CN113023971A

CN113023971A - 一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置及方法

Info

Publication number: CN113023971A
Application number: CN202110235624.1A
Authority: CN
Inventors: 曾睿; 胡志鑫; 唐传祥
Original assignee: Hunan Airbluer Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Hunan Airbluer Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2021-06-25

Abstract

本发明提供一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置及方法，涉及重金属污染综合防治技术领域。该矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，包括调节预沉池、混凝反应沉淀池、污泥浓缩池甲、曝气氧化池、絮凝反应沉淀池、污泥浓缩池乙、pH调整槽乙及中间水槽、过滤器、吸附器、消毒及资源化利用储水池、电解沉淀池、污泥浓缩池丙。本发明设计的方法中主工艺采用混凝沉淀加絮凝沉淀、电解沉淀、过滤、吸附组合技术，能高效解决矿坑井重金属废水，而且可以对多种重金属进行处理，解决了目前无机药剂难以同时深度进化多种重金属的缺点，处理后的水和泥进行资源化利用。

Description

一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置及方法

技术领域

本发明涉及重金属污染综合防治技术领域，具体为一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置及方法。

背景技术

矿坑矿井废水是矿山工业生产的主要污染源之一，未经处理货处理不当的矿坑矿井废水若排入江河、农田、水库或渗透进入地下水系，会对生态环境造成严重破坏。

矿坑矿井废水主要来源于天然降水、地表径流水对矿面和尾矿的冲刷、淋溶废水、生产用水(如湿式凿岩、喷洒水等)、矿金渗漏水、回踩积水、选矿废水等。矿坑矿井废水通常含有大量悬浮物，其中的污染物质包括铅、锌、镉、铬、砷、锑等重金属和类金属等。

以往，对于矿坑矿井废水重金属治理一般单独采用化学沉淀法：化学沉淀法含有大量重金属，污泥处理和维护费用高；离子交换法：离子交换法初期建设成本高，维护费用高；电化学处理法：电化学处理法初期建设成本高，有时会产生H2；膜过滤法维护和操作费用高，膜容易污染流量受到限制。

现有专利公开号为CN102815826A的矿井洞坑含重金属废水的处理方法，该方法采用装有重金属吸附材料的吸附交换柱对矿井洞坑含重金属废水进行重金属离子吸附交换，其对重金属的回收利用；还有公开号为CN102689935B的一种矿山酸性废水的处理方法，该方法采用木炭、碳酸钙、纤维对矿山酸性废水进行过滤。

上述的方法都可以对废水中的重金属进行去除、利用，但是其处理方式单一、去除效果都比较一般，处理后的废水中仍然含有大量重金属，对环境仍然有较大危害，而且这些方法去除的重金属种类较少，使用范围较小，所以需要设计一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置及方法对现有问题作出改进。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置及方法，解决了现有废水治理方法的重金属去除效果较差、去除种类较少，仍然对环境造成较大污染的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，包括调节预沉池、混凝反应沉淀池、污泥浓缩池甲、曝气氧化池、絮凝反应沉淀池、污泥浓缩池乙、pH调整槽乙及中间水槽、过滤器、吸附器、消毒及资源化利用储水池、电解沉淀池、污泥浓缩池丙；当处理量≤50m³/d时，除调节预沉池采用地下式钢筋混凝土结构处，其余均可采用钢板防腐后依次连接制造成车载式一体化设备，机动性强；当水量＞50m³/d，除调节预沉池采用地下式外，其余均采用半地下式，全部采用钢筋混凝土结构。

优选的，所述调节预沉池的前端池壁平设计水位设置有进水管，池前端设置有格栅，栅条直径为8-10mm，栅条间距为16-25mm，池后部设置有提升泵甲和提升泵甲出水管，矿坑矿井废水经调节预沉池处理后由提升泵甲和提升泵甲出水管输送至混凝反应沉淀池的pH调整槽甲，调节预沉池的功能是均和水质，平衡水量并起到初步沉淀的作用。

优选的，所述混凝反应沉淀池由pH调整槽甲、混凝反应槽、竖流沉淀池以及与之配套的pH调整剂投配桶甲、无机药剂投配桶甲、助凝剂投配桶组成，在pH调整槽甲首端池壁设置有pH调整槽进水管，pH调整槽甲进水管和提升泵甲出水管相连，在槽中设置有搅拌机甲，搅拌机甲转速为60r/min,为螺带式搅拌机，在pH调整槽甲旁边设置有pH调整剂投配桶甲，pH调整剂投配桶甲包括溶药桶、计量泵及搅拌器，紧靠pH调整槽甲是混凝反应槽，pH调整槽甲和混凝反应槽中间共壁，在共壁设计水位以下50mm处开有过水孔，过水孔尺寸为200×300mm，过水孔使处理水从pH调整槽甲流入混凝反应槽，在混凝反应槽中设置有搅拌机乙，搅拌机乙转速为45r/min，为开式涡轮式搅拌机，在混凝反应槽旁分别设置有无机药剂投配桶甲和助凝剂投配桶，无机药剂投配桶甲和助凝剂投配桶包括溶药桶、计量泵及搅拌器，在紧靠pH调整槽甲和混凝反应槽纵向池壁长度2/3处是竖流沉淀池，竖流沉淀池包括中心管、沉淀区、污泥斗和排泥管，混凝反应槽和竖流沉淀池共壁在设计水位100mm处开有过水孔，过水孔尺寸为200×300mm，过水孔使处理水从混凝反应槽流入竖流沉淀池，混凝反应沉淀池的功能是利用无机药剂对矿坑矿井废水中的重金属进行处理。

