本發(fā)明涉及一種選礦廢水的處理系統(tǒng)，屬于環(huán)境保護(hù)中的廢水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

礦物資源是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，礦業(yè)是我國(guó)歷史最悠久的產(chǎn)業(yè)，同時(shí)又是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，涉及到農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)、化工、冶金、機(jī)械、建筑、能源、交通、國(guó)防及人民日常生活的多個(gè)領(lǐng)域?？梢?jiàn)，礦業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著不可替代的重要作用。然而，礦山在開(kāi)采過(guò)程中需要大量的生產(chǎn)用水，同時(shí)排放出大量的廢水，這些廢水中重金屬離子濃度、固體懸浮物濃度和化學(xué)需氧量等各項(xiàng)指標(biāo)，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，這就很容易對(duì)選礦廠周邊環(huán)境造成巨大的影響。而且，從國(guó)內(nèi)外選礦廢水的凈化處理現(xiàn)狀來(lái)看，對(duì)選礦廢水進(jìn)行處理并使之達(dá)標(biāo)排放，不僅處理技術(shù)難度大，而且處理成本非常高。因此，如何有效處理選礦廢水，是我國(guó)礦業(yè)亟待解決的重要課題。

選礦廢水中主要有害物質(zhì)是重金屬離子、礦石浮選時(shí)用的各種有機(jī)和無(wú)機(jī)浮選藥劑，包括劇毒的氰化物、氰鉻合物等。廢水中還含有各種不溶解的粗粒及細(xì)粒分散雜質(zhì)。選礦廢水中往往還含有鈉、鎂、鈣等的硫酸鹽、氯化物或氫氧化物。選礦廢水中的酸主要是含硫礦物經(jīng)空氣氧化與水混合而形成的。

在選礦廢水的諸多污染物中，重金屬離子污染物是不可忽視的，如銅、鉛、鋅、鉻、汞及砷等離子及其化合物的危害，已是眾所周知。同時(shí)，還有一種金屬離子可能被人們忽視，那就是鋇離子。雖然鋇離子不像上述幾種高毒性重金屬離子那樣具有非常嚴(yán)重的危害性，但是如果不加治理而任其排放至地表水體環(huán)境中，鋇離子會(huì)很快進(jìn)入自然界食物鏈循環(huán)，最終還是會(huì)被人體攝入和吸收，輕者引起惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生身體麻痹、面部青紫、四肢發(fā)冷、肌肉震顫、抽搐、舌肌及咽喉麻痹，甚至發(fā)生語(yǔ)言障礙。

目前，我國(guó)對(duì)于含有重金屬離子的選礦廢水，主要有以下幾種處理方法：

（1）中和沉淀法：

中和沉淀法是目前處理酸性廢水中重金屬離子比較成熟的方法。該方法可將廢水中的有價(jià)金屬離子在不同的pH值條件下一氫氧化物的形式沉淀出來(lái)，達(dá)到回收的目的。中和劑主要采用石灰石或石灰，也有部分企業(yè)采用堿性廢液或廢渣（粉煤灰、煤矸石、電石渣、石灰渣等）中和酸性廢水。該方法具有技術(shù)簡(jiǎn)單易行、初期建設(shè)投資較低、運(yùn)行維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是處理效果不夠理想、出水指標(biāo)不穩(wěn)定、處理過(guò)程中使用大量中和劑易造成二次污染。

（2）硫化物沉淀法：

硫化沉淀法是利用硫化劑將廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶或難溶的硫化物沉淀，然后加入表面活性劑使沉淀物上浮的方法。硫化物沉淀法金屬去除率高，沉淀渣量較少，沉淀渣中金屬品位高，便于后期的回收利用，對(duì)于中和沉淀法較難去除的砷、汞、鉛等重金屬離子，硫化物沉淀法均可除去。但是，硫化劑價(jià)格比較昂貴，使得該方法的處理成本非常高，不適合大范圍推廣。

