CN205313248U - 高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统，解决了现有系统存在的结构复杂、施工不便、安全性差、环境污染的问题。技术方案包括与进水沟连通的储水区，还包括有与底部与透水管连通的滤水区，所述储水区经出水管与滤水区顶面连通；所述滤水区设有四层滤水结构，由下至上依次为支撑与排水层、酸性水处理层、氧化性水处理层和过水层。本实用新型结构简单、施工方便、控制简便、可集中收集酸性废水进行处理，处理效果好、设备投资和运行成本低、对环境友好。

Description

高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统

技术领域

本实用新型涉及一种过滤系统，具体的说是一种高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统。

背景技术

南方高硫煤区是指位于我国南方含煤带上，含硫量较高(大于3％)的煤矿或潜在煤矿所处区域。南方高硫煤区又主要分布在我国西南土石山区。由于充沛的降雨、特殊的地质构造和地形地貌，在开挖施工后未进行有效治理的情况下，可能发生土体酸化、并造成Mn、Zn、Pb、Ni、Cr、Cd、As等重金属的污染，造成植被恢复困难甚至引发生态灾难。

开挖到的高硫煤是一种劣质煤，经济价值较低，同时在施工中，大部分开挖出来的煤矸石被当成普通石块进行处理，部分被作为主体工程的填土利用，部分被当做弃渣直接堆放在弃渣场，被当做填土利用的煤矸石、煤矿石在表层土薄、下层孔隙大的条件下，一旦排水不利，将快速风化；而被当做弃渣直接堆放的煤矸石直接暴露在空气中，更加容易风化。大部分高硫煤区工程在施工后恢复困难，采用简单的增铺表土和铺撒石灰进行处理，治理效果并不理想。

同时高硫煤区煤矸石里包含有很多硫化物矿物，如黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿等，这些硫化物暴露在潮湿的氧化环境下，就会释放出酸性废水(Acid-MineDrainage，AMD)。除此之外，有些硫化物矿石，如黄钾铁矾就会溶解，形成酸溶液。同时酸性废水的浸取能力极强，能使煤矸石里其他的有害元素(主要为重金属)活化进入环境，大量的Fe³⁺存在于水体和土壤中容易氧化其它有害物质，对环境产生更大的危害。对于生产建设项目的直接影响就是植被恢复困难，水质恶化，对环境生态和饮用水源都是一种破坏。

当前国内外对煤矿区有相应的整治和处理措施，但对高硫煤区因生产建设项目开挖并无相应的针对治理，国外对这矿区酸性废水(AMD)的处理方法总结如下：

直接使用添加剂的方法。方法为1、添加适量的表面活性剂限制酸的生成速度，2、利用磷酸盐化合物来络合矿坑水中的铁离子团阻止水解的方法。这种方法适用于矿井或有明显积水的区域。

使用预防反应的方法进行隔离。方法为1、在底部垫厚约3～5m的惰性不透水物质，在上面用粘性土封盖后再加1m厚土壤层，最后在土壤层上面种植植被，以阻止酸性水的形成与扩散。2、用石灰石护面与水接触产生碱水升高pH值减少细菌，阻止黄铁矿氧化。

采用回灌带的方法。用装有碳酸氢钠的约1m深的沟渠拦截地表水，进行碱性溶液补给带，渗灌在地下造成碱性环境以中和酸性水。

这几种方法在西弗吉尼亚中部矿山酸性废水治理中取得一定的效果。但这几种方法在治理高硫煤区的生产建设项目时不一定适宜。直接使用添加剂的方法在不形成明显矿坑的工程项目时没有较好的使用条件；预防反应的方法施工条件复杂，且可能对普通工程有一定的限制条件；回灌带的方法则增加了占地，且可能有一定的副作用。另外这几种矿区酸性废水的处理的方法被用在高硫煤区生产建设项目时，成本过高，施工复杂，副作用大。并不完全适合处理高硫煤区生产建设项目而产生的酸性废水。

