CN116217019A

CN116217019A - 一种矿山酸性废水净化处理的装置及方法

Info

Publication number: CN116217019A
Application number: CN202310516465.1A
Authority: CN
Inventors: 杨子仪; 项赟; 奚蓉; 韩伟江; 温晓晴; 黄泰宇; 邱郴
Original assignee: South China Institute of Environmental Science of Ministry of Ecology and Environment
Current assignee: South China Institute of Environmental Science of Ministry of Ecology and Environment
Priority date: 2023-05-09
Filing date: 2023-05-09
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2043-05-09
Also published as: CN116217019B

Abstract

本发明公开了一种矿山酸性废水净化处理的装置及方法，装置包括处理箱、药剂投放组件、搅拌混合组件和压滤组件；药剂投放组件包括卡接在处理箱内部的装填圆盘、与装填圆盘螺纹连接的传动丝杠、卡接在传动丝杠上的搅拌棒和为传动丝杠提供动力的动力电机；搅拌混合组件包括设在处理箱内部的网筒和两个滑动卡接在网筒内部的升降板；两个升降板分别与传动丝杠螺纹连接；压滤组件包括设在处理箱内部的压滤套、套设在压滤套外部的外套、卡接在外套内部的过滤棒、与压滤套卡接的压盘和设在处理箱下底面且输出轴上设有与压盘螺纹连接的压滤丝杠的压滤电机；本发明的装置结构设计合理，矿山酸性废水净化效率高，适宜推广使用。

Description

一种矿山酸性废水净化处理的装置及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种矿山酸性废水净化处理的装置及方法。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，人类对矿产资源的需求量日益增长，在矿产资源开采和加工过程中所产生的工业废水排放量也随之增加；据资料统计，我国各类矿山废水的排放量约占全国工业废水总排放量的10%左右；矿山废水中污染范围最广、危害程度最大的是矿山排放的酸性废水。由于矿山酸性废水含有高浓度的重金属和较低的pH值，因而给矿业生产和生态环境造成严重的负面影响。在矿山企业生产过程中，酸性废水产生的主要原因是由于矿石和围岩中含有硫化矿物，在矿石开采、运输、选矿及废石排放和尾矿贮存等生产过程中，硫化矿物经氧化、分解，并与水化合后形成矿山酸性废水。

现有技术中，矿山酸性废水的处理主要分为主动处理和生物生态处理；主动处理主要是直接加药中和，存在消耗大量药剂且沉积物过多的问题；生物生态处理主要利用植物和微生物处理，存在着植物和微生物抵抗矿山酸性废水的能力差处理时间长的问题。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种矿山酸性废水净化处理的装置及方法。

本发明的技术方案为：一种矿山酸性废水净化处理的装置，包括内部从上至下依次设置有氧化腔、中和腔和过滤腔且底端设置有支撑座的处理箱，设置在氧化腔内部的药剂投放组件，设置在中和腔内部的搅拌混合组件和设置在过滤腔内部的压滤组件；处理箱顶端活动卡接有端盖，处理箱侧壁上设置有与氧化腔导通的进水管、与中和腔导通的加药管和与过滤腔导通的排水管；处理箱侧壁上设置有与氧化腔导通的集泥盘，集泥盘上设置有排泥管；氧化腔和中和腔的下底面均设置有连通管，两个连通管上均设置有电控阀；

药剂投放组件包括滑动卡接在氧化腔内部的装填圆盘、与装填圆盘螺纹连接且贯穿氧化腔后与中和腔上端面转动卡接的传动丝杠、转动卡接在传动丝杠上且位于装填圆盘下方的搅拌棒和设置在端盖上且输出轴与传动丝杠卡接的动力电机；装填圆盘内部中空，且装填圆盘下底面设置有下药孔；

搅拌混合组件包括套设在中和腔内部的网筒和两个滑动卡接在网筒内部上下两端的升降板；两个升降板分别通过内螺纹与传动丝杠螺纹连接，且两个升降板上的内螺纹旋向相反；

压滤组件包括套设在过滤腔内部的压滤套、套设在压滤套外部且与压滤套内部导通的外套、活动卡接在外套内部的过滤棒、通过连接块与压滤套滑动卡接的压盘和设置在处理箱下底面且输出轴上设置有与压盘螺纹连接的压滤丝杠的压滤电机；外套上设置有出水槽。

