CN108975564A - 酸性矿山排水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种酸性矿山排水处理系统，涉及水处理技术领域。酸性矿山排水处理系统包括依次连通的对废水进行中和反应的中和处理单元、对废水进行曝气的曝气处理单元、对废水进行沉淀的沉淀处理单元、对废水进行一级深度处理的一级深度处理单元、对废水进行二级深度处理的二级深度处理单元和出水单元；中和处理单元内设有碱性材料；一级深度处理单元内填充有第一深度处理药剂；二级深度处理单元内设有第二深度处理药剂，出水单元的出水端设有出水通道。解决了现有技术中，废弃矿洞内的废水进行处理所需的成本较高的技术问题。本发明的中和处理单元、曝气处理单元、沉淀处理单元、一级、二级深度处理单元和出水单元实现对废水的充分处理。

Description

酸性矿山排水处理系统

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及一种酸性矿山排水处理系统。

背景技术

金属矿山和煤矿山开采过程中，会产生大量的矿洞，矿山运营过程中，矿洞会定期排水，不会产生矿洞涌水现象，矿洞废弃后，矿洞内的地下水不断上涨，并出现矿洞涌水现象，矿山涌水一般呈酸性，铁锰含量较高，浓度可达几百至几千mg/L，导致矿洞涌水呈黄色，另外，根据矿山种类的不同，有些矿洞废水还含有重金属。废弃矿洞酸性废水进入下游河流中，会对河流造成严重污染，需要进行有效的治理。

现有的处理废弃矿洞中的废水的方法是沉淀法、微生物法和人工湿地法三种，其中，沉淀法的反应物提取方便，且成本较低，应用最为广泛。沉淀法包括中和法和硫化法，是利用物理与化学相结合的方法，首先向废水中投加化学药剂，使之与水中的离子态物质发生化学反应生成不溶或难溶物，然后经自由沉降或机械外力的作用达到泥水分离的目的，能够对废水达到治理的效果。

但是废气矿洞中的废水有时体积较大，此时便需要较多的药剂和能量，长期运行所需的药剂和能量更多，而且沉淀法在使用时需要建站运行，矿洞废水呈酸性，对设备的腐蚀性较强，因此可知，采用沉淀法对废弃矿洞中的废水进行处理所需的运维成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酸性矿山排水处理系统，以解决现有技术中存在的，采用沉淀法对废弃矿洞内的废水进行处理所需的运维成本较高的技术问题。

本发明提供的一种酸性矿山排水处理系统，包括依次连通的中和处理单元、曝气处理单元、沉淀处理单元、一级深度处理单元、二级深度处理单元和出水单元；

所述中和处理单元内设有碱性材料，所述中和处理单元用于对酸性矿山排水进行缺氧中和处理；所述曝气处理单元用于对中和处理后的废水进行曝气充氧处理；所述沉淀处理单元用于对曝气充氧后的废水进行沉淀处理；所述一级深度处理单元内填充有第一深度处理药剂，用于对沉淀处理后的废水进行第一次深度处理；所述二级深度处理单元内设有第二深度处理药剂，用于对废水进行第二次深度处理，所述出水单元的出水端设有出水通道，以使处理后的废水流出。

进一步的，所述中和处理单元包括进水通道、中和处理墙和中和处理单元出水通道；

所述进水通道的一端与矿洞连接，所述进水通道的另一端与中和处理墙的一端连接，所述中和处理墙的另一端与中和处理单元出水通道的一端连接；所述碱性材料填充在中和反应墙内。

进一步的，所述进水通道的一端的高度高于所述进水通道的另一端的高度，所述进水通道的另一端与中和处理墙一端的底部连接，所述中和处理单元出水通道的一端与中和处理墙的另一端的顶端连接。

进一步的，所述中和处理单元出水通道的另一端朝向中和处理墙的顶端设置。

进一步的，所述曝气处理单元包括曝气池、曝气机和挡板；

所述中和处理单元出水通道的另一端设在曝气池的上方，所述曝气机设在曝气池的上方，所述曝气机对曝气池进行曝气；所述挡板设在曝气池水流向末端。

进一步的，所述沉淀处理单元包括沉淀布水池、沉淀池和斜板；

所述沉淀布水池的一端与曝气处理单元的出水端连通，所述沉淀布水池的另一端与沉淀池的一端连通，所述沉淀池的另一端设置有集泥槽，所述集泥槽的深度大于所述沉淀池的深度；

所述斜板设置在沉淀池内。

进一步的，所述一级深度处理单元包括一级布水池和一级反应墙；

所述一级布水池的一端与沉淀池的出水端连接，所述一级布水池的另一端与一级反应墙的一端连通，所述一级反应墙沿水流方向上设有贯穿的第一通孔，以使水流流出所述一级深度处理单元。