对于高硫煤区生产建设项目的酸性废水处理，尤其对于有明显堆矿、堆煤矸石的边坡，填充有煤矿石、煤矸石的主体工程边坡，具有大积雨面的煤矿石、煤矸石填充地面，需要一种可以集中收集产生的酸性废水，限制其对周边环境影响的简易处理装置。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、施工方便、控制简便、可集中收集酸性废水进行处理，处理效果好、设备投资和运行成本低、对环境友好的高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统。

技术方案包括与进水沟连通的储水区，还包括有与底部与透水管连通的滤水区，所述储水区经出水管与滤水区顶面连通；所述滤水区设有四层滤水结构，由下至上依次为支撑与排水层、酸性水处理层、氧化性水处理层和过水层。

所述支撑与排水层为中砾和碎石层，所述酸性水处理层为熟石灰和石灰粉层，氧化性水处理层为有机质层，所述过水层为小卵石层。

所述储水区设有死水线，所述死水线以上设为活动库容，死水线以下设为死库容，所述出水管的进水口位于死水线处。

所述滤水区与储水区经漫水挡墙相隔，所述漫水挡墙上端设有垂直高度不高于进水沟的漫水口。

所述储水区底部设有与所述出水管连接的抽水泵。

所述死水线处还设有水位计，所述水位计的输出端经控制器与抽水泵连接。

所述滤水区的顶部设有盖板。

所述储水区能够将过量的雨水进行暂时储存，减轻滤水区饱和工作强度。滤水区的最上层的过水层填充小卵石，可以构造良好的过水通道，自上至下第二层为氧化性水处理层，采用有机质层，如秸秆、碎木屑、谷壳等材料，有机质层分解形成还原环境能够去掉水中的氧化性Fe³⁺，第三层为酸性水处理层，采用熟石灰和石灰石粉填充，能够去除上游来水和氧化性水处理层水解形成腐殖酸酸，第四层为填充中砾和碎石，作为支撑层和排水层，支撑上层，并排除处理后水。滤水区对酸性氧化性水的处理效果十分显著。

针对讯期和旱期的酸性废水处理，对储水区进行了进一步的设计，设计了死水线，将储水区分成下部的死库容和上部的活动库容，将出水管和水位计布置在死水线处，同时还设计了漫水口。正常水位在死水线以上时，酸性水由出水管进入滤水区；在旱期当水位低于死水线时，水位计将信号发送给控制器，控制水泵自动将储水区内的水抽入滤水区；当汛期暴雨时，来水超过滤水区排水管满载负荷时，水位上升，多余水量通过漫水口进入滤水区，可以保证工程的安全。

有益效果：

1、本实用新型结构简单、设备投资和运行成本低、安全可靠，对环境友好；

2、能够保持地形，能够满足对地形有苛刻要求的工程，不用新增工序，不新增占地，对表层地貌改变较小；

3、适用性广，适宜接入排水系统直接使用；

4、本实用新型特别适用于处理在高硫煤区破土动工的生产项目可能产生的酸性氧化性水，构造清洁型的工程环境，解除对周边环境的潜在威胁。对于南方高硫煤区生产建设项目的水土保持和生态恢复具有显著意义。适宜于高硫煤区公路、铁路、机场、地下建筑物、农业生态园、园艺等工程的酸性水处理和生态恢复。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

其中，1-活动库容、2-死库容、3-漫水口、4-出水管、5-透水管、6-水位计、7-过水层、8-氧化性水处理层、9-酸性水处理层、10-支撑与排水层；11-进水沟；12-盖板；13-漫水挡墙、14-储水区、15-滤水区、16-抽水泵、17-控制器、18-死水线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：