进一步地，装填圆盘通过滑块与氧化腔的内壁滑动卡接，装填圆盘内部滑动卡接有开启板，开启板上设置有通孔，开启板远离氧化腔内壁的一端设置有与装填圆盘的内壁抵接的复位弹簧，开启板靠近氧化腔内壁的一端转动卡接有滚轮，氧化腔的内壁上设置有与滚轮抵接的弧形卡槽；

说明：当装填圆盘在传动丝杠的作用下沿氧化腔上下移动时，滚轮与弧形卡槽上滑动，并推动开启板在复位弹簧的作用下在装填圆盘内部往复移动，使得通孔与下药孔间歇性导通，使得装填圆盘内部的氧化药剂间歇性投放至矿山酸性废水中，从而有效延长了氧化药剂的作用时间，提高了矿山酸性废水的氧化效果。

进一步地，搅拌棒通过轴套与传动丝杠转动卡接，搅拌棒远离传动丝杠的一端设置有锥齿轮，氧化腔的内壁上设置有与锥齿轮啮合连接的齿轮槽；

说明：轴套在传动丝杠的作用下带动搅拌棒旋转，由于锥齿轮和齿轮槽的啮合作用，使得搅拌棒在轴套上自转，有利于提高矿山酸性废水与氧化药剂的混合效果。

进一步地，氧化腔内底部设置有套设在传动丝杠上的刮泥盘，刮泥盘上端面等距分布有数个污泥导向条；

说明：利用传动丝杠带动刮泥盘旋转，利用污泥导向条将矿山酸性废水中氧化沉底的污泥刮至集泥盘内部进行收集，能够降低矿山酸性废水中的污泥含量，从而降低后续设备的处理负荷。

进一步地，装填圆盘上等距分布有数个贯穿孔；

说明：当装填圆盘在氧化腔内部上下移动时，矿山酸性废水不断通过贯穿孔而形成浪涌，有利利于进一步提高氧化药剂与矿山酸性废水的混合效果。

进一步地，两个升降板相对的一端均转动卡接有套设在传动丝杠上的拨动盘；

说明：两个升降板相互远离和靠近过程中，拨动盘在水压的作用下自转，提高中和剂与矿山酸性废水的混合效果，从而提高中和效果。

进一步地，过滤棒设置有数个，各个过滤棒分别通过定位座等距分布在外套内部，过滤棒内部中空，压滤套上设置有与过滤棒内部导通的毛细管，外套上的出水槽与各个过滤棒的位置及数量一一对应；

说明：当压盘在压滤套内部移动时，矿山酸性废水通过毛细管进入过滤棒内部，经过过滤棒过滤后通过出水槽排出外套，有利于提高废水的过滤效果，最终提高了矿山酸性废水的利用效率以及排放安全性。

进一步地，处理箱的外壁上且与过滤棒位置对应处设置有检修盖；

说明：通过设置检修盖便于对过滤棒进行更换，从而提高了装置的使用稳定性。

进一步地，还包括分别与电控阀、动力电机和压滤电机电性连接的PLC控制器；

说明：通过设置PLC控制器，有利于提高装置的处理效率，减低矿山酸性废水处理的人工成本。

本发明还提供了一种矿山酸性废水净化处理的方法，包括以下步骤：

S1、分别将电控阀、动力电机和压滤电机与外部电源连接，然后向装填圆盘内部装入粒径为0.5~0.8mm的高锰酸钾粉末；

S2、将矿山酸性废水通过进水管通入氧化腔内部，然后开启动力电机，利用动力电机带动传动丝杠旋转，使得装填圆盘在传动丝杠的作用下沿氧化腔内壁上下移动，装填圆盘内部的高锰酸钾粉末通过下药孔进入矿山酸性废水中，利用搅拌棒使得高锰酸钾粉末与矿山酸性废水快速混合，促进污水中污染物的氧化沉淀；沉淀物进入集泥盘进行收集；其中，高锰酸钾粉末与矿山酸性废水的混合比例为1g:3~20m³；

