CN104986866A - 一种处理矿山开采业含铅污水的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种处理矿山开采业含铅污水的装置，包括自上而下层叠设置的N个处理腔，处理腔包括4个壁板和1个具有网孔的底板，处理腔内壁上部设置有超声波发生器，处理腔内壁下部设有正电极片和负电极片，处理腔壁上设有连通孔，连通孔上安装有连管，不同处理腔间通过连管连通；所述底板的下部设有闸门。本发明提供一种处理矿山开采业含铅污水的装置，具有成本低廉、污水处理效果出众，且该处理装置能够在短时容纳大量污水，尤其适用于矿山开采环境特点。

Description

一种处理矿山开采业含铅污水的装置

技术领域

本发明涉及水、废水或污水的生物处理领域，特别是关于一种处理矿山开采业含铅污水的装置。

背景技术

铅，是一种重金属，有毒，在所有已知毒性物质中，书上记载最多的是铅。古书上就有记录认为用铅管输送饮用水有危险性。公众接触铅有许多途径，铅的工业污染来自矿山开采、冶炼、橡胶生产、染料、印刷、陶瓷、铅玻璃、焊锡、电缆及铅管等生产废水和废弃物。

影响矿山及其附近生态环境，主要是矿山排出的废水、废渣、废气以及放射性毒害和噪声等。对于废水污染，主要源自于铅含量超标的污染；现有的污水废水处理方法，主要采用提高废水复用率、调整药剂制度、自然净化处理、中和法处理、氧化法处理。

考虑到处理成本问题，现有的矿山污水处理多普遍采用自然净化处理的方法净化污水、降低污水中铅的含量。自然净化法的构筑物主要是尾矿库，具有稀释、沉淀、水解作用，是一种自然曝气氧化塘，能够氧化降解废水中的各种有机物，但其氧化降解效果差，处理后的污水难以达到国家规定的标准。

矿山开采过程中，为避免发生矿山坍塌事故，必须将矿坑中的污水及时排出；但传统污水处理装置的污水输入量值受限，不具备短时输入大量污水的能力；为确保矿坑中的污水能够实时排出，不受限于污水处理装置的污水输入量值，矿山的污水处理装置旁，还需要额外建造一个专门的污水储蓄池，用以保证污水的排出稳定可靠，但这一做法，无疑大大增加了污水处理的成本。

目前现有的污水处理方法，难以兼顾成本与效果，亟待研发一种成本低廉、污水处理效果出众，且适用于矿山开采环境的含铅污水处理装置。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决上述技术问题，提供一种处理矿山开采业含铅污水的装置，具有成本低廉、污水处理效果出众，且该处理装置能够在短时容纳大量污水，尤其适用于矿山开采环境特点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种处理矿山开采业含铅污水的装置，包括自上而下层叠设置的N个处理腔，处理腔包括4个壁板和1个具有网孔的底板，处理腔内壁上部设置有超声波发生器，处理腔内壁下部设有正电极片和负电极片，处理腔壁上设有连通孔，连通孔上安装有连管，不同处理腔间通过连管连通；所述底板的下部设有闸门；所述处理腔内加入有叉鞭金藻。

所述N个处理腔自上而下依次是第一处理腔、第二处理腔、依此类推直至第N-1处理腔和第N处理腔，第一处理腔顶部设有与其壁一体成型的顶板，顶板上设有用于输入污水的开窗和顶连通孔，第一处理腔底部设有网板，网板上设有孔径为800-1500纳米的膜，除第一处理腔外的所有处理腔顶部均为完全留空敞开，第N-1处理腔的壁板上端与第N-2处理腔的壁板下端连接。

