CN116425318B - 一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废水治理技术领域，具体地说，涉及一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置。其包括净化容器、还原体和耗氧体。本发明中通过蜂窝板即载有微生物的活性碳板，通过微生物的异化硫酸盐的生物还原反应将矿山酸性废水中的硫酸盐还原为硫化物，并且硫化物与废水中的重金属离子结合为金属硫化物进行沉淀，实现对矿山酸性废水的治理，通过设有燃气体，将底筒内红磷点燃后，将盖盘底部与顶管顶部螺纹连接，投料腔内的空气通过气口进入底筒内，随着红磷的持续燃烧，空气中的氧气被消耗，使得反应仓内处于无氧环境，从而便于微生物对矿山酸性废水进行生物还原反应。

Description

一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置

技术领域

本发明涉及废水治理技术领域，具体地说，涉及一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置。

背景技术

随着全球工业化的迅速发展，矿产资源的开发进一步加剧，由此而产生的酸性矿山废水已经成为许多国家水体污染的主要来源之一，酸性矿山废水是指硫化矿系如煤矿、多金属硫化矿在开采、运输、选矿及废石排放和尾矿储存等生产过程中经氧化、分解，并与水化合形成硫酸而产生的酸性水，酸性矿山废水中硫酸盐的质量浓度较高，废水呈现较强的酸性，pH值一般在4.5-6.5之间。

酸性矿山废水若不经处理任意排放就会造成大面积的酸污染和重金属污染，它能够腐蚀管道、水泵、钢轨等矿井设备和混凝土结构，还危害人体健康，另外，酸性水会污染水源，危害鱼类和其他水生生物，不利于对生态环境的保护，因此提出一种利用活性炭负载微生物治理矿山酸性废水处理装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明目的在于，提供了一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置，包括净化容器、还原体和耗氧体，所述净化容器内开设有反应仓，所述反应仓包括投料腔以及与投料腔相连通的反应腔，所述反应腔内靠所述投料腔一端设有隔板，所述隔板内设有活动体，所述还原体包括外壳以及设置于外壳内的内芯，所述外壳位于所述反应腔内远离所述投料腔一端，所述外壳底部上表面开设有沟槽，所述外壳靠外侧设有排水管，所述排水管与所述沟槽相连通，所述内芯包括多个位于所述外壳内的蜂窝板，所述蜂窝板为载有微生物的活性碳板，所述净化容器顶部开设有贯穿其上表面的通口，所述通口底部与所述投料腔相连通，所述耗氧体包括底部与所述通口顶部相连通的顶管，所述顶管内顶端设有燃气体。

作为本技术方案的进一步改进，所述隔板底部开设有板口，所述活动体包括挡板以及与挡板顶部螺纹连接的螺轴，所述挡板位于所述板口内，所述挡板与所述板口插接配合，所述螺轴顶部穿过所述净化容器上表面，所述螺轴与所述净化容器内壁转动连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述燃气体包括盖盘以及与盖盘底部螺纹连接的底筒，所述盖盘底部外壁与所述顶管顶端内壁螺纹连接，所述底筒内填充有红磷，所述底筒靠顶端侧壁开设有多个气口。

作为本技术方案的进一步改进，所述盖盘开设有贯穿其上下表面的底口，所述底口底部与所述底筒顶部相连通，所述底口内设有遮盘，所述遮盘底部设有弹簧，所述遮盘通过底部设置的弹簧与所述底口内壁连接，所述遮盘顶部与所述底口内顶部卡接。

作为本技术方案的进一步改进，所述反应腔顶部开设有贯穿所述净化容器上表面的气槽，所述耗氧体还包括顶板以及设置于顶板内底部的过滤板，所述顶板位于所述气槽内，所述顶板顶部连通有侧管，所述侧管另一端与所述顶管相连通。

作为本技术方案的进一步改进，所述投料腔顶部设有封气体，所述封气体包括盖板，所述盖板底部与所述投料腔顶部插接配合，所述盖板底部表面设有密封垫。

作为本技术方案的进一步改进，所述净化容器两端高度不一致，并且投料腔的高度高于反应腔的高度。

作为本技术方案的进一步改进，所述蜂窝板之间通过中轴连接，所述中轴远离所述投料腔一端穿过所述外壳侧壁，所述外壳侧壁上设有第二电机，所述第二电机通过齿轮与所述中轴啮合。

