CN211871729U - 一种煤矿酸性废水原位处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种煤矿酸性废水原位处理系统，在煤炭矿坑中设置反应池，其两侧分别设置集水池和出水池，反应池分别与集水池和出水池连通，反应池中依次设置第一石英砂渗滤墙、赤泥可渗透反应墙、钢渣可渗透反应墙、锰砂可渗透反应墙、轻质陶粒可渗透反应墙和第二石英砂渗滤墙，煤矿酸性废水在集水池汇集，依次经过上述多道渗透反应墙后流入出水池。本实用新型不仅可以高效的处理煤矿酸性废水，而且建设投资费用低、不占用地面空间、维护方便、处理费用低。

Description

一种煤矿酸性废水原位处理系统

技术领域

本实用新型属于煤矿酸性废水处理的技术领域，尤其涉及一种煤矿酸性废水原位处理系统。

背景技术

煤矿酸性废水(AMD)分布很广,世界上的几个主要产煤国几乎都存在着严重的酸性矿井水问题，煤矿酸性矿井水在我国分布广泛,主要分布在陕、晋、鲁和内蒙等北方省区以及川、桂、贵、浙、闽等南方省区。煤炭资源开采过程中,煤层、围岩中的硫化矿物与氧气和水接触,在微生物的催化作用下,经过一系列复杂的地球化学反应,能够产生酸性矿井水,其作用机理已经比较清楚，当含硫矿与空气及水接触时，发生如下反应：

2FeS₂+7O₂+2H₂O→2Fe²⁺+4SO₄ ^2-+4H⁺ [1]

4Fe²⁺+O₂+4H⁺→4Fe³⁺+2H₂O [2]

4Fe³⁺+12H₂O→4Fe(OH)₃↓+12H⁺ [3]

FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O→15Fe²⁺+2SO₄ ^2-+16H⁺ [4]

煤矿酸性废水的pH值较低，锰、铁含量高，酸性较强，这会腐蚀一些金属构件及管道。煤矿酸性废水中还含有相当多的重金属离子，会对水生生物和植物的生长产生了不良的影响甚至死亡，Fe²⁺，Mn²⁺还会大量消耗水中的溶解氧，降低了水体的自净能力。未经处理的酸性废水排放到地表后，会造成大面积的地表水污染，严重破坏土壤的结构，阻碍了农作物的生长。

目前煤炭酸性废水的处理技术主要包括主动处理技术和被动处理技术，主动处理技术主要是指中和法，即向酸性废水中投人碱性中和剂。该技术需将酸性水抽出，建设专门的污水处理站，利用酸碱中和反应提高废水pH值。被动处理技术是利用自然产生的化学物质和利用生物的过程处理AMD主要包括：人工湿地、缺氧石灰沟、垂直流动系统(如连续碱生产系统)、转换井、可渗透反应墙(PRB)法、石灰石过滤床(LSB)、矿渣过滤床(SLB)和敞口石灰塘等。相比于AMD主动处理技术，被动处理技术是原地直接处理、无需储存、运输及清理工作、可以节省开支，是一种经济便捷处理方式。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种煤矿酸性废水原位处理系统，在煤炭矿坑中合理选择及布设不同填料制成的可渗透反应墙，可以高效的处理煤矿酸性废水。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种煤矿酸性废水原位处理系统，其特征在于，在煤炭矿坑中设置反应池，所述反应池两侧分别设置集水池和出水池，反应池分别与所述集水池和出水池连通，反应池中依次设置第一石英砂渗滤墙、赤泥可渗透反应墙、钢渣可渗透反应墙、锰砂可渗透反应墙、轻质陶粒可渗透反应墙和第二石英砂渗滤墙。

