CN213506361U - 一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，包括池体，池体分隔形成反应区、沉淀区和集水区，池体限制水流依次流经反应区、沉淀区和集水区。含有重金属离子的污水进入池体后，依次流经反应区、沉淀区和集水区。重金属离子在反应区内发生沉淀反应，生成固态的重金属化合物。小部分重金属化合物在反应区沉淀，与水流分离，大部分重金属化合物则在沉淀区沉淀。与重金属化合物分离后得到的清水进入集水区，集中排放。池体的整体结构简单，易于拆装，初期制造成本和后期运行成本低，适用于边远矿区坡耕地的重金属污染水体处理。

Description

一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备

技术领域

本实用新型涉及污水处理设备领域，尤其涉及一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备。

背景技术

我国重金属矿区早期的开采模式粗放，对矿渣以及废水等处理不科学。矿石废料露天堆积，使得矿区附近的水体中富集大量重金属离子。水体向下渗透进入地下水层，或随雨水流入水塘、河流等自然水体中，对水体中的生物、灌溉水源及饮用水源产生了严重污染，造成鱼虾类、农作物以及饮用水中重金属超标，对人体健康产生严重威胁。

为了处理矿区坡耕地污染水体，研究人员开发了各类设备。这些设备设计复杂，拆装难度大，不便于边远矿区坡耕地的安装和使用。此外，这些设备制作过程复杂，更替频繁，初期制造成本和后期运行成本都较高。

实用新型内容

为了解决现有的重金属污染水体处理设备结构复杂，拆装困难，制造和运行成本高，不适用于边远矿区坡耕地的问题，本实用新型的目的是提供一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备。

本实用新型提供如下技术方案：

一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，包括池体，所述池体分隔形成反应区、沉淀区和集水区，所述池体限制水流依次流经所述反应区、所述沉淀区和所述集水区；

污水中的重金属离子在所述反应区内完成沉淀反应过程，形成重金属化合物，沉淀反应得到的重金属化合物在所述沉淀区内沉淀，经过反应和沉淀处理得到的清水在所述集水区汇聚。

作为对所述一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备的进一步可选的方案，所述反应区内设有用于使重金属离子反应沉淀的填料层，填料层既能使重金属离子反应沉淀，也能起到初步过滤的作用，有效地拦截污水中的悬浮物质。

作为对所述一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备的进一步可选的方案，所述沉淀区内设有斜管沉淀层，所述斜管沉淀层包括第一安装支架和若干斜管，所述第一安装支架与所述池体相连，所述斜管设置在所述第一安装支架上。

作为对所述一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备的进一步可选的方案，所述斜管与水平面之间的夹角为α，且45°≤α≤75°。

作为对所述一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备的进一步可选的方案，所述池体内设有泥渣区，所述泥渣区位于所述反应区下方，所述泥渣区底部设有排泥管。

作为对所述一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备的进一步可选的方案，所述沉淀区的底面倾斜设置，形成引导斜坡，所述引导斜坡底端与泥渣区相连。

作为对所述一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备的进一步可选的方案，所述引导斜坡的坡度为β，且2％≤β≤5％。

作为对所述一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备的进一步可选的方案，所述池体的侧壁上设有出水口和溢流口，所述出水口和溢流口均与所述集水区连通，所述溢流口位于所述出水口的上方，用于池体进水量过大时的应急排水。

作为对所述一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备的进一步可选的方案，所述出水口设置在所述集水区的顶部，所述集水区底部设有潜水泵，所述潜水泵通过输水管道与所述出水口相连。

作为对所述一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备的进一步可选的方案，所述沉淀区与所述集水区之间设有三角堰，使沉淀区的上层清水能够均匀稳定地进入集水区。

本实用新型的实施例具有如下优点：

含有重金属离子的污水进入池体后，依次流经反应区、沉淀区和集水区。重金属离子在反应区内发生沉淀反应，生成固态的重金属化合物。小部分重金属化合物在反应区沉淀，与水流分离，大部分重金属化合物则在沉淀区沉淀。与重金属化合物分离后得到的清水进入集水区，集中排放。池体的整体结构简单，易于拆装，初期制造成本和后期运行成本低，适用于边远矿区坡耕地的重金属污染水体处理。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备的俯视图；

图2示出了图1中A-A向剖面示意图。

主要元件符号说明：

1-反应区；11-进水口；12-填料层；13-第二安装支架；14-爬梯；2-沉淀区；21-斜管沉淀层；211-第一安装支架；212-斜管；22-引导斜坡；3-集水区；31-出水口；32-溢流口；33-潜水泵；34-输水管道；4-池体；41-第一挡板；42-第二挡板；43-三角堰；5-泥渣区；51-排泥管。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