（3）吸附法：

用固體吸附劑去除污水中污染物質(zhì)的方法，稱(chēng)為廢水處理的吸附法。根據(jù)吸附劑類(lèi)型不同可以分為材料吸附法和生物吸附法。材料吸附主要是利用活性炭去除廢水中的重金屬離子，而生物吸附則是利用微生物去除廢水中有毒的重金屬離子。吸附法因其處理物料成本低、去除效果好而一直受到人們的青睞，但同時(shí)，吸附法也存在處理周期長(zhǎng)、設(shè)施占地面積大、初期建設(shè)投資較高等缺點(diǎn)。

（4）膜分離技術(shù)：

膜分離技術(shù)的所有分離過(guò)程都是利用在某種環(huán)境中混合物各組分性質(zhì)的差異進(jìn)行分離。膜分離的原理是：以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì)，在兩側(cè)加以某種推力，原組分選擇性地透過(guò)膜，從而達(dá)到分離提純的目的。膜分離技術(shù)具有低耗、高效、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在重金屬?gòu)U水處理領(lǐng)域逐漸引起重視。但是由于膜組件昂貴、使用過(guò)程中膜污染以及通量下降，目前膜分離技術(shù)的應(yīng)用研究目前主要集中在實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)。

目前，現(xiàn)有的處理選礦廢水中鋇離子的方法普遍存在上述缺點(diǎn)。因此，有必要擺脫現(xiàn)有的處理技術(shù)思路，開(kāi)辟出處理含鋇選礦廢水的新途徑，進(jìn)而開(kāi)發(fā)一種全新形式的選礦廢水中鋇離子的處理技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種選礦廢水的處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括集水井、粗格柵、一次沉淀池、pH值調(diào)節(jié)池、二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器、曝氣池、生物氧化濾池、二次沉淀池、凈水池；其中，經(jīng)過(guò)pH值調(diào)節(jié)處理后（處理后pH值為6.0~7.0）的含有鋇離子的選礦廢水通過(guò)廢水管線進(jìn)入集水井，在此進(jìn)行集中收集和初步穩(wěn)定調(diào)節(jié)，集水井的出口通過(guò)廢水管線連接粗格柵，在此去除廢水中的大直徑固體物質(zhì)，粗格柵的出口通過(guò)廢水管線連接一次沉淀池，在此進(jìn)一步去除廢水中的不溶物質(zhì)，一次沉淀池的出口通過(guò)廢水管線連接pH值調(diào)節(jié)池，廢水在此進(jìn)行pH值的精確調(diào)節(jié)，pH值調(diào)節(jié)池出水的pH值范圍為6.0~7.0，以滿足二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器的入水pH值要求，pH值調(diào)節(jié)池的出口通過(guò)廢水管線連接二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器，二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器的出口通過(guò)廢水管線連接曝氣池，在此通過(guò)好氧曝氣過(guò)程對(duì)廢水中剩余的COD進(jìn)行初步氧化分解處理，曝氣池的出口通過(guò)廢水管線連接生物氧化濾池，在此對(duì)廢水殘留的COD進(jìn)行最后的深度凈化處理，生物氧化濾池的出口通過(guò)廢水管線連接二次沉淀池，在此將廢水中的剩余不溶物質(zhì)全部除去，二次沉淀池的出口通過(guò)廢水管線連接凈水池，凈水池的出口通過(guò)廢水管線將經(jīng)過(guò)本系統(tǒng)處理后的凈化出水外排。