优选的，反述混凝反应沉淀池中竖流沉淀池中经沉淀后的底泥通过底部的连接管排入污泥浓缩池甲，污泥浓缩池甲中心进泥管上清液溢流堰及排出管、排泥管等，经污泥浓缩池甲浓缩后的污泥由排泥管和与之连接的污泥输送泵输送至污泥压滤机进行压滤处理，其上清液由上清液溢流堰及排出管排入调节预沉池。

优选的，所述混凝反应沉淀池中的竖流沉淀池中沉淀分离后的上清液由与曝气氧化池共壁的200×300mm的过水孔进入曝气氧化池，曝气氧化池底部设置有曝气管组件，曝气管组件上安装有单孔膜曝气器，单孔膜曝气器供气量为0.2-0.3m³/(个h)，安装间距为125mm，曝气管组件的主管和罗茨风机连接，在曝气氧化池旁设置有无机药剂投配桶乙，无机药剂投配桶乙包括溶药桶、计量泵及搅拌器。

优选的，所述经曝气氧化池处理后的水由与絮凝反应沉淀池共壁的在设计水位以下150mm处的200×300mm的过水孔进入絮凝反应沉淀池的絮凝反应槽，在絮凝反应槽中设置有搅拌机丙，搅拌机丙转速为30r/min，为双层桨叶搅拌机，在絮凝反应槽旁边设置有有机药剂投配桶和助絮剂投配桶，有机药剂投配桶和助絮剂投配桶包括溶药桶、计量泵及搅拌器，在紧靠絮凝反应槽纵向池壁长度的2/3处是斜管沉淀池，斜管沉淀池中设置有斜管支架及斜管组件，斜管支架为50×5mm角钢，斜管为直径80mm的乙丙共聚管，斜长为1000mm，垂直高度867mm，在池周紧贴斜管组件底部设置有导流板，在池底设置有曝气冲泥管，曝气冲泥管为直径40mm的穿孔upvc管，孔眼在穿孔管垂线下侧成两行交错排列，两行孔眼成60°夹角，孔眼直径为4-6mm，孔距为300mm，絮凝反应沉淀池的功能是利用有机药剂对矿坑矿井废水中的重金属进行处理。

优选的，所述絮凝反应沉淀池中的斜管沉淀池中经沉淀后的底泥通过底部的连接管排入污泥浓缩池乙，污泥浓缩池乙包括中心进泥管、底泥污泥斗、上清液溢流堰及排出管、排泥管等，经污泥浓缩池乙浓缩后的污泥由排泥管和与之相连的污泥输送泵乙输送至污泥压滤机进行压滤处理，其上清液由上清液溢流堰及排出管排入调节预沉池，另外，污泥压滤机压泥后的压滤水也一并排入调节预沉池。

优选的，所述絮凝反应沉淀池中的斜管沉淀池中经沉淀后的上清液由pH调整槽乙及中间水槽共壁的200×300mm的过水孔进入pH调整槽乙及中间水槽，pH调整槽乙及中间水槽旁边设置有pH调整剂投配桶乙，pH调整槽乙包括溶药桶、计量泵及搅拌器，pH调整槽乙及中间水槽的末端设置有提升泵乙，提升泵提水后进入电解沉淀池。

优选的，所述电解沉淀池的外侧设置有螯合树脂投配桶，且电解沉淀池的内端设置有提升泵丁，所述污泥浓缩池丙内端设置有污泥输送泵丙，提升泵丁提水后经过过滤器进水管进入过滤器。

优选的，所述过滤器内部从下往上依次设置有滤板滤头组合件甲(滤板滤头组件包括滤板和滤头，滤板为不锈钢滤板，厚度为8mm，滤板上钻由20mm孔安装滤头，滤头为ABS短柄滤头，滤头安装间距为80mm)、垫层甲(垫层甲材料为石英砂，粒径2-4mm，厚度为200mm)、石英砂过滤层(石英砂过滤层材料为石英砂，粒径为0.95-1.35mm，厚度为700mm)、活性炭过滤层(活性炭过滤层材料为椰子壳、粒径为1-2mm，厚度为800mm)，经过滤后的滤后水由过滤器出水管和与之连接的吸附器进水管进入吸附器，过滤器的功能是利用石英砂和活性炭的物理、化学、生物过滤性能，用以去除多种重金属污染物质。

