CN103265141A - 一种酸性矿井废水处理系统及其使用方法 - Google Patents

一种酸性矿井废水处理系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种酸性矿井废水处理系统及其使用方法，涉及酸性矿井废水治理领域，该系统设有可渗透反应墙，分为物理化学反应和生物反应两个区，物理化学反应区利用细铁屑、粉煤灰和磷灰石调节AMD的pH值，并预处理硫酸根和部分重金属离子；生物反应区后者利用附着在陶粒与玉米芯上以剩余污泥为碳源的硫酸盐还原菌进一步处理AMD中有害成分，处理后AMD的pH明显升高，酸度、硫酸根离子和重金属离子均达到正常污水排放标准。

Description

一种酸性矿井废水处理系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及酸性矿井废水治理领域，尤其涉及一种酸性矿井废水处理系统。
背景技术
酸性矿井水的pH通常很低，富含SO42-离子和Fe3+离子，易浸出伴生矿物中的有毒元素，如铅、砷、镉、铜等，对矿业生产、地下水资源及矿区生态环境具有严重危害。
目前国内外关于治理酸性矿井废水的主要办法有人工湿地法、连续碱生产系统(SAPS)、可渗透反应墙法(PRB)等，而已知的PRB大多采用填充反应介质材料等物理化学法，如填加石灰石、零价铁、沸石等。中国专利号为CN201020202516.1公开了一种新型高效矿井水污泥处理系统，采用斜板沉淀池进行污泥沉降，采用带式压滤机进行污泥脱水，同时在沉淀池底部及污泥输送管路，及排泥池设置搅动装置，防止污泥沉积，并采用PLC集中控制，自动化程度高，处理效果明显，可广泛用于矿井废水处理中的污泥处理，但是这种单一因素的可渗透反应墙(PRB)对硫酸根离子的处理效果并不高一般只有40％～60％，并且大多数PRB对金属离子处理过于单一，有的金属离子去除效果好，有的去除效果很差，反应后出水仍然达不到处理要求。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是提供一种能够有效处理酸性矿井废水中的硫酸根离子和各种金属离子，提高废水PH的混合型PRB系统。
为了实现本发明的目的，本发明提供的一种酸性矿井废水处理系统，包括两端设有进水口和出水口的处理池，处理池的进水口与待处理的废水池相连接，所述的处理池在进水口和出水口之间设有与处理池内壁相连接的可渗透反应墙，将处理池分为两个独立的池体，靠近进水口的池体设有物理化学反应区，靠近出水口的池体设有生物反应区。
优选的，所述的物理化学反应区中添加细铁屑、粉煤灰和磷灰石。
优选的，所述生物反应区添加有破碎玉米芯和陶粒、接种硫酸盐还原菌以及污水处理厂剩余污泥。
优选的，所述的物理化学反应区和生物反应区外部均设有若干取样口。
一种使用酸性矿井废水处理系统的方法，包括如下步骤：
步骤A：待处理的污水进入物理化学反应区，污染物与物理化学反应区中的细铁屑、粉煤灰和磷灰石发生反应；
步骤B：待处理的污水在自身水力梯度作用下通过可渗透反应墙，污染物与墙体中活性材料发生反应；
步骤C：待处理的污水进入生物反应区，污染物与生物反应区中的破碎玉米芯和陶粒、接种硫酸盐还原菌以及污水处理厂剩余污泥发生反应。
本发明的有益效果在于：本发明结构的处理酸性矿井废水的系统，设有可渗透反应墙，将处理池分为物理化学反应区和生物反应区，可渗透反应墙是一种地下水污染原位治理方法，当受污染的地下水流在自身水力梯度作用下通过活性渗透墙时，污染物与墙体中活性材料发生物理、化学或生物作用，从而改变或稳定污染物进入环境中的形态，达到治理目的。
物理化学反应区的磷灰石可以有效调节入水PH，使入水达到硫酸盐还原菌适宜生长的水平，零价铁在反应区的电化学反应和粉煤灰吸附的共同作用能够大大降低部分硫酸根离子和重金属离子浓度，为生物反应区起到了提前预处理作用，剩余硫酸根离子和重金属离子在生物反应区内能够被硫酸盐还原菌几乎完全降解。生物反应区的玉米芯可以作为硫酸盐还原菌的固定化载体，其疏松的结构为硫酸盐还原菌提供生长场所，同时也可以辅助作为碳源，剩余污泥作为微生物生长所需主要碳源。
物理化学反应区和生物反应区具有相互促进的作用，物理化学反应区的预处理为生物反应区的硫酸盐还原菌提供了良好的反应环境，同时生物反应区可将物理化学反应区未处理完全的污染物作进一步处理，通过本技术方案可以改善水体酸性环境，提高对酸性矿井废水的处理效率，有效降低硫酸根离子、重金属离子，而且系统防堵性能好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中1--处理池、2--废水池、3--进水口、4--出水口、5--物理化学反应区、6--生物反应区、7--取样口、8--可渗透反应墙。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1出示了本发明一种酸性矿井废水处理系统的具体实施方式：，包括两端设有进水口3和出水口4的处理池1，处理池1的进水口3与待处理的废水池2相连接，处理池1在进水口和出水口4之间设有与处理池1内壁相连接的可渗透反应墙8，将处理池1分为两个独立的池体，靠近进水口3的池体设有物理化学反应区5，靠近出水口4的池体设有生物反应区6，物理化学反应区中按2∶2∶1的比例添加细铁屑、粉煤灰和磷灰石，且细铁屑、粉煤灰和磷灰石为0.1～1.0mm，生物反应区添加有破碎玉米芯和陶粒，接种硫酸盐还原菌，同时添加有厌氧消化后的污水处理厂剩余污泥，物理化学反应区5和生物反应区6外部均设有若干取样口7，以便对区内各个区域作测量，进而保证处理效果。
本实施例中，使用酸性矿井废水处理系统的步骤如下：首先、待处理的污水进入物理化学反应区5，污染物与物理化学反应区5中的细铁屑、粉煤灰和磷灰石发生反应；再次、待处理的污水在自身水力梯度作用下通过可渗透反应墙8，污染物与可渗透反应墙8中活性材料发生反应；最后、待处理的污水进入生物反应区6，污染物与生物反应区6中的破碎玉米芯和陶粒、接种硫酸盐还原菌以及污水处理厂剩余污泥发生反应。
硫酸盐还原菌(SRB)是一种厌氧的微生物，广泛存在于土壤、海水、河水、地下管道以及油气井等缺氧环境中，本方案中采用Hungate滚管技术培养一种脱硫弧菌属菌种，Hungat滚管技术是指将适当稀释度的菌液，在无菌无氧条件下接入含有琼脂培养基的厌氧试管中，然后将其在滚管机或冰盘上均匀滚动，使含菌培养基均匀地凝固在试管内壁上。当琼脂绕管壁完全凝固后，琼脂试管即可垂直放置贮存，并可使少量的水分集中在底部，经过几天的培养后，就可见到厌氧管内固体培养基内部和表面有菌落出现。挑取菌落时也很方便，可以在酒精灯旁用自制的玻璃细管接种针挑取生长状态良好的菌落，快速接到液体培养基中富集培养。
通过上述方法，在固定化硫酸盐还原菌对酸性矿井废水处理前通过铁碳微电解反应的反应层作预处理，避免了硫酸盐还原菌受重金属浓度和PH值限制的不足，不仅能有效去除高浓度的酸性重金属废水中各种重金属离子以及硫酸根离子，而且能将出水PH控制在一定范围，同时在本方法中采用两次过滤处理，将存在重污染的金属离子过滤在工艺设备中，避免了排水的二次污染。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (5)