其中，二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器外殼材質(zhì)為硬質(zhì)玻璃鋼，反應(yīng)器左側(cè)下部設(shè)有進(jìn)水閥門(mén)，右側(cè)上部設(shè)有排水閥門(mén)，反應(yīng)器底部并排安裝有5支正向攪拌槳葉，反應(yīng)器中央安裝有1支中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿的中空部分由導(dǎo)氣管連接至二氧化碳儲(chǔ)罐，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿桿身上均勻開(kāi)設(shè)有若干導(dǎo)氣微孔，使螺桿中空部分內(nèi)部的氣體能夠以微泡形式進(jìn)入廢水中，并且，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿的頂部連接至1部驅(qū)動(dòng)電機(jī)，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿外側(cè)包圍1套細(xì)孔單向?yàn)V網(wǎng)，反應(yīng)器頂部還安裝有1套浮渣吸引分離裝置，其下端安裝有4支浮渣吸管，浮渣吸管的管口均伸入反應(yīng)器液面以下，浮渣吸引分離裝置右側(cè)設(shè)有廢渣排口；經(jīng)過(guò)pH值調(diào)節(jié)處理后（處理后pH值為6.0~7.0）的含有鋇離子的選礦廢水通過(guò)位于反應(yīng)器左側(cè)下部的進(jìn)水閥門(mén)進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)部，此時(shí)，位于反應(yīng)器底部的5支正向攪拌槳葉開(kāi)始做正向旋轉(zhuǎn)，使廢水在反應(yīng)器內(nèi)部產(chǎn)生正向渦旋，同時(shí)，位于反應(yīng)器中央的中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿開(kāi)始在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下做反向旋轉(zhuǎn)，從而在正向旋轉(zhuǎn)的中心位置施加一個(gè)反向旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，使之產(chǎn)生反向渦旋，廢水中的鋇離子會(huì)發(fā)生旋流附壁效應(yīng)，逐漸匯聚于內(nèi)部反渦旋與外部正渦旋之間的狹窄區(qū)域，造成局部離子濃度增高，此時(shí)，二氧化碳儲(chǔ)罐向中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿中的中空部分輸送二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳?xì)怏w通過(guò)中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿桿身上的若干導(dǎo)氣微孔，以氣體微泡的形式溶解于廢水中并形成碳酸根離子，鋇離子會(huì)與該碳酸根離子結(jié)合，生成難溶的鋇鹽沉淀，由于細(xì)孔單向?yàn)V網(wǎng)的存在，使得鋇鹽沉淀無(wú)法擴(kuò)散到濾網(wǎng)之外的區(qū)域，鋇鹽沉淀只能沿著兩股渦旋之間的狹窄區(qū)域上浮，最終形成鋇鹽浮渣，并經(jīng)浮渣吸管吸引進(jìn)入浮渣吸引分離裝置，經(jīng)過(guò)分離得到的含鋇廢渣由位于浮渣吸引分離裝置右側(cè)的廢渣排口排出，回收后得以再利用，同時(shí)，經(jīng)過(guò)凈化處理后的廢水，通過(guò)位于反應(yīng)器右側(cè)上部的排水閥門(mén)排出反應(yīng)器，并進(jìn)入下一處理工序；同時(shí)，該鋇鹽浮渣可經(jīng)吸引分離后，回收再利用；其中，pH值調(diào)節(jié)池的作用是將經(jīng)過(guò)一次沉淀的廢水pH值調(diào)節(jié)至6.0~7.0，以滿足二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器的入水pH值要求；其中，曝氣池的作用是通過(guò)好氧曝氣過(guò)程對(duì)廢水中剩余的COD進(jìn)行初步氧化分解處理；其中，生物氧化濾池的作用是對(duì)廢水殘留的COD進(jìn)行最后的深度凈化處理。

其中，二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器的有效容積為245m³，其正向攪拌槳葉的工作電壓為380V，轉(zhuǎn)速為270轉(zhuǎn)/min。

其中，二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作電壓為380V，額定功率為4.2kW，轉(zhuǎn)速為360轉(zhuǎn)/min。

其中，二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器的細(xì)孔單向?yàn)V網(wǎng)采用304不銹鋼材質(zhì)，抗拉強(qiáng)度為560MPa，孔徑為0.8mm。

通過(guò)本系統(tǒng)處理后的廢水，其鋇離子的去除效率可達(dá)99.3%。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）本系統(tǒng)擺脫了現(xiàn)有的選礦廢水中鋇離子的處理技術(shù)思路，創(chuàng)造性的利用了流體力學(xué)中的旋流附壁效應(yīng)，使含鋇廢水在容器中發(fā)生渦旋運(yùn)動(dòng)，并在該渦旋中心位置施加反向旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，使之產(chǎn)生反向渦旋，廢水中的鋇離子會(huì)發(fā)生旋流附壁效應(yīng)，逐漸匯聚于內(nèi)部反渦旋與外部正渦旋之間的狹窄區(qū)域，造成局部離子濃度增高，此時(shí)，導(dǎo)入二氧化碳?xì)怏w使其溶解于溶液中形成碳酸根離子，鋇離子即可與該碳酸根離子結(jié)合，生成難溶的鋇鹽沉淀，并沿兩股渦旋之間的狹窄區(qū)域上浮，最終形成鋇鹽浮渣，從而達(dá)到去除廢水中鋇離子的目的。

