CN110563252A - 一种酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，包括石灰石中和池、喷射泵、三级厌氧反应器、废气收集设备和脱硫处理单元；酸性矿业废水通过第一蠕动泵进入石灰石中和池，中和后的废水由第二蠕动泵抽出并与经过喷射泵喷入的畜禽废水混合，混合后的废水经由第三蠕动泵进入三级厌氧反应器；进入三级厌氧反应器的废水通过硫酸盐还原菌进行净化处理；三级厌氧反应器中的废气进入废气收集设备，而废气收集设备与脱硫处理单元连通。本发明不仅能够有效去除废水中的硫酸盐和重金属，而且可以降低废水中COD和TN。

Description

一种酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统。
背景技术
酸性矿业废水是矿业生产活动导致的最严重的环境问题之一。在采矿活动或尾矿堆放过程中，矿石和尾矿中以硫铁矿为主的硫化矿物与空气接触，经生物化学氧化作用而产生大量的酸性矿业废水。这类废水的pH值通常较低,且含有高浓度的硫酸盐及一定浓度的重金属离子，其对受纳陆地或水生生态系统常产生十分严重的危害。与高硫酸盐工业废水不同，酸性矿业废水缺乏异养生物所需的有机物质及氮等营养物质，同时酸性矿业废水的强酸性，使得利用硫酸盐还原菌(SRB)处理酸性矿业废水非常困难。
畜禽废水是指由畜禽养殖场产生的尿液、全部粪便或残余粪便及饲料残渣、冲洗水及工人生活生产过程中产生的废水的总称。畜禽废水处理难度大，并且COD、SS、TN含量都很高，可生化性好，沉淀性能好。同时由于畜禽养殖过程中投加了大量微量元素以促进畜禽生长，导致了畜禽废水中也是潜在的Cu、Zn、Fe等重金属污染源，但现有技术中没有针对畜禽废水中重金属进行处理的方法。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，不仅能够有效去除废水中的硫酸盐和重金属，而且可以降低废水中COD和TN，降低了废水处理成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，包括：石灰石中和池、喷射泵、三级厌氧反应器、废气收集设备和脱硫处理单元；酸性矿业废水通过第一蠕动泵进入石灰石中和池，中和后的废水由第二蠕动泵抽出并与经过喷射泵喷入的畜禽废水混合，混合后的废水经由第三蠕动泵进入三级厌氧反应器；进入三级厌氧反应器的废水通过硫酸盐还原菌进行净化处理；三级厌氧反应器中的废气进入废气收集设备，而废气收集设备与脱硫处理单元连通。
优选地，所述的三级厌氧反应器包括第一级厌氧反应器、第二级厌氧反应器和第三级厌氧反应器；混合后的废水经由第三蠕动泵进入第一级厌氧反应器的下部；
第一级厌氧反应器的中部设有转动棒，而转动棒上设有生物挂膜组合材料；第一级厌氧反应器的底部设有金属回收区；第一级厌氧反应器的顶部设有气体收集装置；第一级厌氧反应器的出水由第一级厌氧反应器的上部排出，并进入第二级厌氧反应器的下部；
第二级厌氧反应器的中部设有转动棒，而转动棒上设有生物挂膜组合材料；第二级厌氧反应器的底部设有金属回收区；第二级厌氧反应器的顶部设有气体收集装置；第二级厌氧反应器的出水由第二级厌氧反应器的上部排出，并进入第三级厌氧反应器的下部；
第三级厌氧反应器的中部设有转动棒，而转动棒上设有生物挂膜组合材料；第三级厌氧反应器的底部设有金属回收区；第三级厌氧反应器的顶部设有气体收集装置；第三级厌氧反应器的出水由第三级厌氧反应器的上部排出；
第一级厌氧反应器的气体收集装置、第二级厌氧反应器的气体收集装置和第三级厌氧反应器的气体收集装置均与废气收集设备连通。
优选地，第一级厌氧反应器的转动棒、第二级厌氧反应器的转动棒和第三级厌氧反应器的转动棒转速一致。
优选地，所述混合后的废水中，COD:SO4 2-的比例为2～3:1。
优选地，所述的石灰石中和池中布满石灰石砾石。
优选地，第一蠕动泵与第二蠕动泵的流量一致；第三蠕动泵的流量为第一蠕动泵与第二蠕动泵流量之和。
优选地，第三蠕动泵的流量为0.2～0.3m/h。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统中，先通过石灰石砾石中和调节酸性矿业废水的酸碱性，然后与畜禽废水混合，使混合后的废水中COD与SO4 2-比例为2～3:1，再进入三级厌氧反应器通过硫酸盐还原菌进行净化处理，从而将废水中的重金属转化成硫化物矿物沉淀，降低了废水中COD和TN的浓度，降低了废水处理成本，解决了现有酸性矿业废水处理过程中碳源、氮源缺乏以及现有畜禽废水处理过程中未考虑重金属去除等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
图1为本发明实施例中酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统的流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