按上述方案，所述第一、第二石英砂渗滤墙由粒径为5-8mm的石英砂制成。

按上述方案，所述赤泥可渗透反应墙由粒径为2-5mm的拜耳法赤泥制成。

按上述方案，所述钢渣可渗透反应墙由粒径为2-5mm的钢渣制成。

按上述方案，所述锰砂可渗透反应墙由粒径为1-2mm的锰砂制成。

按上述方案，所述轻质陶粒可渗透反应墙由粒径为5-8mm的轻质陶粒制成，所述轻质陶粒上加载经富集强化的硫酸盐还原菌群。

本实用新型的有益效果是：1、提供一种煤矿酸性废水原位处理系统，建于煤炭矿坑之内，不占用地表空间，同时由于本系统的建设，还可加固矿坑，防止产生地质灾害，建设投资费用低、维护方便、处理费用低；2、本处理系统采用赤泥作为填料，赤泥是氧化铝厂碱法处理铝土矿的工业废渣，含SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、灼碱、CaO、Na₂O等金属氧化物，呈碱性，用于中和酸性废水中的H+，提高废水pH,同时可以沉淀Fe²⁺、Fe³⁺，还解决了赤泥处理难的问题；3、本处理系统采用钢渣作为填料，钢渣是在高温下形成的一种工业副产品，主要含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MgO等金属氧化物，呈碱性，用于中和酸性废水中的H+，提高废水pH。钢渣表面疏松多孔，其孔隙率达到56％以上，且表面含有活性基团，具有一定的吸附性能，可以吸附酸性废水中重金属离子；4、本处理系统采用轻质陶粒作为填料，轻质陶粒采用粘土或粉煤灰、生物污泥为主要原料，具有较大的孔隙率，比表面积大，有较强的吸附能力，具有较好的亲生物性。同时轻质陶粒作为生物载体，加载硫酸盐还原菌，可以在厌氧条件下将SO₄ ^2-还原为S^2-，同时产生OH^-，Fe²⁺可与S^2-生成不溶于水的FeS沉淀而去除，产生的OH^-可进一步中和废水中的H⁺。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，一种煤矿酸性废水原位处理系统，设置于煤炭矿坑内部，不占用地表面积，还可以稳定矿坑内部结构，一般采用钢混结构并做防渗措施，本处理系统包括按顺序依次设置的集水池、第一石英砂渗滤墙、赤泥可渗透反应墙、钢渣可渗透反应墙、锰砂可渗透反应墙、轻质陶粒可渗透反应墙、第二石英砂渗滤墙、出水池。

在矿坑内部由于氧含量低，废水酸性程度低，酸性废水首先自流进入集水池，进行水质调节，之后自流进入第一石英砂渗滤墙，由粒径为5-8mm的石英砂制成，初步过滤和吸附废水中部分悬浮物、重金属离子等污染物，之后废水流入赤泥可渗透反应墙，由粒径为2-5mm的拜耳法赤泥制成，赤泥是氧化铝厂碱法处理铝土矿的工业废渣，赤泥中的SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、灼碱、CaO、Na₂O等金属氧化物，呈碱性，可中和酸性废水中的H⁺，提高废水pH,同时可以沉淀Fe²⁺、Fe³⁺；之后废水流入钢渣可渗透反应墙，由粒径为2-5mm的钢渣制成，钢渣是在高温下形成的一种工业副产品，含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MgO等金属氧化物，呈碱性，可中和酸性废水中的H⁺，提高废水pH，同时，钢渣表面疏松多孔，其孔隙率达到56％以上，且表面含有活性基团，具有一定的吸附性能，可以吸附酸性废水中重金属离子；之后污水流入锰砂可渗透反应墙，由粒径为1-2mm的锰砂制成，在锰砂的催化作用下，溶解状态的Fe²⁺、Mn²⁺分别氧化成不溶解的三价铁或四价锰的化合物，达到去除废水中Fe²⁺、Mn²⁺的目的，其反应为：

4Fe²⁺+O₂+10H₂O→4Fe(OH)₃+8H⁺

2Mn²⁺+O₂+2H₂O→2MnO₂+4H⁺；

废水自流进入轻质陶粒可渗透反应墙，由粒径为5-8mm的轻质陶粒制成，轻质陶粒填料上加载固定经富集强化的硫酸盐还原菌群，可以在厌氧条件下将SO₄ ^2-还原为S^2-，同时产生OH^-，Fe²⁺可与S^2-生成不溶于水的FeS沉淀而去除，产生的OH^-可进一步中和废水中的H⁺。经过多重可渗透反应墙的综合反应后，经过处理的酸性废水中的Fe²⁺、Mn²⁺、SO₄ ^2-以及各类重金属离子得到有效去除，废水pH也得到提高。之后废水流经第二石英砂渗滤后再经出水池后排出。

Claims (6)

1.一种煤矿酸性废水原位处理系统，其特征在于，在煤炭矿坑中设置反应池，所述反应池两侧分别设置集水池和出水池，反应池分别与所述集水池和出水池连通，反应池中依次设置第一石英砂渗滤墙、赤泥可渗透反应墙、钢渣可渗透反应墙、锰砂可渗透反应墙、轻质陶粒可渗透反应墙和第二石英砂渗滤墙。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿酸性废水原位处理系统，其特征在于，所述第一、第二石英砂渗滤墙由粒径为5-8mm的石英砂制成。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿酸性废水原位处理系统，其特征在于，所述赤泥可渗透反应墙由粒径为2-5mm的拜耳法赤泥制成。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿酸性废水原位处理系统，其特征在于，所述钢渣可渗透反应墙由粒径为2-5mm的钢渣制成。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿酸性废水原位处理系统，其特征在于，所述锰砂可渗透反应墙由粒径为1-2mm的锰砂制成。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿酸性废水原位处理系统，其特征在于，所述轻质陶粒可渗透反应墙由粒径为5-8mm的轻质陶粒制成，所述轻质陶粒上加载经富集强化的硫酸盐还原菌群。

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