一種處理礦山酸性廢水的一體化裝置及工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種處理礦山廢水的方法，具體涉及一種處理礦山酸性廢水的工藝方法及一體化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]西南地區(qū)的煤礦大多與黃鐵礦伴生，其出產(chǎn)的煤炭不僅含硫高，且開采產(chǎn)生的廢石廢渣在風化和雨水浸淋的作用下將產(chǎn)生酸性(pH〈5)和含有大量重金屬離子(Pb、Zn、Cd、As、Hg等)的廢水，該種廢水排入水體和土壤后，不僅使得生態(tài)環(huán)境酸化，且其中的重金屬元素可在食物鏈中富集，對生物和人群健康造成極大威脅，此類型的廢水已成為礦業(yè)領(lǐng)域所面臨的難題。
[0003]酸性礦山廢水處置的方法主要包括物理化學和生物技術(shù)，但是物理化學方法面臨處置成本高，而且產(chǎn)生大量的有毒的沉淀物質(zhì)還需要二次處置。而生物處置利用硫酸還原菌等微生物的協(xié)同作用可以有效的轉(zhuǎn)化硫酸根為二價硫，同時二價硫與金屬離子形成硫化物沉淀，從而達到處置效果。
[0004]我國礦山酸性廢水的產(chǎn)生地多為偏遠山區(qū)經(jīng)濟較為落后，且產(chǎn)生廢水的礦多為無主的廢棄礦山，勢必要選擇投資運行較小且易操作維護的技術(shù)，利用硫酸還原菌等微生物的協(xié)同作用處置礦山酸性重金屬廢水的技術(shù)具有物理化學技術(shù)不具備的優(yōu)勢:基建與處置成本低、運行管理簡單，長期高效去除重金屬等。因此適用于偏遠山區(qū)礦山酸性廢水處置的生物處置一體化設(shè)備研發(fā)具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種處理礦山酸性廢水的一體化裝置及工藝方法。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]處理礦山酸性廢水的一體化裝置，所述裝置包括底部有網(wǎng)孔的敞口容器以及容器內(nèi)自上而下設(shè)置的反應腔和濾水腔，所述反應腔與濾水腔之間通過具有網(wǎng)孔的擋板隔開，所述反應腔內(nèi)填充硫酸還原菌，所述濾水腔填充鵝卵石。所述硫酸還原菌由牛糞與秸桿按照2:1比例混合并發(fā)酵而制得生物濾料提供。
[0008]進一步，所述硫酸還原菌由牛糞與秸桿按照2:1比例混合并發(fā)酵而制得生物濾料提供。
[0009]進一步，所述生物濾料用水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)裝載形成直徑為50±5mm的球形生物反應單元，再將球形生物反應單元填充在反應腔內(nèi)構(gòu)成多級反應單元。
[0010]進一步，所述擋板是可活動的。
[0011]進一步，所述敞口容器呈圓柱狀或矩形狀。
[0012]利用所述裝置處理礦山酸性廢水的工藝方法，將礦山酸性廢水從敞口進入裝置的反應腔內(nèi)與硫酸還原菌接觸發(fā)生多級氧化還原反應以去除酸性廢水中重金屬，經(jīng)去除重金屬的廢水進入濾水腔后再從容器底部排出。
[0013]進一步，所述礦山酸性廢水平pH值為5.25-6.36，所含重金屬為Fe: 31.58-48.51mg/L，Pb: 0.25-0.35mg/L，Μη:6.68-9.78mg/L，Ζη:0.89-1.02mg/L。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:1)硫酸還原菌的富集技術(shù)與生物接觸氧化還原技術(shù)單元相結(jié)合，可有效對礦山酸性廢水進行處置；2)牛糞與秸桿按照2:1比例混合并發(fā)酵可以提供硫酸還原菌種；3)發(fā)酵的生物濾料用水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)裝載可以避免生物濾料堵塞；4)發(fā)酵的生物濾料用水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)裝載形成多級生物反應單元，極大提高生物處置能力；5) —體化的礦山酸性廢水生物處置技術(shù)與設(shè)備的應用，極大降低了設(shè)備運行費用及管理難度。
【附圖說明】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明:
[0016]圖1為處理礦山酸性廢水的一體化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的一體化裝置原位處理煤礦原水的pH效果圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的一體化裝置原位處理煤礦原水中Fe的效果圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的一體化裝置原位處理煤礦原水中Pb的效果圖；
[0020]圖5為本發(fā)明的一體化裝置原位處理煤礦原水中Μη的效果圖；
[0021]圖6為本發(fā)明的一體化裝置原位處理煤礦原水中Ζη的效果圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0023]圖1為處理礦山酸性廢水的一體化裝置結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包括底部有網(wǎng)孔的圓柱形敞口容器以及容器內(nèi)自上而下設(shè)置的反應腔和濾水腔，所述反應腔與濾水腔之間通過具有網(wǎng)孔的可活動的擋板隔開，所述反應腔內(nèi)填充硫酸還原菌，所述濾水腔填充鵝卵石。所述硫酸還原菌由牛糞與秸桿按照2:1比例混合并發(fā)酵而制得生物濾料提供。所述生物濾料用水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)裝載形成直徑為50±5mm的球形生物反應單元，再將球形生物反應單元填充在反應腔內(nèi)構(gòu)成多級反應單元。以下簡稱SRB裝置反應器。
[0024]實施例