请一并参阅图1和图2，本实施例提供一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，包括一体化的池体4。池体4内设有反应区1、沉淀区2和集水区3，集反应、沉淀和集水功能于一体，且反应区1与沉淀区2连通，沉淀区2与集水区3连通。

待处理的污水进入池体4内之后，先在反应区1内发生沉淀反应，将溶解状态的重金属离子转化为不溶或微溶的重金属化合物。污水接下来进入沉淀区2，使沉淀反应得到的重金属化合物充分沉降。分离了重金属化合物的清水继续流动，进入集水区3，最终排出池体4。

上述池体4由混凝土浇筑成型，整体结构简单，初期制造成本低，对人员的素质要求不高，便于设备的整体检修和维护，适于在边远矿区坡耕地安装和使用。

在本申请的另一实施例中，池体4也可以由PVC板拼接而成，易于拆装，能够回收使用。

具体地，池体4的内壁上设置有第一挡板41和第二挡板42，第一挡板41和第二挡板42将池体4分为左段、中段和右段。其中，反应区1设置在左段池体4的上部，沉淀区2设置在中段池体4，集水区3则设置在右段池体4。此外，左段池体4的底部设置为泥渣区5。

待处理的污水在反应区1内发生沉淀反应后，少部分重金属化合物直接沉降在反应区1下方的泥渣区5内，大部分重金属化合物则随污水进入沉淀区2完成沉降，然后排入泥渣区5。

第一挡板41沿竖直方向设置在池体4左侧，且第一挡板41顶端与池体4的顶端齐平。第一挡板41与池体4的材质相同，第一挡板41与池体4的内侧壁固定连接。

第二挡板42沿竖直方向设置在池体4右侧，且第二挡板42底端与池体4底面相连，第二挡板42顶端则略低于池体4内的液面。第二挡板42与池体4的材质相同，第二挡板42与池体4的内壁固定连接。

此外，池体4左侧的侧壁顶部开设有进水口11，进水口11与反应区1连通，池体4右侧的侧壁顶部开设有出水口31，出水口31与集水区3连通。

污水由进水口11进入池体4，并且最先进入反应区1。污水中的重金属离子在反应区1内发生沉淀反应，转化为固态的重金属化合物。

受到第一挡板41的限制，污水在反应区1内只能向下流动，绕过第一挡板41底端后向右流入沉淀区2。在此过程中，会有少量的重金属化合物与水流脱离，直接沉降至反应区1下方的泥渣区5。

大部分重金属化合物随水流进入沉淀区2后，在沉淀区2内进行充分地沉淀，落入池体4底部。

受到第二挡板42的限制，水流在沉淀区2内只能向上流动，直至越过第二挡板42顶端，分离了重金属化合物之后得到的清水由此进入集水区3，然后经由出水口31集中排放。

本设备处理规模范围较大，能够快速、有效地沉淀和去除矿区坡耕地重金属污染水体中的典型重金属离子，可实现连续化作业，且操作运行方便，便于日常使用和维护。

具体地，反应区1的下部设置有填料层12，填料层12采用石灰作为填料，且填料的填充厚度为40-60cm。

待处理的污水从进水口11进入反应区1后，在重力的作用下均匀漫过填料层12。污水自上而下地流经填料层12时，污水中原本处于溶解状态的重金属离子与石灰发生反应，转化为金属沉淀物。

上述反应过程借助污水的重力完成，不需要配置额外的动力源，故能够减少本设备的运行能耗，降低运行成本。

石灰对重金属离子的处理效果好，且成本低，易取得。当填料层12与重金属离子反应接近或者达到饱和时，只需将池体4内的水排出，直至池体4内的液面低于填料层12，即可更换石灰，以保证填料层12对重金属离子的去除效率。

除石灰外，还可使用活性炭和海泡石等材料将重金属离子吸附脱除，或者利用除汞树脂、除铜镍螯合树脂等材料对重金属离子进行针对性地去除。

除了与重金属离子发生沉淀反应之外，填料层12还能起到初步过滤的作用，能够有效截留污水中的悬浮物质。

上述填料层12搁置在沿水平方向设置的第二安装支架13上，第二安装支架13则固定在池体4的内侧壁和第一挡板41的侧壁上。

为了方便操作人员定期更换填料，反应区1的内侧壁上固定有爬梯14，以供操作人员上下。

沉淀区2的中部布置有斜管沉淀层21，用来促进固态重金属化合物的沉淀，以保证出水质量。

斜管沉淀层21由两层第一安装支架211和多根斜管212组成。其中，两层第一安装支架211沿水平方向设置，第一安装支架211与池体4的内侧壁、第一挡板41的侧壁和第二挡板42的侧壁固定连接。此外，下层第一安装支架211与第二安装支架13齐平，二者均位于第一挡板41底端。

