一種處理酸性礦山廢水的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理酸性礦山廢水的裝置。包括廢水池（1）、進(jìn)水管（2）、碳酸鹽巖（3）、主反應(yīng)池（4）、跌水擋板（5）、澄清池（6）、出水管（7）和排泥管（8）；廢水池（1）通過進(jìn)水管（2）與主反應(yīng)池（4）相連，廢水池（10位置高于主反應(yīng)池(4)；主反應(yīng)池(4)底部為倒圓錐體設(shè)計(jì)，靜止時(shí)，內(nèi)部加入粒徑小于或等于3.0cm的碳酸鹽巖到錐體高度的1/2，主反應(yīng)池(4)通過跌水擋板(5)與澄清池（6）相連；澄清池（6）為倒錐體形的池體設(shè)計(jì)，澄清池（6）頂部連接出水管（7），底部連接排泥管（8）。本發(fā)明成本低、操作簡(jiǎn)便；能使反應(yīng)原材料碳酸鹽巖能充分被消耗，延長(zhǎng)了系統(tǒng)壽命且能穩(wěn)定運(yùn)行，日處理污水總量可觀，能承受水質(zhì)變化沖擊。
【專利說明】一種處理酸性礦山廢水的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種充分利用碳酸鹽巖酸中和潛力處理酸性礦山廢水的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國(guó)加大了礦產(chǎn)資源的開采，然而對(duì)酸性礦山廢水(acid minedrainage,以下簡(jiǎn)稱AMD)的處理卻沒有達(dá)到應(yīng)有的程度。大量硫化物礦石在分離礦產(chǎn)有效價(jià)值成份后，被棄至于廢石堆、尾礦庫(kù)、洗礦槽等處，在地表與大氣和雨水接觸逐漸氧化產(chǎn)生了大量硫酸類的酸性廢水，同時(shí)溶解有毒理性較高的重金屬離子，影響水環(huán)境，污染生活生產(chǎn)用水。
[0003]AMD的處理主要分為主動(dòng)處理、被動(dòng)(間接)處理及生物生態(tài)處理。主動(dòng)處理主要是直接加藥中和，存在消耗大量藥劑且沉積物過多的問題；生物生態(tài)處理主要利用植物和微生物處理，存在著植物和微生物抵抗AMD的能力差處理時(shí)間長(zhǎng)的問題。所以，眾多研究者采用被動(dòng)(間接)處理，即使用碳酸鹽型巖石(CaCO3含量高于90%)作為中和AMD的經(jīng)濟(jì)優(yōu)選方案。然而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，普遍存在反應(yīng)物巖石表面易沉積鐵的氫氧化物及鈣鎂的硫酸鹽類等反應(yīng)產(chǎn)物，影響反應(yīng)速度和進(jìn)行程度；出水堿度不夠，出水金屬離子濃度較高；反應(yīng)速率較慢，不能滿足生產(chǎn)要求等問題。為了使生成的鐵的氫氧化物及鈣鎂的硫酸鹽類的物質(zhì)不沉積于巖石表面，研究人員作了許多努力:在利用碳酸鹽巖AMD處理的前期，利用好氧微生物生長(zhǎng)需要消耗溶解氧的原理，加入有機(jī)質(zhì)消耗AMD內(nèi)的溶解氧，后續(xù)反應(yīng)在無(wú)氧狀態(tài)下進(jìn)行，以避免Fe (2+)氧化成Fe (3+)并形成氫氧化物沉積在巖石表面，待堿度提高了再?gòu)?fù)氧以利于金屬離子沉積，然而這種利用好氧微生物分解有機(jī)物達(dá)到去除氧的方法，受到微生物活性耐進(jìn)水水質(zhì)沖擊的抵抗能力、有機(jī)物對(duì)后續(xù)巖石的堵塞以及氧的去除程度不理想等不利因素限制。利用AMD流經(jīng)尺寸由大到小的碳酸鹽巖來達(dá)到前期沉積鐵的氫氧化物和鈣鎂的硫酸鹽而不易堵塞后續(xù)處理，延長(zhǎng)水力停留時(shí)間的方法來達(dá)到去除效果，同樣存在著不同尺寸巖石酸中和潛力利用不充分的問題?？偟膩碚f，幾種利用石灰?guī)r處理AMD在實(shí)際應(yīng)用中都存在著反應(yīng)巖石酸中和潛力利用不充分、系統(tǒng)壽命短、抗進(jìn)水變化能力弱、處理污水總量小及速度慢等問題，不能滿足礦山實(shí)際生產(chǎn)所產(chǎn)生廢水的處理需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種處理酸性礦山廢水的裝置。