（2）本系統(tǒng)凈化處理含鋇廢水過(guò)程中所產(chǎn)生的鋇鹽浮渣可經(jīng)過(guò)吸引分離操作來(lái)進(jìn)行提取，最終可供回收利用，因此不會(huì)造成二次污染并能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）本系統(tǒng)采用了純粹的物理效應(yīng)作為凈化處理手段，不使用任何化學(xué)藥劑，從而消除了引入危害更大的化學(xué)污染物的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）本系統(tǒng)技術(shù)路線先進(jìn)，能夠達(dá)到理想的凈化效果，運(yùn)行維護(hù)成本較低，有利于大范圍推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的設(shè)備示意圖。

圖中：1-集水井、2-粗格柵、3-一次沉淀池、4-pH值調(diào)節(jié)池、5-二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器、6-曝氣池、7-生物氧化濾池、8-二次沉淀池、9-凈水池

圖2是二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器的示意圖。

51-進(jìn)水閥門(mén)、52-正向攪拌槳葉、53-中空式二氧化碳曝氣中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿、54-細(xì)孔單向?yàn)V網(wǎng)、55-浮渣吸管、56-驅(qū)動(dòng)電機(jī)、57-二氧化碳儲(chǔ)罐、58-浮渣吸引分離裝置、59-廢渣排口、510-排水閥門(mén)。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，去除選礦廢水中鋇的處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括1-集水井、2-粗格柵、3-一次沉淀池、4-pH值調(diào)節(jié)池、5-二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器、6-曝氣池、7-生物氧化濾池、8-二次沉淀池、9-凈水池等；其中，經(jīng)過(guò)pH值調(diào)節(jié)處理后（處理后pH值為6.0~7.0）的含有鋇離子的選礦廢水通過(guò)廢水管線進(jìn)入集水井1，在此進(jìn)行集中收集和初步穩(wěn)定調(diào)節(jié)，集水井1的出口通過(guò)廢水管線連接粗格柵2，在此去除廢水中的大直徑固體物質(zhì)，粗格柵2的出口通過(guò)廢水管線連接一次沉淀池3，在此進(jìn)一步去除廢水中的不溶物質(zhì)，一次沉淀池3的出口通過(guò)廢水管線連接pH值調(diào)節(jié)池4，廢水在此進(jìn)行pH值的精確調(diào)節(jié)，pH值調(diào)節(jié)池4出水的pH值范圍為6.0~7.0，以滿足二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器5的入水pH值要求，pH值調(diào)節(jié)池4的出口通過(guò)廢水管線連接二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器5，二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器5的出口通過(guò)廢水管線連接曝氣池6，在此通過(guò)好氧曝氣過(guò)程對(duì)廢水中剩余的COD進(jìn)行初步氧化分解處理，曝氣池6的出口通過(guò)廢水管線連接生物氧化濾池7，在此對(duì)廢水殘留的COD進(jìn)行最后的深度凈化處理，生物氧化濾池7的出口通過(guò)廢水管線連接二次沉淀池8，在此將廢水中的剩余不溶物質(zhì)全部除去，二次沉淀池8的出口通過(guò)廢水管線連接凈水池9，凈水池9的出口通過(guò)廢水管線將經(jīng)過(guò)本系統(tǒng)處理后的凈化出水外排；其中，二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器5外殼材質(zhì)為硬質(zhì)玻璃鋼，反應(yīng)器左側(cè)下部設(shè)有進(jìn)水閥門(mén)51，右側(cè)上部設(shè)有排水閥門(mén)510，反應(yīng)器底部并排安裝有5支正向攪拌槳葉52，反應(yīng)器中央安裝有1支中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53的中空部分由導(dǎo)氣管連接至二氧化碳儲(chǔ)罐57，