如图1所示，一种酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，包括如下步骤：石灰石中和池1、喷射泵2、三级厌氧反应器、废气收集设备6和脱硫处理单元7；酸性矿业废水通过第一蠕动泵101进入石灰石中和池1，中和后的废水由第二蠕动泵102抽出并与经过喷射泵2喷入的畜禽废水混合，混合后的废水经由第三蠕动泵103进入三级厌氧反应器；进入三级厌氧反应器的废水通过硫酸盐还原菌进行净化处理；三级厌氧反应器中的废气进入废气收集设备6，而废气收集设备6与脱硫处理单元7连通。
其中，所述的三级厌氧反应器包括第一级厌氧反应器3、第二级厌氧反应器4和第三级厌氧反应器5；混合后的废水经由第三蠕动泵103进入第一级厌氧反应器3的下部；
第一级厌氧反应器3的中部设有转动棒301，而转动棒301上设有生物挂膜组合材料302；第一级厌氧反应器3的底部设有金属回收区304，回收的金属经由排出管收集导出；第一级厌氧反应器3的顶部设有气体收集装置303；第一级厌氧反应器3的出水由第一级厌氧反应器3的上部排出，并进入第二级厌氧反应器4的下部；
第二级厌氧反应器4的中部设有转动棒401，而转动棒401上设有生物挂膜组合材料402；第二级厌氧反应器4的底部设有金属回收区404，回收的金属经由排出管收集导出；第二级厌氧反应器4的顶部设有气体收集装置403；第二级厌氧反应器4的出水由第二级厌氧反应器4的上部排出，并进入第三级厌氧反应器5的下部；
第三级厌氧反应器5的中部设有转动棒501，而转动棒501上设有生物挂膜组合材料502；第三级厌氧反应器5的底部设有金属回收区504，回收的金属经由排出管收集导出；第三级厌氧反应器5的顶部设有气体收集装置503；第三级厌氧反应器5的出水由第三级厌氧反应器5的上部排出；
第一级厌氧反应器3的气体收集装置303、第二级厌氧反应器4的气体收集装置403和第三级厌氧反应器5的气体收集装置503均与废气收集设备6连通。
具体地，该酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统包括以下实施方案：
(1)第一级厌氧反应器3的转动棒301、第二级厌氧反应器4的转动棒401和第三级厌氧反应器5的转动棒501转速一致，均保持在3r/min。
(2)酸性矿业废水和畜禽废水混合后的废水中，COD:SO4 2-的比例为2～3:1。
(3)所述的石灰石中和池1中布满石灰石砾石。
(4)第一蠕动泵101与第二蠕动泵102的流量一致；第三蠕动泵103的流量为第一蠕动泵101与第二蠕动泵102流量之和。第三蠕动泵103的流量为0.2～0.3m/h。
进一步地，现有技术中主要通过外加碳源来处理酸性矿山废水，而本发明所提供的酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统中，先通过石灰石砾石中和调节酸性矿业废水的酸碱性，然后与畜禽废水混合，使混合后的废水中COD与SO4 2-比例为2～3:1，再进入三级厌氧反应器通过硫酸盐还原菌进行净化处理，从而将废水中的重金属转化成硫化物矿物沉淀，降低了废水中COD和TN的浓度，解决了现有酸性矿业废水处理过程中碳源、氮源缺乏以及现有畜禽废水处理过程中未考虑重金属去除等问题，降低了酸性矿业废水和畜禽废水的处理成本。
综上可见，本发明实施例不仅能够有效去除废水中的硫酸盐和重金属，而且可以降低废水中COD和TN，降低了废水处理成本。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明所提供的酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统进行详细描述。
实施例1
对某矿区酸性矿业废水进行处理，该酸性矿业废水的特征如下：pH值为2.68，Eh为460mV，硫酸盐含量为1985mg/L，Al含量为116mg/L，Fe含量为101mg/L，Cu含量为35mg/L，Mn含量为9.5mg/L，Zn含量为26mg/L。
对某地养猪场废水进行处理，该养猪场废水的特征如下：pH值为6.85，COD为14800mg/L，TP为127mg/L，TN为650mg/L，Fe含量为192mg/L，Cu含量为29mg/L，Zn含量为31mg/L。
对养猪场废水使用实验室内培养的硫酸盐还原菌剂进行100:1进行混合，通过细菌群落组成分析，硫酸盐还原菌剂中脱硫弧菌为主要的优势类群，占总细菌群落的59.5％，其次分别是硫磺单胞菌7.4％，醋酸杆菌1.2％，脱硫微菌1.1％，鞘脂单胞菌0.6％，脱硫叶菌0.2％。
如图1所示，一种酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，包括：酸性矿业废水通过第一蠕动泵101进入石灰石中和池1，石灰石中和池1中布满石灰石砾石，石灰石砾石的颗粒大小为0.5～1.5厘米，停留时间为12小时。中和后的废水的pH值由2.68增长到6.45，硫酸盐含量为1816mg/L，Al含量为107mg/L，Fe含量为0.15mg/L，Cu含量为19mg/L，Mn含量为9mg/L，Zn含量为25mg/L。