参见图1，储水区14与进水沟11连通，用于收集来自进水沟17的酸性水，其顶部设有盖板12，所述储水区14经出水管4与滤水区15顶面连通，可将储水区14内的酸性水排入滤水区15进行过滤处理，所述滤水区15底部与透水管5连通，用于将过滤后的滤液排出，所述滤水区15与储水区14经漫水挡墙13相隔，所述漫水挡墙13上端设有垂直高度不高于进水沟17的漫水口3；所述滤水区15设有四层滤水结构，由下至上依次为支撑与排水层10、酸性水处理层9、氧化性水处理层8和过水层7，所述支撑与排水层10为粒度为0.8～1cm的中砾和碎石层，起到支撑上层，并排除处理后滤液的作用；所述酸性水处理层9为熟石灰和石灰粉层，用于去除上游来水和氧化性水处理层水解形成腐殖酸；氧化性水处理层8为有机质层，如有秸秆、碎木屑、谷壳等材料，有机质层分解形成还原环境能够去掉水中的氧化性Fe³⁺；所述过水层7为粒径为2～4cm小卵石层，起到构造良好的过水通道，均匀布水的作用。所述储水区14设有死水线18，所述死水线18以上设为活动库容1，死水线18以下设为死库容2，所述死水线18高度设出水管4的进水口和水位计6。所述储水区14底部设有抽水泵，所述抽水泵16的排水端与出水管4连接，所述水位计6的输出端与控制器19输入端连接，所述控制器19的输出端与抽水泵16连接。

工作原理：

正常过滤处理：来自进水沟17的酸性水流入储水区14，当储水区内水位线位于死水线18以上时(位于活动库容1)，酸性水由出水管4流入滤水区15的顶面，酸性水先经过水层7均匀过水，水流均匀流入氧化性水处理层8，在有机质层形成的还原环境下被去掉水中的氧化性Fe³⁺，水流继续下渗进入酸性水处理层9，在熟石灰和石灰粉层的作用下除去水中的酸性物质，除酸后的滤液流经支撑与排水层10后再经透水管5排出。以某高硫煤区生产建设项目的酸性废水处理为例，其输出酸性水pH值小于5(部分达到4以下)，经本实用新型处理后滤液中水pH大于6,达到正常水平，对周边环境无影响，处理效果显著。

旱期过滤处理：当储水区14内的水位低于死水线18以下(位于死库容2)，则水位计6将采集的信号发送给控制器19，控制器19控制抽水泵16开启，将死库容2内的酸性水抽出经抽水管5送入滤水区15进行过滤。

汛期过滤处理：当汛期暴雨时，排水沟排出的酸性水超过滤水区14的出水管4满载负荷时，水位会逐步上升，当水位升至漫水挡墙13上端的漫水口3时，超过储水区14库容的多余水量通过漫水口13溢流进入滤水区15，储水区14顶部的盖板可以避免溢出水流从漫水口13以外的区域溢流出储水区14，从而可以保证储水区14的安全。

Claims (7)

1.一种高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统，包括与进水沟连通的储水区，其特征在于，还包括有与底部与透水管连通的滤水区，所述储水区经出水管与滤水区顶面连通；所述滤水区设有四层滤水结构，由下至上依次为支撑与排水层、酸性水处理层、氧化性水处理层和过水层。

2.如权利要求1所述的高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统，其特征在于，所述支撑与排水层为中砾和碎石层，所述酸性水处理层为熟石灰和石灰粉层，氧化性水处理层为有机质层，所述过水层为小卵石层。

3.如权利要求1所述的高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统，其特征在于，所述储水区设有死水线，所述死水线以上设为活动库容，死水线以下设为死库容，所述出水管的进水口位于死水线处。

4.如权利要求1-3任一项所述的高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统，其特征在于，所述滤水区与储水区经漫水挡墙相隔，所述漫水挡墙上端设有垂直高度不高于进水沟的漫水口。

5.如权利要求3所述的高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统，其特征在于，所述储水区底部设有与所述出水管连接的抽水泵。

6.如权利要求5所述的高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统，其特征在于，所述死水线处还设有水位计，所述水位计的输出端经控制器与抽水泵连接。

7.如权利要求1-3任一项所述的高硫煤区酸性水处理的渗水过滤系统，其特征在于，所述滤水区的顶部设有盖板。