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:廢水處理裝置包括廢水池、進(jìn)水管、碳酸鹽巖、主反應(yīng)池、跌水擋板、澄清池、出水管和排泥管；廢水池通過進(jìn)水管與主反應(yīng)池相連，廢水池位置高于主反應(yīng)池；主反應(yīng)池底部為倒圓錐體設(shè)計(jì)，內(nèi)部加入粒徑小于或等于3.0cm的碳酸鹽巖到錐體高度的1/2(靜止時(shí))，主反應(yīng)池通過跌水擋板與澄清池相連；澄清池為倒錐體形的池體設(shè)計(jì)，澄清池頂部連接出水管，底部連接排泥管。
[0006]廢水池底部與主反應(yīng)池液面液位差大于或等于4.6m，滿足其在主反應(yīng)池底部產(chǎn)生6m/s的上升流速,該流速能使主反應(yīng)池厚度1.5-2.5m的碳酸鹽巖顆粒進(jìn)入懸浮狀態(tài)。[0007]酸性礦山廢水從廢水池在一定水頭下經(jīng)進(jìn)水管流入主反應(yīng)池；利用進(jìn)水處截面積小流速大的特點(diǎn)，使碳酸鹽巖顆粒始終處于撓動(dòng)狀態(tài)，出水處截面積大流速小，利于較大顆粒的重復(fù)使用。
[0008]主反應(yīng)池的渾濁液流經(jīng)跌水擋板，使混合液充分復(fù)氧后進(jìn)入澄清池；澄清池倒錐體形的池體設(shè)計(jì)，利于沉積的底泥利用重力從排泥管排出，上清液由出水管排出。
[0009]發(fā)明的顯著特點(diǎn)在于:①主反應(yīng)池底部的倒圓錐體設(shè)計(jì)，底部進(jìn)水產(chǎn)生的上升流速使碳酸鹽巖顆粒形成懸浮流態(tài)，使碳酸鹽巖顆粒保持?jǐn)噭?dòng)摩擦，脫落附著在碳酸鹽巖表面的絮體或沉淀，不斷使石灰石出現(xiàn)新的可反應(yīng)表面主反應(yīng)池的截面尺寸:借鑒濾池反沖洗的特點(diǎn)，底部截面積為頂部截面積的1%，流入流速為不小于6m/s 儲(chǔ)水池底部與主反應(yīng)池的上液面差:以一定體積的水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為同等體積密度為水的2.3-2.5倍的巖石顆粒的動(dòng)能的能量守恒原理核算，以流速6m/s,錐體高lm,母線與地面夾角為60°計(jì)算，故作用自由水頭應(yīng)將保持在4.6m以上；④這種設(shè)計(jì)能保持池底部流速大、撓動(dòng)較強(qiáng)，利于碳酸鹽巖充分反應(yīng)，而頂部流速較緩，利于未充分反應(yīng)的巖石下沉繼續(xù)反應(yīng)，而充分反應(yīng)后形成的絮體及沉淀物等渾濁液流入澄清池；⑤主反應(yīng)池中產(chǎn)生的CO2氣體，也能對(duì)池內(nèi)碳酸鹽巖石產(chǎn)生攪動(dòng)作用；⑥在澄清池頂部設(shè)置跌水版，讓流入澄清池的渾濁水復(fù)氧；⑦澄清池底部設(shè)排泥管，頂部設(shè)出水管主反應(yīng)池和儲(chǔ)水池都可以植入地下以降低液面。
[0010]本裝置與現(xiàn)有處理設(shè)計(jì)而言，優(yōu)點(diǎn)在于:反應(yīng)過程中產(chǎn)生的鐵的氫氧化物、鈣鎂的硫酸鹽絮體及其他沉淀物會(huì)在水力攪動(dòng)、反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w摩擦下脫落，保持AMD與碳酸鹽巖表面的反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行；碳酸鹽巖在主反應(yīng)池內(nèi)能被充分利用，充分反應(yīng)后的殘?bào)w、絮體及沉淀物都隨水流進(jìn)去澄清池不在主反應(yīng)池內(nèi)沉積，只需要定期加入石灰石巖石即可長(zhǎng)期運(yùn)行；污泥經(jīng)排泥管利用水靜壓力排出，沿程短，利于實(shí)際運(yùn)行；主反應(yīng)池、澄清池、排泥管和出水管各只設(shè)一個(gè)，簡(jiǎn)單方便，投資低，運(yùn)行管理方便。