优选的，所述吸附器内部从下往上依次设置有滤板滤头组合件乙(滤板滤头组合件包括滤板和滤头，滤板为不锈钢滤板，厚度为8mm，滤板上钻有20mm孔，安装滤头，滤头为ABS长短柄滤头，滤头安装间距为60mm)、垫层乙(垫层材料为凹凸棒土，粒径2-4mm，厚度为150mm)、吸附材料层(吸附材料为球状活性氧化铝，粒径为3-5mm，厚度为1500mm)，经吸附材料层吸附后的吸附后水由吸附器出水管进入消毒及资源化利用储水池，吸附器的功能是利用球状活性氧化铝表面抗氧化能力和较强的吸附性能，以去除低浓度的铅、锌、镉、铬、砷、锑等重金属。

优选的，所述消毒及资源化利用储水池中设置有消毒设施，消毒设施为低压高强紫外线消毒设备，经消毒后的处理水由提升泵丙加压后送至矿区资源化利用，亦可作为生产用水等。

所述由污泥浓缩池甲和污泥浓缩池乙所排的浓缩污泥经污泥压滤机压滤后，其干污泥进行资源化利用，用作充填采矿法的充填料。

一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用方法，包括以下步骤：

S1.将含有重金属和类金属等的矿坑矿井废水通入调节预沉池中进行初步过滤沉淀，去除其中的较粗大悬浮物；

S2.将初步沉淀的废水通入混凝反应沉淀池中，通过添加无机药剂和助凝剂对废水中的重金属以及污泥进行沉淀，对废水进行第一次重金属离子去除，同时将污泥进行浓缩处理并且送往污泥浓缩池乙中进行集中处理；

S3.将混凝反应沉淀池中反应结束后的上清液通入曝气氧化池中，通过无机药剂、曝气管组件和罗茨风机进行曝气氧化，加强去除废水中的砷和锑；

S4.曝气氧化池出水进入絮凝沉淀池，通过添加有机药剂和搅拌机丙的配合促进废水中的污泥和重金属离子进行混合絮凝反应，对废水进行第二次重金属离子去除，产生的污泥通入污泥浓缩池乙中，利用污泥压滤机制成干污泥；

S5.絮凝反应池中反应结束后的上清液通入pH调整槽乙及中间水槽内，通过添加pH调整剂对其pH值进行调整；

S6.pH调整好的废水通入电解沉淀池中进行电解沉淀，同时向其中添加螯合树脂吸附废水中残留的重金属离子，对废水进行第三次重金属离子去除，反应结束后的污泥通过污泥浓缩池丙进入污泥浓缩池乙中；

S7.电解沉淀池中的上清液依次通入过滤器、吸附器，对废水中的重金属离子进行再次过滤、吸附处理；

S8.处理后的出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1和表2的规定后进入消毒及资源化利用储水池，由消毒设施消毒后，送至矿区资源化利用，亦可作为生产用水等。

(三)有益效果

本发明提供了一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置及方法。具备以下有益效果：

本发明设计的方法中主工艺采用混凝沉淀加絮凝沉淀、电解沉淀、过滤、吸附组合技术，能高效解决矿坑井重金属废水，而且可以对多种重金属进行处理，解决了目前无机药剂难以同时深度进化多种重金属的缺点，处理后的水和泥进行资源化利用。

附图说明

图1为本发明设计的坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置结构平面示意图；

图2为图1中A-A处剖面示意图；

图3为本发明设计的坑矿井废水重金属治理和资源化利用方法工艺流程示意图。

其中，1、调节预沉池；1-1、进水管；1-2、格栅；1-3、提升泵甲；1-31、提升泵甲出水管；

2、混凝反应沉淀池；2-1、pH调整槽甲；2-11、pH调整槽甲进水管；2-12、搅拌机甲；2-13、pH调整剂投配桶甲；2-2、混凝反应槽；2-21、搅拌机乙；2-22、无机药剂投配桶甲；2-23、助凝剂投配桶；2-3、竖流沉淀池；2-31、排泥管；

3、污泥浓缩池甲；3-1、污泥输送泵甲；

4、曝气氧化池；4-1、曝气管组件；4-2、罗茨风机；4-3、无机药剂投配桶乙；

5、絮凝反应沉淀池；5-1、絮凝反应槽；5-11、搅拌机丙；5-12、有机药剂投配桶；5-13、助絮剂投配桶；5-2、斜管沉淀池；5-21、斜管支架及斜管组件；5-22、导流板；5-23、曝气冲泥管；

