CN103466842B - 一种酸性矿井水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种酸性矿井水处理方法，由三级处理装置串联组成，酸性矿井水首先进入第一级处理装置，矿井水依次流过土壤层、石灰石层、砂石层，经过中和反应、过滤、吸附等去除酸性矿井水中的OH-、悬浮物等污染物，处理后的出水通过重力自流进入第二级处理装置，矿井水依次流过土壤层、粉煤灰和石灰石混合层、砂石层，经过中和反应、过滤、吸附等进一步去除酸性矿井水中的OH-、铁、锰等污染物，处理后的出水通过重力自流进入第三级处理装置，矿井水依次流过土壤层、石灰石和果壳滤料混合层、砂石层，进一步去除酸性矿井水中的OH-、颗粒物、铁、锰等污染物，出水可外排或回用。本方法操作简单，利用石灰石、粉煤灰、果壳滤料等廉价材料，可有效解决矿区酸性矿井水污染问题，同时降低处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程领域，更具体地说是一种酸性矿井水的处理方法。
背景技术
煤矿酸性矿井水是指pH值在3.0-6.5之间的矿山废水。矿井水的酸性主要是由于采煤活动的影响，原来的还原环境变为氧化环境，与煤相伴生的硫铁矿被氧化，形成硫酸，导致pH值下降，就形成了酸性矿井水。酸性矿井水的形成除与煤的赋存状态、含硫量有关外，还和矿井的空气流通状况、涌水量以及微生物的种类和数量等有密切的关系。酸性矿井水是煤矿开采过程中的一大污染源，不仅腐蚀井下生产设备，造成经济损失，还会影响工人身体健康，酸性矿井水若未经处理而直接排放，会对环境中的水体、土壤、植物造成严重污染，同时也浪费了宝贵的水资源。
目前，酸性矿井水的处理工艺有中和法、微生物法、人工湿地法等。常用的是石灰或石灰石中和法，石灰中和法处理后的出水中，存在着大量的H2CO3，使出水pH值难以达到中国污水综合排放标准6～9的要求，一般只能维持在5.5左右，且对二价铁的去除率低；而石灰乳中和法的运转费用昂贵，中和沉淀后，生成物为硫酸钙，氧化铁以及未完全反应的石灰和碳酸钙的胶状混合物，易造成二次污染。此外，生化处理、人工湿地等技术不成熟，没有得到广泛应用。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供了一种方法简单、操作管理方便、成本低的酸性的矿井水处理方法。
技术方案：本发明的酸性矿井水处理方法，利用有落差的三级处理装置进行进行处理，第一级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、石灰石层、土壤层，第二级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、粉煤灰/石灰石层、土壤层，第三级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、果壳滤料/石灰石层、土壤层，三级处理装置的容器上部均设有入水口，下部均设有出水口，处理方法步骤如下：
a、将酸性矿井水引入第一级处理装置中，酸性矿井水在第一级处理装置中向下分别流经土壤层、石灰石层、和砂石层，其中：土壤层的厚度为40-50cm，石灰石层的厚度为90-120cm，砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆水的深度为35-55cm；
b.第一级处理装置处理后的矿井水通过重力自流进入第二级处理装置，矿井水在第二级处理装置中向下分别流经土壤层、石灰石和粉煤灰混合层、砂石层；其中：土壤层的厚度为40-50cm，石灰石和粉煤灰层的厚度为80-110cm，砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆水的深度为30-50cm；第二级处理装置中石灰石和粉煤灰的质量比为1:1～2:1；
c、第二级处理装置处理后的出水通过重力自流进入第三级处理装置，矿井水在第三级处理装置中向下分别流经土壤层、石灰和果壳滤料混合层、砂石层；其中：土壤层的厚度为45-60cm，石灰石和果壳滤料层的厚度为80-100cm，砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆水的深度为25-40cm；第三级处理装置中石灰石和果壳滤料的质量比为1:1～1:3；矿井水在第三级处理装置中进一步去除矿井水中的H+、悬浮物、Fe、Mn等污染物，出水从底部由管道引出外排或回用。
所述各级处理装置中土壤层中的土壤有机质的含量为8.0～12.0g/kg。
所述第一级处理装置与第二级处理装置两级之间的高度差为1.0-2.0m；第二级处理装置与第三级处理装置两级之间的高度差为1.0-1.5m。
有益效果：本发明利用三级串联的反应装置处理酸性矿井水，利用在中和反应体系中的厌氧环境，可连续释放OH-与酸性矿井水发生中和反应，同时利用土壤、粉煤灰、果壳滤料等材料的吸附性能去除矿井水中铁、锰等金属离子，在处理过程中，利用粉煤灰可减少对石灰石的使用量，同时充分利用矿区常见的固体废弃物，在串联的处理装置中连续产生碱通过中和反应处理酸性矿井水，在反应装置中保持一定的积水深度以及利用土壤释放出有机质消耗水中的溶解氧，使得在处理装置中形成厌氧环境，在处理过程中可减少中和反应形成的碱性物质的金属沉积和结垢，保证OH-持续从石灰石、粉煤灰中释放；矿井水中的重金属通过吸附作用而去除。本方法操作简单可靠，利用重力自流运行费用低，可减少常用方法酸性矿井水处理成本的40-60%，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的酸性矿井水处理工艺流程图。
