反应槽3中的碱性材料和天然矿物吸附滤料为氢氧化铁改性沸石滤料、熟石灰颗粒与天然石灰石的混合载体，三级钢渣反应槽4中的碱性材料和天然矿物吸附滤料为氢氧化铁改性沸石滤料、熟石灰颗粒与钢渣的混合载体。

[0056]优选的，改性沸石滤料与熟石灰颗粒为2cm，有效组分含量55%，石英砂粒径为3-4cm，有效组分含量98%，天然石灰石粒径为2-3cm，有效组分含量95%，钢渣粒径为1-2cm，有效组分含量55%。

[0057]本发明不同级别反应滤池内部充填碱性材料和天然矿物吸附滤料，实现了滤池内部的梯级pH调节，硫酸盐净化以及改性沸石表面铁氢氧化物的再生，可同时净化吸附不同分子量大小的污染物，吸附效果好，应用周期长。

[0058]在本实施例中，多级反应滤池的上侧均设置有人工好氧湿地，人工好氧湿地种植香蒲、菖蒲中的一种或多种。

[0059]本发明反应滤池上部种植香蒲，菖蒲等植物构筑人工好氧湿地系统，植物通过减小水的流速，促进重金属的沉降，酸性水流缓慢流过人工湿地中的植物群落后，可在细菌和辅助物质的帮助下，对重金属离子进行直接的沉淀;通过凋落物层和有机质的形成，通过捕获重金属使其沉积，促进金属之间的还原、吸附和沉淀。

[0060]一种矿山酸性废水处理的方法，采用上述任一项的矿山酸性废水处理系统，方法包括以下步骤：

[0061]S10、首先，废水通过自然跌水曝气的方式进入配水井1;

[0062]S20、流入配水井1后的废水进行均匀分配后，呈曲流式依次经过多级反应滤池实现滤池内部的梯级pH调节;

[0063]S30、经过处理的废水汇聚于排水沟5内，在重力与排水沟5内过滤网双重作用下分离其中的颗粒沉淀物后排出流入河道。

[0064]以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

说明书附图(2)