6、污泥浓缩池乙；6-1、污泥输送泵乙；6-2、污泥压滤机；6-3、干污泥拖车；

7、pH调整槽乙及中间水槽；7-1、提升泵乙；7-2、pH调整剂投配桶乙；

8、过滤器；8-1、过滤器进水管；8-2、滤板滤头组合件甲；8-3、垫层甲；8-4、石英砂过滤层；8-5、活性炭过滤层；8-6、过滤器出水管；

9、吸附器；9-1、吸附器进水管；9-2、滤板滤头组合件乙；9-3、垫层乙；9-4、吸附材料层；9-5、吸附器出水管；

10、消毒及资源化利用储水池；10-1、消毒设施；10-2、提升泵丙；

11、电解沉淀池；11-1、螯合树脂投配桶；11-2、提升泵丁；

12、污泥浓缩池丙；12-1、污泥输送泵。

具体实施方式

下面将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。

实施例：

如图1-2所示，本发明实施例提供一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，包括调节预沉池1、混凝反应沉淀池2、污泥浓缩池甲3、曝气氧化池4、絮凝反应沉淀池5、污泥浓缩池乙6、pH调整槽乙及中间水槽7、过滤器8、吸附器9、消毒及资源化利用储水池10、电解沉淀池11、污泥浓缩池丙12等。

当处理量≤50m³/d时，除调节预沉池1采用地下式钢筋混凝土结构处；其余均可采用钢板防腐后依次连接制造成车载式一体化设备，机动性强；当水量＞50m³/d，除调节预沉池1采用地下式外，其余均采用半地下式，全部采用钢筋混凝土结构。

调节预沉池1的前端池壁平设计水位设置有进水管1-1，池前端设置有格栅1-2，栅条直径为8-10mm，栅条间距为16-25mm，池后部设置有提升泵甲1-3和提升泵甲出水管1-31，矿坑矿井废水经调节预沉池1处理后由提升泵甲1-3和提升泵甲出水管1-31输送至混凝反应沉淀池2的pH调整槽甲2-1，调节预沉池1的功能是均和水质，平衡水量并起到初步沉淀的作用。

混凝反应沉淀池2由pH调整槽甲2-1、混凝反应槽2-2、竖流沉淀池2-3以及与之配套的pH调整剂投配桶甲2-13、无机药剂投配桶甲2-22、助凝剂投配桶2-23组成，在pH调整槽甲2-1首端池壁设置有pH调整槽进水管2-11，pH调整槽甲进水2-11管和提升泵甲出水管10-31相连，在槽中设置有搅拌机甲2-12，搅拌机甲转速为60r/min,为螺带式搅拌机，在pH调整槽甲2-1旁边设置有pH调整剂投配桶甲2-13，pH调整剂投配桶甲包括溶药桶、计量泵及搅拌器，紧靠pH调整槽甲2-1是混凝反应槽2-2，pH调整槽甲2-1和混凝反应槽2-2中间共壁，在共壁设计水位以下50mm处开有过水孔，过水孔尺寸为200×300mm，过水孔使处理水从pH调整槽甲2-1流入混凝反应槽2-2，在混凝反应槽2-2中设置有搅拌机乙2-21，搅拌机乙转速为45r/min，为开式涡轮式搅拌机，在混凝反应槽2-2旁分别设置有无机药剂投配桶甲2-22和助凝剂投配桶2-23，无机药剂投配桶甲2-22和助凝剂投配桶2-23包括溶药桶、计量泵及搅拌器，在紧靠pH调整槽甲2-1和混凝反应槽2-2纵向池壁长度2/3处是竖流沉淀池2-3，竖流沉淀池2-3包括中心管、沉淀区、污泥斗和排泥管，混凝反应槽2-2和竖流沉淀池2-3共壁在设计水位100mm处开有过水孔，过水孔尺寸为200×300mm，过水孔使处理水从混凝反应槽2-2流入竖流沉淀池2-3，混凝反应沉淀池2的功能是利用无机药剂对矿坑矿井废水中的重金属进行处理。

反述混凝反应沉淀池2中竖流沉淀池2-3中经沉淀后的底泥通过底部的连接管排入污泥浓缩池甲3，污泥浓缩池甲3中心进泥管上清液溢流堰及排出管、排泥管等，经污泥浓缩池甲3浓缩后的污泥由排泥管和与之连接的污泥输送泵3-1输送至污泥压滤机6-12进行压滤处理，其上清液由上清液溢流堰及排出管排入调节预沉池1。

混凝反应沉淀池2中的竖流沉淀池2-3中沉淀分离后的上清液由与曝气氧化池共壁的200×300mm的过水孔进入曝气氧化池4，曝气氧化池4底部设置有曝气管组件4-1，曝气管组件上安装有单孔膜曝气器，单孔膜曝气器供气量为0.2-0.3m³/(个h)，安装间距为125mm，曝气管组件4-1的主管和罗茨风机4-2连接，在曝气氧化池4旁设置有无机药剂投配桶乙4-3，无机药剂投配桶乙包括溶药桶、计量泵及搅拌器。