[0011]本發(fā)明出水堿度能達(dá)到280mg/L (以CaCOjf)以上，平均pH值達(dá)到6.70以上；原生金屬 Fe (3+)、Fe (2+)、和 Mn (2+)進(jìn)水濃度分別為 42.10mg/L、142.04mg/L、37.21mg/L,出水濃度則分別為1.35mg/L、0.39mg/L、8.50mg/L。同時(shí)對(duì)次金屬砷、鎘、鉛、銅、鋅都有較好的去除效果。本發(fā)明使用碳酸鹽類巖石可以是普通石灰石、白云石等價(jià)廉易得的巖類，能達(dá)到很好的處理效果，實(shí)際運(yùn)行方便，操作簡(jiǎn)單，管理方便，系統(tǒng)穩(wěn)定性能好，處理速度快，承受水質(zhì)變化沖擊能力強(qiáng)，運(yùn)行成本低。對(duì)采用經(jīng)濟(jì)高效的手法保護(hù)周邊環(huán)境提供了很好的參考。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的廢水處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖中標(biāo)記:1_廢水池，2-進(jìn)水管，3_碳酸鹽巖，4_主反應(yīng)池，5-跌水擋板，6-澄清池，7-出水管，8-排泥管。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例:
在某礦床附近采用埋入式建造一個(gè)廢水處理裝置如圖1，包括廢水池1、進(jìn)水管2、碳酸鹽巖3、主反應(yīng)池4、跌水擋板5、澄清池6、出水管7和排泥管8。廢水池I通過進(jìn)水管2與主反應(yīng)池4相連，廢水池I位置高于主反應(yīng)池4 ;主反應(yīng)池4底部為倒圓錐體設(shè)計(jì)，內(nèi)部加入粒徑小于或等于3.0cm的碳酸鹽巖3到錐體高度的1/2 (靜止時(shí))，主反應(yīng)池4通過跌水擋板5與澄清池6相連；澄清池6為倒錐體形的池體設(shè)計(jì)，澄清池6頂部連接出水管7，底部連接排泥管8。
[0014]酸性礦山廢水從廢水池I在一定水頭下經(jīng)進(jìn)水管2流入主反應(yīng)池4 ;利用進(jìn)水處截面積小流速大的特點(diǎn)，使碳酸鹽巖4顆粒始終處于撓動(dòng)狀態(tài),出水處截面積大流速小,利于較大顆粒的重復(fù)使用。
[0015]主反應(yīng)池4的渾濁液流經(jīng)跌水擋板5，使混合液充分復(fù)氧后進(jìn)入澄清池6 ;澄清池6倒錐體形的池體設(shè)計(jì)，利于沉積的底泥利用重力從排泥管8排出，上清液由出水管7排出。
[0016]利用本廢水處理裝置，穩(wěn)定運(yùn)行10天，在每天的同一時(shí)間、同一地點(diǎn)取樣測(cè)定的結(jié)果見表1。
[0017]表1:
【權(quán)利要求】
1.一種處理酸性礦山廢水的裝置，其特征在于廢水處理裝置包括廢水池(I)、進(jìn)水管(2)、碳酸鹽巖(3)、主反應(yīng)池(4)、跌水擋板(5)、澄清池(6)、出水管(7)和排泥管(8);廢水池(I)通過進(jìn)水管(2)與主反應(yīng)池(4)相連，廢水池(10位置高于主反應(yīng)池(4);主反應(yīng)池(4)底部為倒圓錐體設(shè)計(jì)，靜止時(shí)，內(nèi)部加入粒徑小于或等于3.0cm的碳酸鹽巖到錐體高度的1/2，主反應(yīng)池(4)通過跌水擋板(5)與澄清池(6)相連；澄清池(6)為倒錐體形的池體設(shè)計(jì)，澄清池(6 )頂部連接出水管(7 )，底部連接排泥管(8 ); 廢水池(I)底部與主反應(yīng)池(4)液面液位差大于或等于4.6m，滿足其在主反應(yīng)池(4)底部產(chǎn)生6m/s的上升流速,該流速能使主反應(yīng)池厚度1.5-2.5m的碳酸鹽巖顆粒進(jìn)入懸浮狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】C02F9/04GK103466845SQ201310466553
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】曹長(zhǎng)春, 劉友亮, 程杰, 寧詩(shī)婷, 曲旦泰來 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)