进一步的，所述二级深度处理单元包括二级布水池和二级反应墙；

所述一级反应墙的另一端与二级布水池的一端连通，所述二级布水池的另一端与二级反应墙的一端连通，所述二级反应墙上设有沿水流方向贯穿的第二通孔，以使水流流入所述出水单元内。

进一步的，所述出水单元包括出水池和出水通道；

所述出水池的一端与二级反应墙的另一端连通，所述出水池的另一端与出水通道的一端连通，所述出水通道的另一端为出水端。

进一步的，所述曝气池的出水口、沉淀池的出水口和出水池的出水口的高度依次降低。

本发明提供的酸性矿山排水处理系统，所述中和处理单元、曝气处理单元、沉淀处理单元、一级深度处理单元、二级深度处理单元和出水单元依次连通，所述中和处理单元内部设有碱性材料，用于对酸性矿山排水进行缺氧中和反应，实现对废水的中和反应；所述曝气处理单元对中和处理后的废水进行曝气充氧处理，使得废水中融入充分的氧气，使得废水的中的污泥中的有机物充分转化成无机物；所述沉淀处理单元对曝气充氧后的废水进行沉淀处理，实现对废水中的杂质的沉淀，保证废水处理的彻底；所述一级深度处理单元内填充有第一深度处理药剂，对沉淀后的废水进行第一次深度处理；二级深度处理单元内填充有第二深度处理药剂，对处理后的废水进行第二次深度处理，保证废水的充分处理；所述出水单元的出水端设有出水通道，实现废水的流出，废水经过一系列的处理后，按照规定的要求进行排出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的酸性矿山排水处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的中南某废弃煤矿山酸性排水成分；

图3为本发明实施例提供的中南某废弃煤矿山酸性排水处理后出水成分。

图标：100-中和处理单元；200-曝气处理单元；300-沉淀处理单元；400-一级深度处理单元；500-二级深度处理单元；600-出水单元；101-进水通道；102-中和处理墙；103-中和处理单元出水通道；201-曝气池；202-曝气机；203-挡板；301-沉淀布水池；302-沉淀池；303-斜板；401-一级布水池；402-一级反应墙；501-二级布水池；502-二级反应墙；601-出水池；602-出水通道；3021-集泥槽；4021-第一通孔；5021-第二通孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种酸性矿山排水处理系统，所述酸性矿山排水处理系统包括依次连通的中和处理单元100、曝气处理单元200、沉淀处理单元300、一级深度处理单元400、二级深度处理单元500和出水单元600；所述中和处理单元100内设有碱性材料，所述中和处理单元100用于对酸性矿山排水进行缺氧中和处理；所述曝气处理单元200用于对中和处理后的废水进行曝气充氧处理；所述沉淀处理单元300用于对曝气充氧后的废水进行沉淀处理；所述一级深度处理单元400内填充有第一深度处理药剂，用于对沉淀处理后的废水进行第一次深度处理；所述二级深度处理单元500内设有第二深度处理药剂，用于对废水进行第二次深度处理，所述出水单元600的出水端设有出水通道602，以使处理后的废水流出。

如图1所示，本发明提供的酸性矿山排水处理系统，所述中和处理单元100、曝气处理单元200、沉淀处理单元300、一级深度处理单元400、二级深度处理单元500和出水单元600依次连通，所述中和处理单元100内部设有碱性材料，用于对酸性矿山排水进行缺氧中和反应，实现对废水的中和反应；所述曝气处理单元200对中和处理后的废水进行曝气充氧处理，使得废水中融入充分的氧气，使得废水中的污泥中的有机物充分转化成无机物；所述沉淀处理单元300对曝气充氧后的废水进行沉淀处理，实现对废水中的杂质的沉淀，保证废水处理的彻底；所述一级深度处理单元400内填充有第一深度处理药剂，对沉淀后的废水进行第一次深度处理；二级深度处理单元500内填充有第二深度处理药剂，对处理后的废水进行第二次深度处理，保证废水的充分处理；所述出水单元600的出水端设有出水通道602，实现废水的流出，废水经过一系列的处理后，按照规定的要求进行排出。