经曝气氧化池4处理后的水由与絮凝反应沉淀池5共壁的在设计水位以下150mm处的200×300mm的过水孔进入絮凝反应沉淀池5的絮凝反应槽5-1，在絮凝反应槽5-1中设置有搅拌机丙5-11，搅拌机丙转速为30r/min，为双层桨叶搅拌机，在絮凝反应槽5-1旁边设置有有机药剂投配桶5-12和助絮剂投配桶5-13，有机药剂投配桶5-12和助絮剂投配桶5-13包括溶药桶、计量泵及搅拌器。在紧靠絮凝反应槽5-1纵向池壁长度的2/3处是斜管沉淀池5-2，斜管沉淀池5-2中设置有斜管支架及斜管组件5-21，斜管支架为50×5mm角钢，斜管为直径80mm的乙丙共聚管，斜长为1000mm，垂直高度867mm，在池周紧贴斜管组件底部设置有导流板5-22，在池底设置有曝气冲泥管5-23，曝气冲泥管5-23为直径40mm的穿孔upvc管，孔眼在穿孔管垂线下侧成两行交错排列，两行孔眼成60°夹角，孔眼直径为4-6mm，孔距为300mm，絮凝反应沉淀池5的功能是利用有机药剂对矿坑矿井废水中的重金属进行处理。

絮凝反应沉淀池5中的斜管沉淀池5-2中经沉淀后的底泥通过底部的连接管排入污泥浓缩池乙6，污泥浓缩池乙6包括中心进泥管、底泥污泥斗、上清液溢流堰及排出管、排泥管等，经污泥浓缩池乙6浓缩后的污泥由排泥管和与之相连的污泥输送泵乙6-1输送至污泥压滤机6-2进行压滤处理，其上清液由上清液溢流堰及排出管排入调节预沉池1，另外，污泥压滤机6-2压泥后的压滤水也一并排入调节预沉池1。

絮凝反应沉淀池5中的斜管沉淀池5-2中经沉淀后的上清液由pH调整槽乙及中间水槽7共壁的200×300mm的过水孔进入pH调整槽乙及中间水槽7，pH调整槽乙及中间水槽旁边设置有pH调整剂投配桶乙7-2，pH调整槽乙包括溶药桶、计量泵及搅拌器，pH调整槽乙及中间水槽7的末端设置有提升泵乙7-1，提升泵乙7-1提水后进入电解沉淀池11。

电解沉淀池11靠后端设置有螯合树脂投配桶11-1，其中放置有吸附用螯合树脂，电解沉淀池11内端设置有提升泵丁11-2，用于将电解沉淀池11内的水提升到过滤器8内端，电解沉淀池11中沉淀的污泥通过底部连接管通入污泥浓缩池丙12内端，然后被污泥输送泵丙12-1运输至污泥压滤机6-2进行压滤处理，其上清液由上清液溢流堰及排出管排入调节预沉池1，另外，污泥压滤机6-2压泥后的压滤水也一并排入调节预沉池1。

过滤器8内部从下往上依次设置有滤板滤头组合件甲8-2、垫层甲8-3、石英砂过滤层8-4、活性炭过滤层8-5，滤板滤头组合件甲8-2包括滤板和滤头，滤板为不锈钢滤板，厚度为8mm，滤板上钻由20mm孔安装滤头，滤头为ABS短柄滤头，滤头安装间距为80mm；垫层甲8-3材料为石英砂，粒径2-4mm，厚度为200mm；石英砂过滤层8-4材料为石英砂，粒径为0.95-1.35mm，厚度为700mm；活性炭过滤层8-5材料为椰子壳、粒径为1-2mm，厚度为800mm；经过滤后的滤后水由过滤器出水管8-6和与之连接的吸附器进水管9-1进入吸附器9，过滤器8的功能是利用石英砂和活性炭的物理、化学、生物过滤性能，用以去除多种重金属污染物质。

吸附器9内部从下往上依次设置有滤板滤头组合件乙9-2、垫层乙9-3、吸附材料层9-4，滤板滤头组合件乙9-2包括滤板和滤头，滤板为不锈钢滤板，厚度为8mm，滤板上钻有20mm孔，安装滤头，滤头为ABS长短柄滤头，滤头安装间距为60mm；垫层乙9-3材料为凹凸棒土，粒径2-4mm，厚度为150mm；吸附材料层9-4为球状活性氧化铝，粒径为3-5mm，厚度为1500mm；经吸附材料层吸附后的吸附后水由吸附器出水管9-5进入消毒及资源化利用储水池10，吸附器9的功能是利用球状活性氧化铝表面抗氧化能力和较强的吸附性能，以去除低浓度的铅、锌、镉、铬、砷、锑等重金属。