所述连通孔固定有连通短管，所述连管的两端部分别通过法兰与连通短管连接，法兰与连通短管、连管通过螺纹密封连接。

第一处理腔与第二处理腔通过连管一连接，连管一的两端分别于第一处理腔的连通孔、第二处理腔的连通孔连接；依此类推，第N-2处理腔与第N-1处理腔通过连管N-2连接，连管N-2的两端分别于第N-2处理腔的连通孔、第N-1处理腔的连通孔连接；第N-1处理腔与第一处理腔通过连管N-1连接，连管N-1的两端分别于第N-1处理腔的连通孔、第一处理腔的顶连通孔连接，连管N-1中连接有水泵，连管N-1下端部设有距离传感器，所述距离传感器被包裹于透明玻璃内，距离传感器与水泵电讯连接。

所述正电极片和负电极片对称设置在处理腔的两块壁板的下部。

第N处理腔的外壁设有电源系统，电源系统包括电池、容纳电池的电池仓和与电池连通的开关控制电路，所述处理腔的壁板设有留空的走线空间，走线空间内布置有用于连通超声波发生器、正电极片和负电极片和电源系统的电线；电源系统还与外置的电子计时器相连通，开关控制电路导通时，超声波发生器、电子计时器、正电极片和负电极片同时导通电流。

所述N为大于或等于4的自然数。

一种含铅污水处理方法，包括如下处理步骤：

步骤一，将污水由上述开窗引入第一处理腔内；

步骤二，在上述装置的各个处理腔内加入适量叉鞭金藻，使用醋酸滴定并保持水体环境的PH值处于5.8-6.5；

步骤三，将开关控制电路导通，各个处理腔内的正负电极片均产生200-350微安的电流，各个处理腔内的超声波发生器均发出超声波；

步骤四，利用电子计时器计时，上述电流及超声波持续12-18小时后，开启闸门进入下一处理腔，然后重复步骤二和步骤三，直至第N个处理腔；

步骤五，将由第N处理腔流出的经过处理的污水排放至蓄水池，待检测合格后再排放。

本发明相较于现有技术的有益效果是：

本发明的装置的处理腔内有叉鞭金藻，利用超声波发生器发出超声波，利用正负电极片产生作用于处理腔内水体中的弱电流，并滴入适量的醋酸，使得处理腔中的叉鞭金藻处在弱电流、弱酸与超声波的环境下，对矿山开采过程中产生的污水进行处理，有效降低污水中铅离子的浓度，达到净化污水的效果。

发明人发现，在弱酸环境下，对叉鞭金藻生活的水体通以200-350微安(μA)的电流，能够使得叉鞭金藻细胞壁表层的铅离子通道打开，大量的吸收周围液体环境中的铅离子，并与核糖体上产生一组多肽的羧基结合，折叠形成一个立体结构的功能性蛋白，并被运送至细胞壁结构中，最终使得大量铅离子富集于叉鞭金藻的细胞壁上，极大的降低了水体中的铅离子的浓度。

本装置还通过多个连管将多个处理腔连通，当污水大量输入时，能够将第一处理腔内的过量污水输送到第二处理腔，在第二处理腔内发生污水溢满的情况下，将过量污水输送到第三处理腔内，通过合理利用多个处理腔的空间，大大提升本污水处理装置在矿山开采业的实用性，能够有效解决矿山开采中常发生的短时爆炸性增长的污水量。为确保污水得到充分的净化，本处理装置需设置至少四个处理腔，且第N处理腔完全封闭，不与其余处理腔连通；第N-1处理腔与第一处理腔连通，当污水过量而通过连管进入第二处理腔时，启动应急污水处理方案，待爆炸性输入的污水输入结束后，水泵启动并将第N-1处理腔中的污水缓慢有序地抽回第一处理腔，流至第N-1处理腔中的污水重新由第一处理腔内，再进行一次完整的N个处理腔的N级处理，保证污水中的铅离子浓度低于国家标准。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的处理矿山开采业含铅污水的装置的剖面图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明作进一步详细描述。