需要说明的是，所述碱性材料为消石灰等，一级深度处理单元400内填充的第一深度处理药剂为陶粒等，二级深度处理单元500内填充的第二深度处理药剂为沸石等材料。

进一步地，所述中和处理单元100包括进水通道101、中和处理墙102和中和处理单元出水通道103；所述进水通道101的一端与矿洞连接，所述进水通道101的另一端与中和处理墙102的一端连接，所述中和处理墙102的另一端与中和处理单元出水通道103的一端连接；所述碱性材料填充在中和反应墙内。

如图1所示，所述进水通道101的左端与矿洞连接，所述进水通道101的右端与中和处理墙102的左端连接，酸性矿山排水通过进水通道101输送到中和处理墙102，中和处理墙102内填充有碱性材料，实现对酸性矿山排水的中和反应；所述中和处理墙102的右端与中和处理单元出水通道103的左端连接，实现经中和后的水排出出中和处理单元100。

需要说明的是，酸性矿山排水在中和反应墙内停留时间在24小时以上。

进一步地，所述进水通道101的一端的高度高于所述进水通道101的另一端的高度，所述进水通道101的另一端与中和处理墙102一端的底部连接，所述中和处理单元出水通道103的一端与中和处理墙102的另一端的顶端连接。

如图1所示，所述进水通道101的左端的高度高于所述进水通道101的右端的高度，进水通道101的右端与中和处理墙102的左端的底部连接，所述中和处理单元出水通道103的左端与中和处理墙102的右端的顶端连接，使得酸性矿山排水充分进入到中和处理墙102内部，实现对酸性矿山排水的充分的中和处理。

需要说明的是，所述中和反应墙上部铺设无纺布和防渗膜，覆土并进行生态恢复。

进一步地，所述中和处理单元出水通道103的另一端朝向中和处理墙102的顶端设置。

如图1所示，所述中和处理单元出水通道103的右端朝向上方设置，使得中和后的水通过溢流的方式洒落到曝气处理单元200内，喷洒方式简单，保证酸性矿山排水充分进入到曝气处理单元200内部。

进一步地，所述曝气处理单元200包括曝气池201、曝气机202和挡板203；所述中和处理单元出水通道103的另一端设在曝气池201的上方，所述曝气机202设在曝气池201的上方，所述曝气机202对曝气池201进行曝气；所述挡板203设在曝气池201水流向末端。

如图1所示，所述曝气池201通过曝气机202进行曝气，实现对曝气池201内的酸性矿山排水的充分的溶氧，将酸性矿山排水内的有机物转化成无机物；所述挡板203设在曝气池201水流的末端，防止曝气扰动溢流口水流。

进一步地，所述沉淀处理单元300包括沉淀布水池301、沉淀池302和斜板303；所述沉淀布水池301的一端与曝气处理单元200的出水端连通，所述沉淀布水池301的另一端与沉淀池302的一端连通，所述沉淀池302的另一端设置有集泥槽3021，所述集泥槽3021的深度大于所述沉淀池302的深度；所述斜板303设置在沉淀池302内。

如图1所示，所述沉淀布水池301的左端与曝气处理单元200的右端连通，所述沉淀布水池301的右端与沉淀池302的左端连通，所述沉淀池302的右端设置有集泥槽3021，所述集泥槽3021的深度大于沉淀池302的深度，酸性矿山排水通过沉淀布水池301下端的花孔墙进入到沉淀池302中，实现对酸性矿山排水的沉淀；所述斜板303设置在沉淀池302内，增强沉淀效果；设置集泥槽3021用于收集沉淀物，有利于沉淀物的排出。

需要说明的是，所述沉淀池302的底部设置有沿水流方向向下流动的斜坡，使得水流能够沿斜坡流动到后续的处理工序中。

还需要说明的是，酸性矿山排水在沉淀池302内停留时间大于24小时，保证酸性矿山排水充分的沉淀。

进一步地，所述一级深度处理单元400包括一级布水池401和一级反应墙402；所述一级布水池401的一端与沉淀池302的出水端连接，所述一级布水池401的另一端与一级反应墙402的一端连通，所述一级反应墙402沿水流方向上设有贯穿的第一通孔4021，以使水流流出所述一级深度处理单元400。