作为本技术方案的进一步改进，所述排水管远离所述沟槽一端设有第一电机，所述第一电机传动连接有螺杆，所述螺杆位于所述沟槽内。

作为本技术方案的进一步改进，所述封气体还包括气嘴，所述盖板中部开设有贯穿其上下表面的圆口，所述气嘴与所述圆口内顶端螺纹连接，所述气嘴底部中空，所述气嘴底部侧壁开设有滤口，所述滤口与所述圆口相连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置中，通过蜂窝板即载有微生物的活性碳板，通过微生物的异化硫酸盐的生物还原反应将矿山酸性废水中的硫酸盐还原为硫化物，并且硫化物与废水中的重金属离子结合为金属硫化物进行沉淀，实现对矿山酸性废水的治理。

2、该利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置中，通过设有燃气体，将底筒内红磷点燃后，将盖盘底部与顶管顶部螺纹连接，投料腔内的空气通过气口进入底筒内，随着红磷的持续燃烧，空气中的氧气被消耗，使得反应仓内处于无氧环境，从而便于微生物对矿山酸性废水进行生物还原反应。

3、该利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置中，通过设有顶板，由于燃气体内红磷的燃烧，使得燃气体处空气体积减小，即燃气体处形成负压，驱动反应腔内由微生物的还原反应生成的反应气体，在经过过滤板的过滤后，由侧管流动向燃气体处，从而对反应气体进行除氧处理，并通过设有封气体，将盖板底部插入投料腔顶端，使得密封垫填补盖板与投料腔之间的间隙，从而能够避免外部空气由投料腔进入净化容器内，能够确保微生物对矿山酸性废水的处理效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体截面结构图；

图3为本发明的净化容器截面结构图；

图4为本发明的活动体结构示意图；

图5为本发明的封气体截面结构图；

图6为本发明的还原体结构示意图；

图7为本发明的外壳截面结构图；

图8为本发明的内芯结构示意图；

图9为本发明的耗氧体截面结构图；

图10为本发明的燃气体截面结构图。

图中各个标号意义为：

1、净化容器；11、反应仓；12、活动体；121、挡板；122、螺轴；13、封气体；131、盖板；132、气嘴；14、通口；

2、还原体；21、外壳；211、沟槽；212、排水管；213、第一电机；214、螺杆；22、内芯；221、蜂窝板；222、中轴；223、第二电机；

3、耗氧体；31、顶管；32、燃气体；321、盖盘；322、底筒；323、气口；324、遮盘；33、顶板；34、过滤板；35、侧管。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

请参阅图1-图10所示，本实施例目的在于，提供了一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置，包括净化容器1、还原体2和耗氧体3，净化容器1内开设有反应仓11，反应仓11包括投料腔以及与投料腔相连通的反应腔，投料腔顶部贯穿净化容器1上表面，反应腔远离投料腔一端贯穿净化容器1侧表面，反应腔内靠投料腔一端设有隔板，隔板内设有活动体12，活动体12用于控制投料腔内矿山酸性废水向反应腔内的流动，还原体2包括外壳21以及设置于外壳21内的内芯22，外壳21位于反应腔内远离投料腔一端，外壳21通过螺栓与净化容器1相固定，外壳21底部上表面开设有沟槽211，外壳21靠外侧设有排水管212，排水管212与沟槽211相连通，内芯22包括多个位于外壳21内的蜂窝板221，蜂窝板221为载有微生物的活性碳板，蜂窝板221用于还原矿山酸性废水中的硫酸盐，产生硫化物并沉淀，从而去除矿山酸性废水中的重金属离子，净化容器1顶部开设有贯穿其上表面的通口14，通口14底部与投料腔相连通，耗氧体3包括底部与通口14顶部相连通的顶管31，顶管31内顶端设有燃气体32，燃气体32用于消耗氧气，使得活动体12内处于无氧环境，从而便于微生物对矿山酸性废水的分解反应。

本实施例在具体使用时，将底筒322内红磷点燃后，将盖盘321底部与顶管31顶部螺纹连接，通过投料腔顶端向反应仓11内注入矿山酸性废水后，将封气体13插入于投料腔顶端，由于投料腔内的空气通过气口323进入底筒322内，随着红磷的持续燃烧，空气中的氧气被消耗，使得反应仓11内处于无氧环境，在净化容器1顶部转动与挡板121螺纹连接的螺轴122，使得螺轴122带动挡板121在板口内移动至板口内顶部，投料腔内的矿山酸性废水得以进入反应腔内，并且矿山酸性废水与蜂窝板221接触，蜂窝板221中载有的微生物如硫酸盐还原菌等厌氧细菌，通过异化硫酸盐的生物还原反应将矿山酸性废水中的硫酸盐还原为硫化物，并且硫化物与废水中的重金属离子结合为金属硫化物进行沉淀，通过第一电机213带动螺杆214在沟槽211内转动，在螺杆214的螺旋结构作用下，使得沟槽211内液体带动沉积于沟槽211内的沉淀物沿着沟槽211进而由排水管212排出，从而完成对矿山酸性废水的治理。