消毒及资源化利用储水池10中设置有消毒设施10-1，消毒设施为低压高强紫外线消毒设备，经消毒后的处理水由提升泵丙10-2加压后送至矿区资源化利用，亦可作为生产用水等。

由污泥浓缩池甲3和污泥浓缩池乙6所排的浓缩污泥经污泥压滤机6-2压滤后，其干污泥进行资源化利用，用作充填采矿法的充填料。

如图3所示，本发明实施例提供一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用方法，包括以下步骤：

S1.含有铅、锌、镉、铬、砷、锑等重金属和类金属等的矿坑矿井废水由进水管1-1进入调节预沉池1，先经格栅1-2去除可能堵塞提升泵甲1-3的较粗大悬浮物，如纤维、破布、木屑、塑料制品等，以减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行,调节预沉池1的功能是均和水质，平衡水量并起到初步沉淀的作用；

S2.由设置在调节预沉池1后部的提升泵甲1-3将重金属废水提升至混凝反应沉淀池2的pH调整槽甲2-1，利用设置在pH调整槽2-1旁边的pH调整剂投配桶甲2-13配制成pH调整剂溶液,pH调整剂可以是石灰、石灰石、白云石、苏打、氢氧化钠等中的任何一种,本方法选用氢氧化钠配制溶液，配制浓度为5％，pH调整剂溶液配置好后，启动计量泵进行投加，并开启搅拌机甲2-12，以使反应充分，pH调节槽2-1的反应时间为30min，将处理水的pH调整为10左右，以满足各重金属沉降点的要求；

经过pH调整为10的水由pH调整槽甲2-1进入混凝反应沉淀池2的混合反应槽2-2，利用设置在混凝槽2-2旁边的无机药剂投配桶2-22配制无机药剂溶液,无机药剂可以是硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等中的任何一种,本方法选用聚合硫酸铁配制溶液，配制浓度10％；利用设置在混凝反应槽2-2旁边的助凝剂投配桶2-23配制助凝剂溶液，助凝剂可以是活性硅酸、粉煤灰、黏土、PAM(聚丙烯酰胺)等中的任何一种,本方法选用PAM，配制浓度0.5％，无机药剂和助凝剂配制好后，启动各投配桶的计量泵进行投加，并开启搅拌机乙2-21，以使反应均匀、充分，混凝反应槽2-2的反应时间为1h,混凝反应槽2-2出水进入竖流沉淀池2-3沉淀，竖流沉淀池2-3停留时间为4h,竖流沉淀池2-3底泥由排泥管2-31进入污泥浓缩池甲3，污泥浓缩池甲3的停留时间12h,经污泥浓缩池甲3浓缩后的污泥由污泥输送泵甲3-1进入污泥压滤机6-2进行压滤处理，其上清液由上清液溢流堰及排出管排入调节预沉池1.混凝反应沉淀池2的功能就是利用无机药剂对矿坑矿井重金属废水进行处理；

S3.混凝反应沉淀池2中的竖流沉淀池2-3中经沉淀后的上清液进入曝气氧化池4，利用设置在曝气氧化池4旁边的无机药剂投配桶乙4-3配制无机药剂溶液,此无机药剂可以是三氯化铁、活化硅酸、硫酸亚铁等其中的任何一种,本方法选用硫酸亚铁配制溶液，配制浓度为12％,无机药剂配制好后，启动投配桶的计量泵进行投加，并开启曝气管组建4-1和罗茨风机4-2进行曝气氧化，曝气氧化池4停留时间为4h,曝气氧化池的功能是加强去除砷和锑；

S4.曝气氧化池4出水进入絮凝沉淀池5的絮凝反应槽5-1，利用设置在絮凝反应槽5-1旁边的有机药剂投配桶5-12配制有机药剂溶液,有机药剂可以是二甲基二硫代氨基甲酸盐类；硫杆菌组、羟基、硫基团类；铁细菌组、羟基、硫基团类等中的任何一种,本方法选用铁细菌组、羟基、硫基团类，本有机药剂是以铁细菌为主的复合功能菌群代谢产物与其他载体化合物进行组分设计，使用基团嫁接技术制备的含有大量羟基、巯基、羧基、氨基等功能团组的处理剂，有机药剂配制浓度15％；利用设置在絮凝反应槽5-1旁边的助絮剂投配桶5-13配制助絮剂溶液,助絮剂可以是PAC(聚合氯化铝)、PAM(聚丙稀铣胺)、活性硅酸、盐酸、硫酸等中的任何一种,本方法选用PAM和硫酸(兼顾调pH)，PAM配制浓度为0.2％、硫酸配制浓度为10％,有机药剂和助絮剂配制好后，启动各投配桶的计量泵进行投加，并开启搅拌机丙5-11，以促进混合絮凝反应，絮凝反应槽5-1的反应时间为40min，pH值5-6，絮凝反应槽5-1出水进入协管沉淀池5-2沉淀，斜管沉淀池5-2停留时间为2h,斜管沉淀池5-2在池周紧贴斜管组件底部设置的导流板5-22是为了3阻断在运行时沉淀部分的混凝及短流情况,在池底设置的曝气冲洗管5-23是为了检修冲洗在斜管组件中的污泥,斜管沉淀池5-2底泥由排泥管道进入污泥浓缩池乙6，污泥浓缩池乙6的停留时间为8h,经污泥浓缩池乙6浓缩后的污泥由污泥输送泵乙6-1送入污泥压滤机6-2进入压滤处理，其上清液由上清液溢流堰及排出管排入调节预沉池1,絮凝反应沉淀池5的功能是利用有机药剂对矿坑矿井重金属废水进行强化处理；