S3、打开氧化腔下端的连通管上的电控阀，氧化后的废水通过连通管进入中和腔内部，通过加药管向中和腔内部注入体积浓度为15~26%的氢氧化钠溶液对废水进行中和，直至废水的酸碱度呈中性；同时两个升降板在传动丝杠的作用下沿着网筒不断靠近和远离，使得废水往复排出和进入网筒内部，促进氢氧化钠溶液与废水的混合效率；

S4、打开中和腔下端的连通管上的电控阀，废水通过连通管进入压滤套内部，打开压滤电机，利用压滤电机带动压滤丝杠旋转，压盘在压滤丝杠的作用下沿着压滤套向下移动，使得废水依次通过压滤套和过滤棒，经过出水槽进入过滤腔内部，过滤后的废水通过排水管排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几点：

第一、本发明的装置结构设计合理，通过对矿山酸性废水进行氧化、中和以及压滤处理，使得矿山酸性废水能够进行二次利用，不仅节约了水资源，而且避免了矿山酸性废水排放造成的环境污染问题；

第二、本发明一体化的装置不仅降低了设备的占地面积，而且降低了设备的能耗，提高了设备的运行稳定性，减低了矿山酸性废水的治理成本，节约了矿山企业的生产成本；

第三、本发明通过将氧化药剂间歇性的投放至矿山酸性废水中，有效延长了氧化药剂在废水中的作用时间，使得废水中的污染物被氧化而形成沉淀物排出，不仅降低了后续设备的处理负荷，而且降低了设备发生堵塞的风险，从而提高了装置运行可靠性。

附图说明

图1是本发明的纵剖图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的装填圆盘与处理箱的连接示意图；

图4是本发明的开启板与装填圆盘的连接示意图；

图5是本发明的搅拌棒与处理箱的连接示意图；

图6是本发明的刮泥盘与处理箱的连接示意图；

图7是本发明的拨动盘与升降板的连接示意图；

图8是本发明的过滤棒在外套内的分布图；

其中，1-处理箱、10-氧化腔、100-弧形卡槽、101-齿轮槽、11-中和腔、12-过滤腔、13-支撑座、14-端盖、15-进水管、16-加药管、17-排水管、18-集泥盘、180-排泥管、19-连通管、2-药剂投放组件、20-装填圆盘、200-下药孔、201-滑块、202-贯穿孔、21-传动丝杠、22-搅拌棒、220-轴套、221-锥齿轮、23-动力电机、24-开启板、240-通孔、241-复位弹簧、242-滚轮、25-刮泥盘、250-污泥导向条、3-搅拌混合组件、30-网筒、31-升降板、32-拨动盘、4-压滤组件、40-压滤套、400-毛细管、41-外套、410-出水槽、42-过滤棒、420-定位座、43-压盘、430-连接块、44-压滤丝杠、45-压滤电机、46-检修盖。

具体实施方式

实施例1：如图1、2所示的一种矿山酸性废水净化处理的装置，包括内部从上至下依次设置有氧化腔10、中和腔11和过滤腔12且底端设置有支撑座13的处理箱1，设置在氧化腔10内部的药剂投放组件2，设置在中和腔11内部的搅拌混合组件3和设置在过滤腔12内部的压滤组件4；处理箱1顶端活动卡接有端盖14，处理箱1侧壁上设置有与氧化腔10导通的进水管15、与中和腔11导通的加药管16和与过滤腔12导通的排水管17；处理箱1侧壁上设置有与氧化腔10导通的集泥盘18，集泥盘18上设置有排泥管180；氧化腔10和中和腔11的下底面均设置有连通管19，两个连通管19上均设置有电控阀；

如图1、4所示，药剂投放组件2包括滑动卡接在氧化腔10内部的装填圆盘20、与装填圆盘20螺纹连接且贯穿氧化腔10后与中和腔11上端面转动卡接的传动丝杠21、转动卡接在传动丝杠21上且位于装填圆盘20下方的搅拌棒22和设置在端盖14上且输出轴与传动丝杠21卡接的动力电机23；装填圆盘20内部中空，且装填圆盘20下底面设置有下药孔200；

如图1所示，搅拌混合组件3包括套设在中和腔11内部的网筒30和两个滑动卡接在网筒30内部上下两端的升降板31；两个升降板31分别通过内螺纹与传动丝杠21螺纹连接，且两个升降板31上的内螺纹旋向相反；