如图1所示，所述一级布水池401的左端与沉淀池302的出水端连通，所述一级布水池401的右端与一级反应墙402连通，所述一级反应墙402上沿水平方向设置有贯穿的第一通孔4021，所述第一通孔4021为设在一级反应墙402上的花孔墙，水流从一级反应墙402的第一通孔4021内进入一级反应墙402内并流出，所述一级反应墙402内填充有第一深度处理药剂，实现对酸性矿山排水的第一次处理。

需要说明的是，酸性矿山排水在一级反应墙402内停留时间大于24小时，保证对废水的充分处理。

进一步地，所述二级深度处理单元500包括二级布水池501和二级反应墙502；所述一级反应墙402的另一端与二级布水池501的一端连通，所述二级布水池501的另一端与二级反应墙502的一端连通，所述二级反应墙502上设有沿水流方向贯穿的第二通孔5021，以使水流流入所述出水单元600内。

如图1所示，所述一级反应墙402的右端与二级布水池501的左端连通，二级布水池501的右端与二级反应墙502的左端连通，二级反应墙502上设有水平方向的第二通孔5021，二级反应墙502内填充有第二深度处理药剂，酸性矿山排水通过二级反应墙502上的第二通孔5021进入到出水单元600内部，实现对酸性矿山排水的第二次深度处理。

需要说明的是，所述第二通孔5021为设置在二级反应墙502上的花孔墙。

需要说明的是，酸性矿山排水在二级反应墙502内停留的时间大于24小时，保证对酸性矿山排水的充分的处理。

进一步地，所述出水单元600包括出水池601和出水通道602；所述出水池601的一端与二级反应墙502的另一端连通，所述出水池601的另一端与出水通道602的一端连通，所述出水通道602的另一端为出水端。

如图1所示，所述出水池601的左端与二级反应墙502的右端连通，所述出水池601的右端与出水通道602的左端连通，所述出水通道602的右端为出水端，实现处理后的酸性矿山排水的排出。

需要说明的是，所述出水通道602的位置稍低于沉淀池302的溢流口，实现酸性矿山排水的流出。

进一步地，所述曝气池201的出水口、沉淀池302的出水口和出水池601的出水口的高度依次降低。

所述曝气池201的出水口、沉淀池302的出水口和出水池601的出水口的高度依次降低，保证酸性矿山排水自流通过酸性矿山排水处理系统。

本发明提供的酸性矿山排水处理系统，在使用时，中和处理单元100的进水通道101连接矿洞，对矿洞进行封堵，防止废水中溶解氧升高，污染物在中和反应墙内沉淀，堵塞填料孔道，酸性矿山排水进水DO(环境监测氧参数)<2mg/L，C(Fe³⁺)<2mg/L；酸性矿山排水通过进水通道101输送至中和处理墙102进行中和处理后，通过中和处理单元出水通道103溢流进入曝气池201；曝气池201内采用太阳能曝气、跌水曝气机202等方式对废水进行曝气富氧，曝气处理后的废水溢流进入布水池；废水通过布水花孔墙进入沉淀池302进行沉淀处理，沉淀物进入集泥槽3021，废水溢流进入一级布水池401；废水通过布水花孔墙进入一级反应墙402进行深度处理后，通过花孔墙进入二级布水池501；废水通过布水花孔墙进入二级反应墙502进行深度处理后，通过花孔墙进入出水池601；出水池601出水通过出水管溢流排放。

还需要说明的是，中和处理单元100、曝气处理单元200、沉淀处理单元300、一级深度处理单元400、二级深度处理单元500和出水单元600可根据特征污染物及浓度的不同，增加或减少某个单元，减小或增大某个单元。

具体地，本实施例用于处理中南某废弃煤矿山酸性排水，该废水对下游河道造成污染，河水呈黄色，河道内无基本无水生植物以及动物。酸性矿山排水流量为2.3m3/h，酸性煤矿山排水成分分析结果如图2所示，从图2可以看出，废水中铁和硫酸根的浓度较高，铁的浓度已经超过了《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426－2006)要求(总铁≤7mg/L)。