S5.经混凝反应沉淀池2处理后所产生的底泥排入污泥浓缩池甲3浓缩，浓缩后的污泥由污泥输送泵3-1输送至污泥压滤机6-2；经絮凝反应沉淀池5处理后所产生的的污泥排入污泥浓缩池6浓缩，浓缩后的污泥由污泥输送泵乙6-1输送至污泥压滤机6-2，再经污泥压滤机6-2压滤后的干污泥由干污泥拖车6-3送至矿区进行资源化利用，用作充填采矿法的充填料；

S6.絮凝反应池5中的斜管沉淀池5-2中经沉淀池后的上清液进入pH调整槽乙及中间水槽7，利用设置在pH调整槽乙及中间水槽7旁边的pH调整剂投配桶乙7-2配制pH调整剂溶液,pH调整剂可以是石灰、石灰石、白云石、苏打、氢氧化钠、石灰乳中的任何一种,本方法选用石灰乳配制溶液，配制浓度为7％,pH调整剂配制好后，启动计量泵进行投加,pH调整槽乙及中间水槽7的反应时间为1.5h，将处理水的pH调整为6-7左右后，以满足后续工艺过滤器8及吸附器9的工艺要求；

S7.经第二次调整pH后的水由设置在pH调整槽乙中间水槽7中的提升泵乙7-1提升至电解沉淀池11内端，开启电解池沉淀池11对水进行电解沉淀、同时通过螯合树脂投配桶11-1向水中添加螯合树脂，对其中的重金属进行吸附沉淀，沉淀后的污泥进入污泥浓缩池丙12中被污泥输送泵12-1泵入污泥压滤机6-2，再经污泥压滤机6-2压滤后的干污泥由干污泥拖车6-3送至矿区进行资源化利用；

S8.沉淀后的上清液通过提升泵丙11-2提升至过滤器8，待滤水经过活性炭过滤层8-5、石英砂过滤层8-4、垫层甲8-3、滤板滤头组合件甲8-2过滤后，由过滤器出水管8-6和与之连接的吸附器进水管9-1进入吸附器9，过滤器的功能是利用石英砂和活性炭的物理、化学、生物过滤性能，用以加强重金属物质；

S9.进入吸附器9的待吸附水经过吸附材料层9(吸附材料可以是改性海泡石、沸石分子筛、整合性阳离子树脂、球状活性氧化铝等其中的一种，本方法选用球状活性氧化铝)、垫层乙9-3、滤板滤头组合件乙9-2吸附后，由吸附器出水管9-5进入消毒及资源化利用储水池10，吸附器9的功能是利用吸附材料层球状活性氧化铝表面抗氧化能力和超强的吸附性能，以强化去除低浓度的铅、锌、铬、砷、锑等重金属；

S10.处理后的出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1和表2的规定后进入消毒及资源化利用储水池10，由消毒设施10-1消毒后，经提升泵丙10-2加压送至矿区资源化利用，亦可作为生产用水等。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，其特征在于：该装置包括调节预沉池(1)、混凝反应沉淀池(2)、污泥浓缩池甲(3)、曝气氧化池(4)、絮凝反应沉淀池(5)、污泥浓缩池乙(6)、pH调整槽乙及中间水槽(7)、过滤器(8)、吸附器(9)、消毒及资源化利用储水池(10)、电解沉淀池(11)、污泥浓缩池丙(12)。

2.根据权利要求1所述的一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，其特征在于：所述调节预沉池(1)内端设置有进水管(1-1)、格栅(1-2)、提升泵甲(1-3)，所述提升泵甲(1-3)的输出端固定连接有提升泵甲出水管(1-31)，所述提升泵甲出水管(1-31)的另一端通至混凝反应沉淀池2内端。