具体实施方式
下结合附图对本发明的实施作进一步的说明：
本发明酸性矿井水的处理方法：利用重力自流原理，设置有落差的三级处理装置，第一级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、石灰石层、土壤层，容器的上部设有入水口，下部设有出水口；第二级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、粉煤灰/石灰石层、土壤层，容器的上部设有入水口，下部设有出水口；第三级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、果壳滤料/石灰石层、土壤层，容器的上部设有入水口，下部设有出水口；第一级处理后出水通过管道利用重力自流进入第二级处理装置，两级处理装置之间的高度差为1.0-2.0m；第二级处理后出水通过管道利用重力自流进入第三级处理装置，两级处理装置之间的高度差为1.0-1.5m。具体处理方法如下：
将酸性矿井水引入第一级处理装置中，酸性矿井水在第一级处理装置中向下分别流经40-50cm厚的土壤层，土壤层上覆深度为35-55cm的水层，所用的土壤为壤土，土壤有机质的含量为8.0～12.0g/kg，利用土壤中有机质消耗掉水中溶解的氧气，进入90-120cm厚的石灰石层，在石灰石层发生中和反应去除酸性矿井水中H+，中和反应后的矿井水进入25-35cm厚的砂石进行过滤；过滤后的出水从第一级处理装置底部由管道引出，利用重力自流进入第二级处理装置，两级处理装置之间的高度差为1.0-2.0m；矿井水在第二级处理装置中向下分别流经40-50cm厚的土壤层，所用的土壤为壤土，土壤有机质的含量为8.0～12.0g/kg，土壤层上覆深度为30-50cm的水层，利用土壤层中有机质消耗掉矿井水中溶解的氧气后进入80-110cm厚的石灰石和粉煤灰混合层，石灰石和粉煤灰混合层中石灰石和粉煤灰的质量比为1:1～2:1，在石灰石和粉煤灰混合层中发生中和反应去除矿井水中H+，矿井水进入25-35cm砂石层进行过滤；过滤后的出水从第二级处理装置底部由管道引出，利用重力自流进入第三级处理装置，两级处理装置之间的高度差为1.0-1.5m；矿井水在第三级处理装置中向下分别流经厚度为45-60cm土壤层，所用的土壤为壤土，土壤有机质的含量为8.0～12.0g/kg，利用土壤中有机质消耗掉水中溶解的氧气后进入厚度为80-100cm的石灰和果壳滤料混合层，石灰和果壳滤料混合层中石灰石和果壳滤料的质量比为1:1～1:3，在石灰和果壳滤料混合层中发生中和反应与吸附反应去除水中H+、悬浮物、Fe、Mn等污染物，处理后的出水进入25-40cm厚的砂石层进行过滤后外排或回用。
应当说明的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进或变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种酸性矿井水处理方法，其特征在于：处理方法利用有落差的三级处理装置进行进行处理，第一级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、石灰石层、土壤层，第二级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、粉煤灰/石灰石层、土壤层，第三级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、果壳滤料/石灰石层、土壤层，三级处理装置的容器上部均设有入水口，下部均设有出水口，处理方法步骤如下：
a、将酸性矿井水引入第一级处理装置中，酸性矿井水在第一级处理装置中向下分别流经土壤层、石灰石层、和砂石层，其中：土壤层的厚度为40-50cm，石灰石层的厚度为90-120cm，砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆水的深度为35-55cm；
b.第一级处理装置处理后的矿井水通过重力自流进入第二级处理装置，矿井水在第二级处理装置中向下分别流经土壤层、石灰石和粉煤灰混合层、砂石层；其中：土壤层的厚度为40-50cm，石灰石和粉煤灰层的厚度为80-110cm，砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆水的深度为30-50cm；第二级处理装置中石灰石和粉煤灰的质量比为1:1~2:1；
c、第二级处理装置处理后的出水通过重力自流进入第三级处理装置，矿井水在第三级处理装置中向下分别流经土壤层、石灰和果壳滤料混合层、砂石层；其中：土壤层的厚度为45-60cm，石灰石和果壳滤料层的厚度为80-100cm，砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆水的深度为25-40cm；第三级处理装置中石灰石和果壳滤料的质量比为1:1~1:3；矿井水在第三级处理装置中进一步去除矿井水中的H+、悬浮物、Fe、Mn污染物，出水从底部由管道引出外排或回用；
所述各级处理装置中土壤层中的土壤有机质的含量为8.0~12.0g/kg；
所述第一级处理装置与第二级处理装置两级之间的高度差为1.0-2.0m；第二级处理装置与第三级处理装置两级之间的高度差为1.0-1.5m。
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