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53桿身上均勻開(kāi)設(shè)有若干導(dǎo)氣微孔，使螺桿中空部分內(nèi)部的氣體能夠以微泡形式進(jìn)入廢水中，并且，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53的頂部連接至1部驅(qū)動(dòng)電機(jī)56，中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53外側(cè)包圍1套細(xì)孔單向?yàn)V網(wǎng)54，反應(yīng)器頂部還安裝有1套浮渣吸引分離裝置58，其下端安裝有4支浮渣吸管55，浮渣吸管55的管口均伸入反應(yīng)器液面以下，浮渣吸引分離裝置58右側(cè)設(shè)有廢渣排口59；經(jīng)過(guò)pH值調(diào)節(jié)處理后（處理后pH值為6.0~7.0）的含有鋇離子的選礦廢水通過(guò)位于反應(yīng)器左側(cè)下部的進(jìn)水閥門(mén)51進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)部，此時(shí)，位于反應(yīng)器底部的5支正向攪拌槳葉52開(kāi)始做正向旋轉(zhuǎn)，使廢水在反應(yīng)器內(nèi)部產(chǎn)生正向渦旋，同時(shí)，位于反應(yīng)器中央的中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53開(kāi)始在驅(qū)動(dòng)電機(jī)56的驅(qū)動(dòng)下做反向旋轉(zhuǎn)，從而在正向旋轉(zhuǎn)的中心位置施加一個(gè)反向旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，使之產(chǎn)生反向渦旋，廢水中的鋇離子會(huì)發(fā)生旋流附壁效應(yīng)，逐漸匯聚于內(nèi)部反渦旋與外部正渦旋之間的狹窄區(qū)域，造成局部離子濃度增高，此時(shí)，二氧化碳儲(chǔ)罐57向中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53中的中空部分輸送二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳?xì)怏w通過(guò)中空式二氧化碳曝氣反向攪拌螺桿53桿身上的若干導(dǎo)氣微孔，以氣體微泡的形式溶解于廢水中并形成碳酸根離子，鋇離子會(huì)與該碳酸根離子結(jié)合，生成難溶的鋇鹽沉淀，由于細(xì)孔單向?yàn)V網(wǎng)54的存在，使得鋇鹽沉淀無(wú)法擴(kuò)散到濾網(wǎng)之外的區(qū)域，鋇鹽沉淀只能沿著兩股渦旋之間的狹窄區(qū)域上浮，最終形成鋇鹽浮渣，并經(jīng)浮渣吸管吸55引進(jìn)入浮渣吸引分離裝置58，經(jīng)過(guò)分離得到的含鋇廢渣由位于浮渣吸引分離裝置58右側(cè)的廢渣排口59排出，回收后得以再利用，同時(shí)，經(jīng)過(guò)凈化處理后的廢水，通過(guò)位于反應(yīng)器右側(cè)上部的排水閥門(mén)510排出反應(yīng)器，并進(jìn)入下一處理工序；同時(shí)，該鋇鹽浮渣可經(jīng)吸引分離后，回收再利用；其中，pH值調(diào)節(jié)池4的作用是將經(jīng)過(guò)一次沉淀的廢水pH值調(diào)節(jié)至6.0~7.0，以滿足二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器5的入水pH值要求；其中，曝氣池6的作用是通過(guò)好氧曝氣過(guò)程對(duì)廢水中剩余的COD進(jìn)行初步氧化分解處理；其中，生物氧化濾池7的作用是對(duì)廢水殘留的COD進(jìn)行最后的深度凈化處理。其中，二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器5的有效容積為245m³，其正向攪拌槳葉52的工作電壓為380V，轉(zhuǎn)速為270轉(zhuǎn)/min；其中，二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器5，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)56的工作電壓為380V，額定功率為4.2kW，轉(zhuǎn)速為360轉(zhuǎn)/min；其中，二氧化碳渦旋對(duì)流浮渣分離反應(yīng)器5，其細(xì)孔單向?yàn)V網(wǎng)54采用304不銹鋼材質(zhì)，抗拉強(qiáng)度為560MPa，孔徑為0.8mm。

通過(guò)本系統(tǒng)處理后的廢水，其鋇離子的去除效率可達(dá)99.3%。