本实施例中，为了便于控制矿山酸性废水向反应腔内的流动，隔板底部开设有板口，活动体12包括挡板121以及与挡板121顶部螺纹连接的螺轴122，挡板121位于板口内，挡板121与板口插接配合，螺轴122顶部穿过净化容器1上表面，螺轴122与净化容器1内壁转动连接，通过插接配合以及螺纹连接的方式，在净化容器1顶部转动与挡板121螺纹连接的螺轴122，使得螺轴122能够带动挡板121在板口内上下移动，当挡板121位于板口底部时投料腔内的矿山酸性废水被堵住无法向反应腔内流动，当挡板121位于板口内顶部时，投料腔内的矿山酸性废水得以进入反应腔内。

考虑到向投料腔内投入矿山酸性废水时会不可避免的带动外部空气的进入，为了便于微生物在无氧环境中对废水进行生物还原反应，燃气体32包括盖盘321以及与盖盘321底部螺纹连接的底筒322，盖盘321底部外壁与顶管31顶端内壁螺纹连接，底筒322内填充有红磷，底筒322靠顶端侧壁开设有多个气口323，通过设有燃气体32，将底筒322内红磷点燃后，将盖盘321底部与顶管31顶部螺纹连接，投料腔内的空气通过气口323进入底筒322内，随着红磷的持续燃烧，空气中的氧气被消耗，并且红磷与氧气燃烧反应产生的物质被保留在底筒322内，无法落入反应仓11内，使得反应仓11内处于无氧环境，从而便于微生物对矿山酸性废水进行生物还原反应。

由于反应仓11内空气中的氧气与红磷燃烧生成固体物质导致反应仓11内气体的体积减小，为了维持净化容器1内外的气压平衡，盖盘321开设有贯穿其上下表面的底口，底口底部与底筒322顶部相连通，底口内设有遮盘324，遮盘324底部设有弹簧，遮盘324通过底部设置的弹簧与底口内壁连接，遮盘324顶部与底口内顶部卡接，通过设有底口以及弹簧连接的遮盘324，当反应仓11内气体体积减小时，在大气压强的作用下，外部空气推动遮盘324向底口内移动，使得外部空气通过遮盘324与底口顶部的间隙进入反应仓11内，进行气体补充实现内外的气压平衡。

由于微生物在分解矿山酸性废水时会产生气体，为了对气体进行除氧处理，反应腔顶部开设有贯穿净化容器1上表面的气槽，耗氧体3还包括顶板33以及设置于顶板33内底部的过滤板34，过滤板34为活性碳板，顶板33位于气槽内，顶板33顶部连通有侧管35，侧管35另一端与顶管31相连通，通过设有顶板33，由于燃气体32内红磷的燃烧，使得燃气体32处空气体积减小，即燃气体32处形成负压，驱动反应腔内由微生物的还原反应生成的反应气体，在经过过滤板34的过滤后，由侧管35流动向燃气体32处，从而对反应气体进行除氧处理。

为了避免外部空气由投料腔进入影响微生物对矿山酸性废水的处理，投料腔顶部设有封气体13，封气体13包括盖板131，盖板131底部与投料腔顶部插接配合，盖板131底部表面设有密封垫，通过设有封气体13，将盖板131底部插入投料腔顶端，使得密封垫填补盖板131与投料腔之间的间隙，从而能够避免外部空气由投料腔进入净化容器1内，能够确保微生物对矿山酸性废水的处理效果。

为了便于矿山酸性废水由投料腔流入反应腔并通过蜂窝板221，净化容器1两端高度不一致，并且投料腔的高度高于反应腔的高度，由于投料腔的高度较高，在重力作用下，能够驱动矿山酸性废水由投料腔进入反应腔内，进而通过蜂窝板221，有利于对矿山酸性废水的治理。

为了提高对矿山酸性废水的治理效率，蜂窝板221之间通过中轴222连接，中轴222远离投料腔一端穿过外壳21侧壁，外壳21侧壁上设有第二电机223，第二电机223通过齿轮与中轴222啮合，通过第二电机223带动中轴222进而带动蜂窝板221在外壳21内转动，能够使得蜂窝板221内各处的微生物都能与矿山酸性废水进行接触，从而提高对矿山酸性废水的治理效率。