中和后的废水由第二蠕动泵102抽出并与经过喷射泵2喷入的畜禽废水进行2:1的混合，混合后的废水经由第三蠕动泵103进入三级厌氧反应器；第一级厌氧反应器3的停留时间为5天、第二级厌氧反应器4的停留时间为10天和第三级厌氧反应器5的停留时间为15天；三级厌氧反应器的出水水质为：pH值7.0，Eh为-346mV，硫酸盐含量为5.7mg/L，Al含量为7.2mg/L，Fe含量为0.09mg/L，Cu含量为0.4mg/L，Mn含量为2.9mg/L，Zn含量为0.2mg/L，COD含量为140mg/L，TN含量为6.2mg/L。
在三级厌氧反应器内，混合后的废水经微生物反应产生大量固体废物沉淀在金属回收区，同时反应产生的H2S气体经气体收集装置进入废气收集设备，然后进入脱硫处理单元进行脱硫处理。
综上可见，本发明实施例不仅能够有效去除废水中的硫酸盐和重金属，而且可以降低废水中COD和TN，降低了废水处理成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，其特征在于，包括：石灰石中和池(1)、喷射泵(2)、三级厌氧反应器、废气收集设备(6)和脱硫处理单元(7)；
酸性矿业废水通过第一蠕动泵(101)进入石灰石中和池(1)，中和后的废水由第二蠕动泵(102)抽出并与经过喷射泵(2)喷入的畜禽废水混合，混合后的废水经由第三蠕动泵(103)进入三级厌氧反应器；进入三级厌氧反应器的废水通过硫酸盐还原菌进行净化处理；三级厌氧反应器中的废气进入废气收集设备(6)，而废气收集设备(6)与脱硫处理单元(7)连通。
2.根据权利要求1所述的酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，其特征在于，所述的三级厌氧反应器包括第一级厌氧反应器(3)、第二级厌氧反应器(4)和第三级厌氧反应器(5)；
混合后的废水经由第三蠕动泵(103)进入第一级厌氧反应器(3)的下部；
第一级厌氧反应器(3)的中部设有转动棒(301)，而转动棒(301)上设有生物挂膜组合材料(302)；第一级厌氧反应器(3)的底部设有金属回收区(304)；第一级厌氧反应器(3)的顶部设有气体收集装置(303)；第一级厌氧反应器(3)的出水由第一级厌氧反应器(3)的上部排出，并进入第二级厌氧反应器(4)的下部；
第二级厌氧反应器(4)的中部设有转动棒(401)，而转动棒(401)上设有生物挂膜组合材料(402)；第二级厌氧反应器(4)的底部设有金属回收区(404)；第二级厌氧反应器(4)的顶部设有气体收集装置(403)；第二级厌氧反应器(4)的出水由第二级厌氧反应器(4)的上部排出，并进入第三级厌氧反应器(5)的下部；
第三级厌氧反应器(5)的中部设有转动棒(501)，而转动棒(501)上设有生物挂膜组合材料(502)；第三级厌氧反应器(5)的底部设有金属回收区(504)；第三级厌氧反应器(5)的顶部设有气体收集装置(503)；第三级厌氧反应器(5)的出水由第三级厌氧反应器(5)的上部排出；
第一级厌氧反应器(3)的气体收集装置(303)、第二级厌氧反应器(4)的气体收集装置(403)和第三级厌氧反应器(5)的气体收集装置(503)均与废气收集设备(6)连通。
3.根据权利要求2所述的酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，其特征在于，第一级厌氧反应器(3)的转动棒(301)、第二级厌氧反应器(4)的转动棒(401)和第三级厌氧反应器(5)的转动棒(501)转速一致。
4.根据权利要求1或2所述的酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，其特征在于，所述混合后的废水中，COD:SO4 2-的比例为2～3:1。
5.根据权利要求1或2所述的酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，其特征在于，所述的石灰石中和池(1)中布满石灰石砾石。
6.根据权利要求1或2所述的酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，其特征在于，第一蠕动泵(101)与第二蠕动泵(102)的流量一致；第三蠕动泵(103)的流量为第一蠕动泵(101)与第二蠕动泵(102)流量之和。
7.根据权利要求1或2所述的酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统，其特征在于，第三蠕动泵(103)的流量为0.2～0.3m/h。
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