如图1、8所示，压滤组件4包括套设在过滤腔12内部的压滤套40、套设在压滤套40外部且与压滤套40内部导通的外套41、活动卡接在外套41内部的过滤棒42、通过连接块430与压滤套40滑动卡接的压盘43和设置在处理箱1下底面且输出轴上设置有与压盘43螺纹连接的压滤丝杠44的压滤电机45；外套41上设置有出水槽410。

实施例2：本实施例记载的是应用实施例1的装置进行矿山酸性废水净化处理的方法，包括以下步骤：

S1、分别将电控阀、动力电机23和压滤电机45与外部电源连接，然后向装填圆盘20内部装入粒径为0.5~0.7mm的高锰酸钾粉末；

S2、将矿山酸性废水通过进水管15通入氧化腔10内部，然后开启动力电机23，利用动力电机23带动传动丝杠21旋转，使得装填圆盘20在传动丝杠21的作用下沿氧化腔10内壁上下移动，装填圆盘20内部的高锰酸钾粉末通过下药孔200进入矿山酸性废水中，利用搅拌棒22使得高锰酸钾粉末与矿山酸性废水快速混合，促进污水中污染物的氧化沉淀，沉淀物进入集泥盘18进行收集；其中，高锰酸钾粉末与矿山酸性废水的混合比例为1g:3m³；

S3、打开氧化腔10下端的连通管19上的电控阀，氧化后的废水通过连通管19进入中和腔11内部，通过加药管16向中和腔11内部注入体积浓度为15%的氢氧化钠溶液对废水进行中和，直至废水的酸碱度呈中性；同时两个升降板31在传动丝杠21的作用下沿着网筒30不断靠近和远离，使得废水往复排出和进入网筒30内部，促进氢氧化钠溶液与废水的混合效率；

S4、打开中和腔11下端的连通管19上的电控阀，废水通过连通管19进入压滤套40内部，打开压滤电机45，利用压滤电机45带动压滤丝杠44旋转，压盘43在压滤丝杠44的作用下沿着压滤套40向下移动，使得废水依次通过压滤套40和过滤棒42，经过出水槽410进入过滤腔12内部，过滤后的废水通过排水管17排出。

实施例3：本实施例与实施例1不同之处在于：

如图3、4、5、6所示，装填圆盘20通过滑块201与氧化腔10的内壁滑动卡接，装填圆盘20内部滑动卡接有开启板24，开启板24上设置有通孔240，开启板24远离氧化腔10内壁的一端设置有与装填圆盘20的内壁抵接的复位弹簧241，开启板24靠近氧化腔10内壁的一端转动卡接有滚轮242，氧化腔10的内壁上设置有与滚轮242抵接的弧形卡槽100；搅拌棒22通过轴套220与传动丝杠21转动卡接，搅拌棒22远离传动丝杠21的一端设置有锥齿轮221，氧化腔10的内壁上设置有与锥齿轮221啮合连接的齿轮槽101；氧化腔10内底部设置有套设在传动丝杠21上的刮泥盘25，刮泥盘25上端面等距分布有6个污泥导向条250；装填圆盘20上等距分布有4个贯穿孔202。

实施例4：本实施例记载的是应用实施例3的装置进行矿山酸性废水净化处理的方法，与实施例2不同之处在于：

步骤S1中，高锰酸钾粉末的粒径为0.6~0.8mm；

步骤S2中，当装填圆盘20在传动丝杠21的作用下沿氧化腔10上下移动时，滚轮242与弧形卡槽100上滑动，并推动开启板24在复位弹簧241的作用下在装填圆盘20内部往复移动，使得通孔240与下药孔200间歇性导通，使得装填圆盘20内部的氧化药剂间歇性投放至矿山酸性废水中，轴套220在传动丝杠21的作用下带动搅拌棒22旋转，由于锥齿轮221和齿轮槽101的啮合作用，使得搅拌棒22在轴套220上自转，有利于提高矿山酸性废水与氧化药剂的混合效果；利用传动丝杠21带动刮泥盘25旋转，利用污泥导向条250将矿山酸性废水中氧化沉底的污泥刮至集泥盘18内部进行收集；其中，高锰酸钾粉末与矿山酸性废水的混合比例为1g:12m³；