请参照图1，本发明实施例包括：

一种处理矿山开采业含铅污水的装置，包括自上而下层叠设置的4个处理腔，处理腔包括4个壁板和1个具有网孔的底板6，4个处理腔自上而下依次是第一处理腔1、第二处理腔2、第三处理腔3和第四处理腔4，处理腔内壁上部设置有超声波发生器51，处理腔内壁下部设有正电极片52和负电极片53，处理腔壁上设有连通孔84，连通孔84上安装有连管，不同处理腔间通过连管连通；所述底板的下部设有闸门；4个处理腔内均加入有叉鞭金藻。

第一处理腔1顶部设有与其壁一体成型的顶板，顶板上设有用于输入污水的开窗11和顶连通孔12，第一处理腔1底部设有网板6，网板6上设有孔径为800-1500纳米的膜7，第二处理腔2、第三处理腔3和第四处理腔4顶部均为完全留空敞开，第一处理腔1的壁板上端与第二处理腔2的壁板下端连接，第二处理腔2的壁板上端与第三处理腔3的壁板下端连接，第三处理腔3的壁板上端与第四处理腔4的壁板下端连接。

连通孔84固定有连通短管85，连管的两端部分别通过法兰86与连通短管85连接，法兰86与连通短管85、连管通过螺纹密封连接。

第一处理腔1与第二处理腔2通过连管一81连接，连管一81的两端分别于第一处理腔1的连通孔、第二处理腔2的连通孔连接；第二处理腔2与第三处理腔3通过连管二82连接，连管二82的两端分别于第二处理腔2的连通孔、第三处理腔3的连通孔连接；第三处理腔3与第一处理腔1通过连管三83连接，连管三83的两端分别于第三处理腔3的连通孔、第一处理腔1的顶连通孔连接，连管三83中连接有水泵9，连管三83下端部设有距离传感器91，距离传感器91被包裹于透明玻璃内，距离传感器91与水泵9电讯连接。

正电极片52和负电极片53对称设置在处理腔的两块壁板的下部。

第四处理腔4的外壁设有电源系统54，电源系统54包括电池、容纳电池的电池仓和与电池连通的开关控制电路，处理腔的壁板设有留空的走线空间，走线空间内布置有用于连通超声波发生器51、正电极片52和负电极片53和电源系统54的电线；电源系统54还与外置的电子计时器相连通，开关控制电路导通时，超声波发生器51、电子计时器、正电极片52和负电极片53同时导通电流。

本发明的装置的处理腔内有叉鞭金藻，利用超声波发生器发出超声波，利用正负电极片产生作用于处理腔内水体中的弱电流，并滴入适量的醋酸，使得处理腔中的叉鞭金藻处在弱电流、弱酸与超声波的环境下，对矿山开采过程中产生的污水进行处理，有效降低污水中铅离子的浓度，达到净化污水的效果。

发明人发现，在弱酸环境下，对叉鞭金藻生活的水体通以300微安(μA)的电流，能够使得叉鞭金藻细胞壁表层的铅离子通道打开，大量的吸收周围液体环境中的铅离子，并与核糖体上产生一组多肽的羧基结合，折叠形成一个立体结构的功能性蛋白，并被运送至细胞壁结构中，最终使得大量铅离子富集于叉鞭金藻的细胞壁上，极大的降低了水体中的铅离子的浓度。

本装置还通过多个连管将多个处理腔连通，当污水大量输入时，能够将第一处理腔内的过量污水输送到第二处理腔，在第二处理腔内发生污水溢满的情况下，将过量污水输送到第三处理腔内，通过合理利用多个处理腔的空间，大大提升本污水处理装置在矿山开采业的实用性，能够有效解决矿山开采中常发生的短时爆炸性增长的污水量。为确保污水得到充分的净化，本实施例的处理装置需设置有四个处理腔，且第四处理腔完全封闭，不与其余处理腔连通；第三处理腔与第一处理腔连通，当污水过量而通过连管进入第二处理腔时，启动应急污水处理方案，待爆炸性输入的污水输入结束后，水泵启动并将第三处理腔中的污水缓慢有序地抽回第一处理腔，流至第三处理腔中的污水重新由第一处理腔内，再进行一次完整的四个处理腔的四级处理，保证污水中的铅离子浓度低于国家标准。