1.一种酸性矿井废水处理系统，包括两端设有进水口和出水口的处理池，处理池的进水口与待处理的废水池相连接，其特征是：所述的处理池在进水口和出水口之间设有与处理池内壁相连接的可渗透反应墙，将处理池分为两个独立的池体，靠近进水口的池体设有物理化学反应区，靠近出水口的池体设有生物反应区。
2.根据权利要求1所述的处理酸性矿井废水的混合型PRB系统，其特征在于：所述的物理化学反应区中添加细铁屑、粉煤灰和磷灰石。
3.根据权利要求1所述的处理酸性矿井废水的混合型PRB系统，其特征在于：所述生物反应区添加有破碎玉米芯和陶粒、接种硫酸盐还原菌以及污水处理厂剩余污泥。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的处理酸性矿井废水的混合型PRB系统，其特征在于：所述的物理化学反应区和生物反应区外部均设有若干取样口。
5.一种使用权利要求1至4任意一项所述的酸性矿井废水处理系统的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤A：待处理的污水进入物理化学反应区，污染物与物理化学反应区中的细铁屑、粉煤灰和磷灰石发生反应；
步骤B：待处理的污水在自身水力梯度作用下通过可渗透反应墙，污染物与墙体中活性材料发生反应；
步骤C：待处理的污水进入生物反应区，污染物与生物反应区中的破碎玉米芯和陶粒、接种硫酸盐还原菌以及污水处理厂剩余污泥发生反应。
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