步骤S3中，氢氧化钠溶液的体积浓度为20%。

实施例5：本实施例与实施例1不同之处在于：

如图1、7所示，两个升降板31相对的一端均转动卡接有套设在传动丝杠21上的拨动盘32。

实施例6：本实施例记载的是应用实施例5的装置进行矿山酸性废水净化处理的方法，与实施例2不同之处在于：

步骤S1中，高锰酸钾粉末的粒径为0.5~0.6m；

步骤S2中，高锰酸钾粉末与矿山酸性废水的混合比例为1g:12m³；

步骤S3中，两个升降板31相互远离和靠近过程中，拨动盘32在水压的作用下自转，提高中和剂与矿山酸性废水的混合效果；氢氧化钠溶液的体积浓度为26%。

实施例7：本实施例与实施例1不同之处在于：

如图1所示，装置还包括分别与所述药剂投放组件2和压滤组件4电性连接的PLC控制器；

如图2、8所示，过滤棒42设置有12个，各个过滤棒42分别通过定位座420等距分布在外套41内部，过滤棒42内部中空，压滤套40上设置有与过滤棒42内部导通的毛细管400，外套41上的出水槽410与各个过滤棒42的位置及数量一一对应；处理箱1的外壁上且与过滤棒42位置对应处设置有检修盖46。

实施例8：本实施例记载的是应用实施例7的装置进行矿山酸性废水净化处理的方法，与实施例2不同之处在于：

步骤S2中，通过PLC控制器控制动力电机23开启；

步骤S3中，通过PLC控制器控制氧化腔10下端的连通管19上的电控阀开启；

S4中，通过PLC控制器控制中和腔11下端的连通管19上的电控阀和压滤电机45开启。

需要说明的是，本发明所用的电控阀、动力电机23、压滤电机45和PLC控制器均采用现有技术，在此不做特殊限定，可根据实际需要选择相应的产品。

Claims

1.一种矿山酸性废水净化处理的装置，其特征在于，包括内部从上至下依次设置有氧化腔（10）、中和腔（11）和过滤腔（12）且底端设置有支撑座（13）的处理箱（1），设置在所述氧化腔（10）内部的药剂投放组件（2），设置在所述中和腔（11）内部的搅拌混合组件（3）和设置在所述过滤腔（12）内部的压滤组件（4）；处理箱（1）顶端活动卡接有端盖（14），处理箱（1）侧壁上设置有与氧化腔（10）导通的进水管（15）、与中和腔（11）导通的加药管（16）和与过滤腔（12）导通的排水管（17）；处理箱（1）侧壁上设置有与氧化腔（10）导通的集泥盘（18），所述集泥盘（18）上设置有排泥管（180）；所述氧化腔（10）和中和腔（11）的下底面均设置有连通管（19），两个连通管（19）上均设置有电控阀；

所述药剂投放组件（2）包括滑动卡接在氧化腔（10）内部的装填圆盘（20）、与所述装填圆盘（20）螺纹连接且贯穿氧化腔（10）后与中和腔（11）上端面转动卡接的传动丝杠（21）、转动卡接在所述传动丝杠（21）上且位于装填圆盘（20）下方的搅拌棒（22）和设置在所述端盖（14）上且输出轴与传动丝杠（21）卡接的动力电机（23）；所述装填圆盘（20）内部中空，且装填圆盘（20）下底面设置有下药孔（200）；

所述搅拌混合组件（3）包括套设在中和腔（11）内部的网筒（30）和两个滑动卡接在所述网筒（30）内部上下两端的升降板（31）；两个所述升降板（31）分别通过内螺纹与传动丝杠（21）螺纹连接，且两个升降板（31）上的内螺纹旋向相反；

所述压滤组件（4）包括套设在过滤腔（12）内部的压滤套（40）、套设在所述压滤套（40）外部且与压滤套（40）内部导通的外套（41）、活动卡接在外套（41）内部的过滤棒（42）、通过连接块（430）与压滤套（40）滑动卡接的压盘（43）和设置在处理箱（1）下底面且输出轴上设置有与压盘（43）螺纹连接的压滤丝杠（44）的压滤电机（45）；所述外套（41）上设置有出水槽（410）。