为了便于排出废水中的沉淀物，排水管212远离沟槽211一端设有第一电机213，第一电机213传动连接有螺杆214，螺杆214位于沟槽211内，通过第一电机213带动螺杆214在沟槽211内转动，在螺杆214的螺旋结构作用下，使得沟槽211内液体带动沉积于沟槽211内的沉淀物沿着沟槽211进而由排水管212排出。

由于外部气体无法持续流入反应仓11内，使得反应仓11内的液体流出排水管212的速率较慢甚至无法流出，为了便于液体的排出，封气体13还包括气嘴132，盖板131中部开设有贯穿其上下表面的圆口，气嘴132与圆口内顶端螺纹连接，气嘴132底部中空，气嘴132底部侧壁开设有滤口，滤口与圆口相连通，当完成对矿山酸性废水的还原处理后，在圆口内转动气嘴132，使得气嘴132沿着圆口上移，露出滤口，外部空气通过滤口进入反应仓11内，从而便于液体的排出。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置，其特征在于：包括净化容器（1）、还原体（2）和耗氧体（3），所述净化容器（1）内开设有反应仓（11），所述反应仓（11）包括投料腔以及与投料腔相连通的反应腔，所述反应腔内靠所述投料腔一端设有隔板，所述隔板内设有活动体（12），所述还原体（2）包括外壳（21）以及设置于外壳（21）内的内芯（22），所述外壳（21）位于所述反应腔内远离所述投料腔一端，所述外壳（21）底部上表面开设有沟槽（211），所述外壳（21）靠外侧设有排水管（212），所述排水管（212）与所述沟槽（211）相连通，所述内芯（22）包括多个位于所述外壳（21）内的蜂窝板（221），所述蜂窝板（221）为载有微生物的活性碳板，所述净化容器（1）顶部开设有贯穿其上表面的通口（14），所述通口（14）底部与所述投料腔相连通，所述耗氧体（3）包括底部与所述通口（14）顶部相连通的顶管（31），所述顶管（31）内顶端设有燃气体（32）；

所述隔板底部开设有板口，所述活动体（12）包括挡板（121）以及与挡板（121）顶部螺纹连接的螺轴（122），所述挡板（121）位于所述板口内，所述挡板（121）与所述板口插接配合，所述螺轴（122）顶部穿过所述净化容器（1）上表面，所述螺轴（122）与所述净化容器（1）内壁转动连接；

所述燃气体（32）包括盖盘（321）以及与盖盘（321）底部螺纹连接的底筒（322），所述盖盘（321）底部外壁与所述顶管（31）顶端内壁螺纹连接，所述底筒（322）内填充有红磷，所述底筒（322）靠顶端侧壁开设有多个气口（323）；

所述蜂窝板（221）之间通过中轴（222）连接，所述中轴（222）远离所述投料腔一端穿过所述外壳（21）侧壁，所述外壳（21）侧壁上设有第二电机（223），所述第二电机（223）通过齿轮与所述中轴（222）啮合。

2.根据权利要求1所述的一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置，其特征在于：所述反应腔顶部开设有贯穿所述净化容器（1）上表面的气槽，所述耗氧体（3）还包括顶板（33）以及设置于顶板（33）内底部的过滤板（34），所述顶板（33）位于所述气槽内，所述顶板（33）顶部连通有侧管（35），所述侧管（35）另一端与所述顶管（31）相连通。

3.根据权利要求1所述的一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置，其特征在于：所述投料腔顶部设有封气体（13），所述封气体（13）包括盖板（131），所述盖板（131）底部与所述投料腔顶部插接配合，所述盖板（131）底部表面设有密封垫。

4.根据权利要求1所述的一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置，其特征在于：所述净化容器（1）两端高度不一致，并且投料腔的高度高于反应腔的高度。

5.根据权利要求1所述的一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置，其特征在于：所述排水管（212）远离所述沟槽（211）一端设有第一电机（213），所述第一电机（213）传动连接有螺杆（214），所述螺杆（214）位于所述沟槽（211）内。

6.根据权利要求3所述的一种利用活性碳负载微生物治理矿山酸性废水处理装置，其特征在于：所述封气体（13）还包括气嘴（132），所述盖板（131）中部开设有贯穿其上下表面的圆口，所述气嘴（132）与所述圆口内顶端螺纹连接，所述气嘴（132）底部中空，所述气嘴（132）底部侧壁开设有滤口，所述滤口与所述圆口相连通。