[0025]某錳礦礦山酸性廢水，主要理化指標:pH:5.25-6.36，F(xiàn)e: 31.58-48.51mg/L，Pb: 0.25-0.35mg/L，Μη:6.68-9.78mg/L，Zn:0.89-1.02mg/L。
[0026]反應器采用lm3塑料桶，0.51113方箱，400-500?鼓風機，GM系列機械隔膜計量栗，電子定時開關(guān)，微孔曝氣管。填充材料:卵石濾料鋪底后，用水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)裝上發(fā)酵牛糞和玉米秸桿分小袋置于濾料之上，采用均勻布水，設(shè)計處理量500升每天，實際進水量為0.5升每小時。每月采樣分析1次。監(jiān)測時間從2014年11月至2015年9月。
[0027]分析方法按照《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 91-2002)和《環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊》第二版(增補版)。
[0028]pH值的測試:進水的pH值為5.25-6.36，經(jīng)過SRB裝置反應器處理后的出水pH值都略有升高變?yōu)?.15-6.98，接近中性，結(jié)果如圖2所示；
[0029]Fe濃度的測試:進水的Fe濃度維持在31.58_48.51mg/L，經(jīng)過SRB裝置反應器處理后，出水的Fe濃度隨著時間逐漸減少，由20.23mg/L減少至8.09mg/L，F(xiàn)e的去除率也由47.63%升高至78.92%，結(jié)果如圖3所示；
[0030]Pb濃度的測試:進水的Pb濃度處于0.25-0.35mg/L，經(jīng)過SRB裝置反應器處理后，出水Pb濃度降至0.12-0.23mg/L，去除率在17.86-53.85%范圍，結(jié)果如圖4所示；
[0031]Μη濃度的測試:進水的Μη濃度處于6.68-9.78mg/L，經(jīng)過SRB裝置反應器處理后，出水Μη濃度降至3.24-8.08mg/L，去除率在16.36-51.50%范圍，結(jié)果如圖5所示；
[0032]Ζη濃度的測試:進水的Ζη濃度處于0.89-1.02mg/L范圍，經(jīng)過SRB裝置反應器處理后，出水Ζη濃度降至0.68-0.78mg/L范圍，去除率在15.72-28.42%范圍，結(jié)果如圖6所不ο
[0033]從圖2-6表明礦山酸性廢水經(jīng)過處理礦山酸性廢水的一體化裝置處理后，F(xiàn)e, Pb,Μη, Ζη均有較為明顯的降低，pH值更接近中性，同時該裝置可以維持對重金屬較長時間的處理效果。
[0034]最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項】
1.處理礦山酸性廢水的一體化裝置，其特征在于，所述裝置包括底部有網(wǎng)孔的敞口容器以及容器內(nèi)自上而下設(shè)置的反應腔和濾水腔，所述反應腔與濾水腔之間通過具有網(wǎng)孔的擋板隔開，所述反應腔內(nèi)填充硫酸還原菌，所述濾水腔填充鵝卵石。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理礦山酸性廢水的一體化裝置，其特征在于，所述硫酸還原菌由牛糞與秸桿按照2:1比例混合并發(fā)酵而制得生物濾料提供。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述處理礦山酸性廢水的一體化裝置，其特征在于，所述生物濾料用水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)裝載形成直徑為50±5mm的球形生物反應單元，再將球形生物反應單元填充在反應腔內(nèi)構(gòu)成多級反應單元。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理礦山酸性廢水的一體化裝置，其特征在于，所述擋板是可活動的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理礦山酸性廢水的一體化裝置，其特征在于，所述敞口容器呈圓柱狀或矩形狀。6.利用權(quán)利要求1?5所述裝置處理礦山酸性廢水的工藝方法，其特征在于，將礦山酸性廢水從敞口進入裝置的反應腔內(nèi)與硫酸還原菌接觸發(fā)生多級氧化還原反應以去除酸性廢水中重金屬，經(jīng)去除重金屬的廢水進入濾水腔后再從容器底部排出。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述處理礦山酸性廢水的工藝方法，其特征在于，所述礦山酸性廢水 pH 值為 5.25-6.36，所含重金屬為 Fe:31.58-48.51mg/L，Pb:0.25-0.35mg/L，Μη:6.68-9.78mg/L，Ζη:0.89-1.02mg/L。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理礦山酸性廢水的一體化裝置，所述裝置包括底部有網(wǎng)孔的敞口容器以及容器內(nèi)自上而下設(shè)置的反應腔和濾水腔，所述反應腔與濾水腔之間通過具有網(wǎng)孔的擋板隔開，所述反應腔內(nèi)填充硫酸還原菌，所述濾水腔填充鵝卵石。本發(fā)明還公開了一種利用所述裝置處理將礦山酸性廢水的工藝方法，礦山酸性廢水從敞口進入裝置的反應腔內(nèi)與硫酸還原菌接觸發(fā)生多級氧化還原反應以去除酸性廢水中重金屬，本發(fā)明將硫酸還原菌的富集技術(shù)與生物接觸氧化還原技術(shù)組合，有效去除酸性廢水中重金屬。同時以該工藝為基礎(chǔ)，經(jīng)過優(yōu)化，形成一體化裝置，滿足實際應用需求。本發(fā)明具有酸性廢水處置效果好和運行管理簡單等特點。
【IPC分類】C02F101/20, C02F3/32, C02F103/10
【公開號】CN105254023
【申請?zhí)枴緾N201510847276
【發(fā)明人】宋立巖, 李斗, 唐薇, 王洋清
【申請人】中國科學院重慶綠色智能技術(shù)研究院
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月26日