首先对废弃矿洞进行封堵，并安装排水措施，酸性矿山排水通过管道自流进入酸性矿山排水处理系统，使用中和处理单元100的进水通道101连接矿洞，中和处理墙102内填充碱性材料，废水在中和处理墙102内的停留时间为32小时，曝气池201采用太阳能曝气机202曝气，废水在曝气池201内停留时间为24小时，沉淀池302的底部设置斜板303，废水在沉淀池302内停留时间为24小时，一级反应墙402内填充高比表面积活性多孔吸附材料，废水在一级反应墙402内的停留时间为12小时，二级反应墙502内填充催化氧化材料，废水在二级反应墙502内停留时间为12小时，曝气池201溢流口、沉淀池302溢流口和出水池601溢流口出水通道602高度依次降低，高差大于50mm。

通过酸性矿山排水处理系统处理后的出水成分检测结果如图3所示，排出的水符合《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426－2006)的要求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种酸性矿山排水处理系统，其特征在于，包括依次连通的中和处理单元、曝气处理单元、沉淀处理单元、一级深度处理单元、二级深度处理单元和出水单元；

所述中和处理单元内设有碱性材料，所述中和处理单元用于对酸性矿山排水进行缺氧中和处理；所述曝气处理单元用于对中和处理后的废水进行曝气充氧处理；所述沉淀处理单元用于对曝气充氧后的废水进行沉淀处理；所述一级深度处理单元内填充有第一深度处理药剂，用于对沉淀处理后的废水进行第一次深度处理；所述二级深度处理单元内设有第二深度处理药剂，用于对废水进行第二次深度处理，所述出水单元的出水端设有出水通道，以使处理后的废水流出。

2.根据权利要求1所述的酸性矿山排水处理系统，其特征在于，所述中和处理单元包括进水通道、中和处理墙和中和处理单元出水通道；

所述进水通道的一端与矿洞连接，所述进水通道的另一端与中和处理墙的一端连接，所述中和处理墙的另一端与中和处理单元出水通道的一端连接；所述碱性材料填充在中和反应墙内。

3.根据权利要求2所述的酸性矿山排水处理系统，其特征在于，所述进水通道的一端的高度高于所述进水通道的另一端的高度，所述进水通道的另一端与中和处理墙一端的底部连接，所述中和处理单元出水通道的一端与中和处理墙的另一端的顶端连接。

4.根据权利要求3所述的酸性矿山排水处理系统，其特征在于，所述中和处理单元出水通道的另一端朝向中和处理墙的顶端设置。

5.根据权利要求2所述的酸性矿山排水处理系统，其特征在于，所述曝气处理单元包括曝气池、曝气机和挡板；

所述中和处理单元出水通道的另一端设在曝气池的上方，所述曝气机设在曝气池的上方，所述曝气机对曝气池进行曝气；所述挡板设在曝气池水流向末端。

6.根据权利要求5所述的酸性矿山排水处理系统，其特征在于，所述沉淀处理单元包括沉淀布水池、沉淀池和斜板；

所述沉淀布水池的一端与曝气处理单元的出水端连通，所述沉淀布水池的另一端与沉淀池的一端连通，所述沉淀池的另一端设置有集泥槽，所述集泥槽的深度大于所述沉淀池的深度；

所述斜板设置在沉淀池内。

7.根据权利要求6所述的酸性矿山排水处理系统，其特征在于，所述一级深度处理单元包括一级布水池和一级反应墙；

所述一级布水池的一端与沉淀池的出水端连接，所述一级布水池的另一端与一级反应墙的一端连通，所述一级反应墙沿水流方向上设有贯穿的第一通孔，以使水流流出所述一级深度处理单元。

8.根据权利要求7所述的酸性矿山排水处理系统，其特征在于，所述二级深度处理单元包括二级布水池和二级反应墙；

所述一级反应墙的另一端与二级布水池的一端连通，所述二级布水池的另一端与二级反应墙的一端连通，所述二级反应墙上设有沿水流方向贯穿的第二通孔，以使水流流入所述出水单元内。

9.根据权利要求8所述的酸性矿山排水处理系统，其特征在于，所述出水单元包括出水池和出水通道；

所述出水池的一端与二级反应墙的另一端连通，所述出水池的另一端与出水通道的一端连通，所述出水通道的另一端为出水端。

10.根据权利要求9所述的酸性矿山排水处理系统，其特征在于，所述曝气池的出水口、沉淀池的出水口和出水池的出水口的高度依次降低。