2.根据权利要求1所述的一种矿山酸性废水净化处理的装置，其特征在于，所述装填圆盘（20）通过滑块（201）与氧化腔（10）的内壁滑动卡接，装填圆盘（20）内部滑动卡接有开启板（24），所述开启板（24）上设置有通孔（240），开启板（24）远离氧化腔（10）内壁的一端设置有与装填圆盘（20）的内壁抵接的复位弹簧（241），开启板（24）靠近氧化腔（10）内壁的一端转动卡接有滚轮（242），氧化腔（10）的内壁上设置有与所述滚轮（242）抵接的弧形卡槽（100）。

3.根据权利要求1所述的一种矿山酸性废水净化处理的装置，其特征在于，所述搅拌棒（22）通过轴套（220）与传动丝杠（21）转动卡接，搅拌棒（22）远离传动丝杠（21）的一端设置有锥齿轮（221），氧化腔（10）的内壁上设置有与所述锥齿轮（221）啮合连接的齿轮槽（101）。

4.根据权利要求1所述的一种矿山酸性废水净化处理的装置，其特征在于，所述氧化腔（10）内底部设置有套设在传动丝杠（21）上的刮泥盘（25），所述刮泥盘（25）上端面等距分布有数个污泥导向条（250）。

5.根据权利要求1所述的一种矿山酸性废水净化处理的装置，其特征在于，所述装填圆盘（20）上等距分布有数个贯穿孔（202）。

6.根据权利要求1所述的一种矿山酸性废水净化处理的装置，其特征在于，两个所述升降板（31）相对的一端均转动卡接有套设在传动丝杠（21）上的拨动盘（32）。

7.根据权利要求1所述的一种矿山酸性废水净化处理的装置，其特征在于，所述过滤棒（42）设置有数个，各个过滤棒（42）分别通过定位座（420）等距分布在外套（41）内部，过滤棒（42）内部中空，压滤套（40）上设置有与过滤棒（42）内部导通的毛细管（400），所述外套（41）上的出水槽（410）与各个过滤棒（42）的位置及数量一一对应。

8.根据权利要求1所述的一种矿山酸性废水净化处理的装置，其特征在于，所述处理箱（1）的外壁上且与过滤棒（42）位置对应处设置有检修盖（46）。

9.应用权利要求1-8任一所述的装置进行矿山酸性废水净化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别将电控阀、动力电机（23）和压滤电机（45）与外部电源连接，然后向装填圆盘（20）内部装入高锰酸钾粉末；

S2、将矿山酸性废水通过进水管（15）通入氧化腔（10）内部，然后开启动力电机（23），利用动力电机（23）带动传动丝杠（21）旋转，使得装填圆盘（20）在传动丝杠（21）的作用下沿氧化腔（10）内壁上下移动，装填圆盘（20）内部的高锰酸钾粉末通过下药孔（200）进入矿山酸性废水中，利用搅拌棒（22）使得高锰酸钾粉末与矿山酸性废水快速混合，促进污水中污染物的氧化沉淀；沉淀物进入集泥盘（18）进行收集；其中，高锰酸钾粉末与矿山酸性废水的混合比例为1g:3~20m³；

S3、打开氧化腔（10）下端的连通管（19）上的电控阀，氧化后的废水通过连通管（19）进入中和腔（11）内部，通过加药管（16）向中和腔（11）内部注入体积浓度为15~26%的氢氧化钠溶液对废水进行中和，直至废水的酸碱度呈中性；同时两个升降板（31）在传动丝杠（21）的作用下沿着网筒（30）不断靠近和远离，使得废水往复排出和进入网筒（30）内部，促进氢氧化钠溶液与废水的混合效率；

S4、打开中和腔（11）下端的连通管（19）上的电控阀，废水通过连通管（19）进入压滤套（40）内部，打开压滤电机（45），利用压滤电机（45）带动压滤丝杠（44）旋转，压盘（43）在压滤丝杠（44）的作用下沿着压滤套（40）向下移动，使得废水依次通过压滤套（40）和过滤棒（42），经过出水槽（410）进入过滤腔（12）内部，过滤后的废水通过排水管（17）排出。