3.根据权利要求1所述的一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，其特征在于：所述混凝反应沉淀池(2)包括pH调整槽甲(2-1)、混凝反应槽(2-2)和竖流沉淀池(2-3)，所述pH调整槽甲(2-1)的靠近过调节预沉池(1)的一侧贯通连接有pH调整槽甲进水管(2-11)，靠后的侧壁上贯通连接有pH调整剂投配桶甲(2-13)，所述pH调整槽甲(2-1)内端设置有搅拌机甲(2-12)，所述混凝反应槽(2-2)内端设置有搅拌机(2-21)，所述混凝反应槽(2-2)的前壁上贯通连接有无机药剂投配桶甲(2-22)和助凝剂投配桶(2-23)，所述混凝反应槽(2-2)内端设置有搅拌机乙(2-21)，所述竖流沉淀池(2-3)的前侧底端设置有排泥管(2-31)，所述污泥浓缩池(3)内端设置有污泥输送泵甲(3-1)。

4.根据权利要求1所述的一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，其特征在于：所述曝气氧化池(4)的内端设置有曝气管组件(4-1)、罗茨风机(4-2)，所述曝气氧化池(4)外侧连接有无机药剂投配桶乙(4-3)。

5.根据权利要求1所述的一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，其特征在于：所述絮凝反应沉淀池(5)包括絮凝反应槽(5-1)、斜管沉淀池(5-2)，所述絮凝反应槽(5-1)内端设置有搅拌机丙(5-11)，且絮凝反应槽(5-1)的后侧设置有有机药剂投配桶(5-12)、助絮剂投配桶(5-13)，所述斜管沉淀池(5-2)内端设置有斜管支架及斜管组件(5-21)、导流板(5-22)和曝气冲泥管(5-23)，所述污泥浓缩池乙(6)内端设置有污泥输送泵乙(6-1)，所述污泥输送泵乙(6-1)的另一端连接有污泥压滤机(6-2)，所述污泥压滤机(6-2)外端设置有干污泥拖车(6-3)。

6.根据权利要求1所述的一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，其特征在于：所述pH调整槽乙及中间水槽(7)内端设置有提升泵乙(7-1)，外侧设置有pH调整剂投配桶乙(7-2)。

7.根据权利要求1所述的一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，其特征在于：所述过滤器(8)内端设置有过滤器进水管(8-1)、滤板滤头组合件甲(8-2)、垫层架(8-3)、石英砂过滤层(8-4)、活性炭过滤层(8-5)、过滤器出水管(8-6)，所述吸附器(9)内端设置有吸附器进水管(9-1)、滤板滤头组合件乙(9-2)、垫层乙(9-3)、吸附材料层(9-4)、吸附器出水管(9-5)。

8.根据权利要求1所述的一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，其特征在于：所述消毒及资源化利用储水池(10)内端设置有消毒设施(10-1)以及提升泵丙(10-2)。

9.根据权利要求1所述的一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用装置，其特征在于：所述电解沉淀池(11)的外侧设置有螯合树脂投配桶(11-1)，且电解沉淀池(11)的内端设置有提升泵丁(11-2)，所述污泥浓缩池丙(12)内端设置有污泥输送泵丙(12-1)。

10.一种矿坑矿井废水重金属治理和资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.将含有重金属和类金属等的矿坑矿井废水通入调节预沉池(1)中进行初步过滤沉淀，去除其中的较粗大悬浮物；

S2.将初步沉淀的废水通入混凝反应沉淀池(2)中，通过添加无机药剂和助凝剂对废水中的重金属以及污泥进行沉淀，对废水进行第一次重金属离子去除，同时将污泥进行浓缩处理并且送往污泥浓缩池乙(6)中进行集中处理；

S3.将混凝反应沉淀池(2)中反应结束后的上清液通入曝气氧化池(4)中，通过无机药剂、曝气管组件(4-1)和罗茨风机(4-2)进行曝气氧化，加强去除废水中的砷和锑；

S4.曝气氧化池(4)出水进入絮凝沉淀池(5)，通过添加有机药剂和搅拌机丙(5-11)的配合促进废水中的污泥和重金属离子进行混合絮凝反应，对废水进行第二次重金属离子去除，产生的污泥通入污泥浓缩池乙(6)中，利用污泥压滤机(6-2)制成干污泥；

S5.絮凝反应池(5)中反应结束后的上清液通入pH调整槽乙及中间水槽(7)内，通过添加pH调整剂对其pH值进行调整；

S6.pH调整好的废水通入电解沉淀池(12)中进行电解沉淀，同时向其中添加螯合树脂吸附废水中残留的重金属离子，对废水进行第三次重金属离子去除，反应结束后的污泥通过污泥浓缩池丙(12)进入污泥浓缩池乙(6)中；

S7.电解沉淀池(11)中的上清液依次通入过滤器(8)、吸附器(9)，对废水中的重金属离子进行再次过滤、吸附处理；

S8.处理后的出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1和表2的规定后进入消毒及资源化利用储水池(10)，由消毒设施(10-1)消毒后，送至矿区资源化利用，亦可作为生产用水等。