效果检测：

选取四个处理腔，按照处理顺序记做第一处理腔、第二处理腔、第三处理腔和第四处理腔，然后将各处理腔处理前后的污水取样进行铅离子的含量测定，获取数据制备表格如下表1：

表1：（单位：mg/L）

	第一处理腔	第二处理腔	第三处理腔	第四处理腔
					处理前	0.331	0.213	0.117	0.048
处理后	0.214	0.113	0.048	0.007

根据检测结果发现，经过四级处理的污水铅含量为0.007mg/L，根据《生活饮用水检验规范(2001)》的标准，生活饮用水水质中铅含量的极值为0.01(mg／L)，本发明装置四级处理后的污水铅含量符合该标准。

最后应当说明的是，以上实施例说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种处理矿山开采业含铅污水的装置，其特征在于，包括自上而下层叠设置的N个处理腔，处理腔包括4个壁板和1个具有网孔的底板，处理腔内壁上部设置有超声波发生器，处理腔内壁下部设有正电极片和负电极片，处理腔壁上设有连通孔，连通孔上安装有连管，不同处理腔间通过连管连通；所述底板的下部设有闸门；所述处理腔内加入有叉鞭金藻；所述N个处理腔自上而下依次是第一处理腔、第二处理腔、依此类推直至第N-1处理腔和第N处理腔，第一处理腔顶部设有与其壁一体成型的顶板，顶板上设有用于输入污水的开窗和顶连通孔，第一处理腔底部设有网板，网板上设有孔径为800-1500纳米的膜，除第一处理腔外的所有处理腔顶部均为完全留空敞开，第N-1处理腔的壁板上端与第N-2处理腔的壁板下端连接；所述连通孔固定有连通短管，所述连管的两端部分别通过法兰与连通短管连接，法兰与连通短管、连管通过螺纹密封连接；第一处理腔与第二处理腔通过连管一连接，连管一的两端分别于第一处理腔的连通孔、第二处理腔的连通孔连接；依此类推，第N-2处理腔与第N-1处理腔通过连管N-2连接，连管N-2的两端分别于第N-2处理腔的连通孔、第N-1处理腔的连通孔连接；第N-1处理腔与第一处理腔通过连管N-1连接，连管N-1的两端分别于第N-1处理腔的连通孔、第一处理腔的顶连通孔连接，连管N-1中连接有水泵，连管N-1下端部设有距离传感器，所述距离传感器被包裹于透明玻璃内，距离传感器与水泵电讯连接；所述第N处理腔的外壁设有电源系统，电源系统包括电池、容纳电池的电池仓和与电池连通的开关控制电路，所述处理腔的壁板设有留空的走线空间，走线空间内布置有用于连通超声波发生器、正电极片和负电极片和电源系统的电线；电源系统还与外置的电子计时器相连通，开关控制电路导通时，超声波发生器、电子计时器、正电极片和负电极片同时导通电流。

2.根据权利要求1所述的处理矿山开采业含铅污水的装置，其特征在于，所述正电极片和负电极片对称设置在处理腔的两块壁板的下部部。

3.根据权利要求1所述的处理矿山开采业含铅污水的装置，其特征在于，所述N为大于或等于4的自然数。

4.一种含铅污水处理方法，其特征在于，包括如下处理步骤：

步骤一，将污水由上述开窗引入第一处理腔内；

步骤二，在上述装置的各个处理腔内加入适量叉鞭金藻，使用醋酸滴定并保持水体环境的PH值处于5.8-6.5；

步骤三，将开关控制电路导通，各个处理腔内的正负电极片均产生200-350微安的电流，各个处理腔内的超声波发生器均发出超声波；

步骤四，利用电子计时器计时，上述电流及超声波持续12-18小时后，开启闸门进入下一处理腔，然后重复步骤二和步骤三，直至第N个处理腔；

步骤五，将由第N处理腔流出的经过处理的污水排放至蓄水池，待检测合格后再排放。