斜管212呈阵列设置在第一安装支架211上方，各个斜管212沿同一方向倾斜，斜管212底端与第一安装支架211通过焊接或者栓接等方式固定连接。

具体地，斜管212顶端与反应区1之间的距离相较于斜管212底端更近，斜管212与水平面之间的夹角为α，且α为60°。

上述斜管212为塑料材质，其直径在25mm至35mm之间，斜管212的最大长度为1000mm。

水流裹挟着重金属化合物流入沉淀区2后，在斜管沉淀层21内自下而上地流动，重金属化合物则顺着斜管212滑落。在斜管沉淀层21内，水流与重金属化合物分离，水流继续向上并漫过第二挡板42，重金属化合物下沉至沉淀区2底部。

为了使沉淀下来的重金属化合物集中起来以便后续处理，沉淀区2的底面倾斜设置，形成引导斜坡22。引导斜坡22的坡度为3％，其较高的一端朝向池体4右侧，较低的一端朝向池体4左侧，并与泥渣区5的侧壁顶端相连。

当沉淀在引导斜坡22上的重金属化合物积累到一定程度时，便会顺着引导斜坡22滑落到泥渣区5内，泥渣区5可以同时对反应区1和沉淀区2内的重金属化合物进行收集。

为了使沉淀下来的重金属化合物进一步集中，泥渣区5设置为斗式槽的形式，且槽底设置有排泥管51，排泥管51上接有排泥阀。

待泥渣区5内的重金属化合物积累到一定量时，关闭进水口11，打开排泥阀，沉淀下来的重金属化合物便在重力作用下排出。排泥过程不需要配置额外的动力源，故能够减少本设备的运行能耗，降低运行成本。

第二挡板42顶端设置有三角堰43，在本设备正常运转的过程中，三角堰43顶端始终高于沉淀区2内的液面。向上穿过斜管沉淀层21的清水通过三角堰43均匀且稳定地进入集水区3，在集水区3内汇聚，然后通过出水口31排出。

由于出水口31的位置较高，故集水区3底部设置有两台并联的潜水泵33，以尽可能地将进入集水区3的清水排出。潜水泵33与出水口31之间设有输水管道34，输水管道34的底端通过三通管与两台潜水泵33的出口连接，输水管道34的顶端则与出水口31连接。

当集水区3内的液面达到一定高度后，汇聚在集水区3内的清水即由潜水泵33加压提升至出水口31，然后排出池体4。

为了方便操作人员定期对潜水泵33和输水管道34等结构进行检修，集水区3的内侧壁上固定有爬梯14。

待集水区3内的清水被潜水泵33抽出，且不再有清水继续进入集水区3后，操作人员可以通过爬梯14下到集水区3底部，对潜水泵33等结构进行检修和维护。

集水区3的侧壁顶部设置有溢流口32，溢流口32高出出水口31，且高度差为20-30cm。当本设备的进水量过大时，可通过溢流口32应急排水。

上述进水口11、出水口31和溢流口32均可在池体4上开孔成型，也可以在制作池体4的过程中预埋管道形成。

在本申请的另一实施例中，若对出水口31排水的高程没有要求，则可以将出水口31设置在集水区3底部，从而无需设置潜水泵33，利用清水本身的重力实现排水过程，进一步降低本设备的运行能耗。

本设备采用重力式进水和排泥方式，出水方式根据高程要求可采用重力式或压力式，最大程度降低了设备能耗，无需配置过多的驱动结构，实现了矿区坡耕地重金属污染水体处理设备的简易化和低成本化。

此外，本设备可做成地埋式，操作过程在地上进行，从而能够有效解决污水处理厂用地紧张的问题。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，其特征在于，包括池体，所述池体分隔形成反应区、沉淀区和集水区，所述池体限制水流依次流经所述反应区、所述沉淀区和所述集水区；

污水中的重金属离子在所述反应区内完成沉淀反应过程，形成重金属化合物，沉淀反应得到的重金属化合物在所述沉淀区内沉淀，经过反应和沉淀处理得到的清水在所述集水区汇聚。

2.根据权利要求1所述的一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，其特征在于，所述反应区内设有用于使重金属离子反应沉淀的填料层。

3.根据权利要求1所述的一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，其特征在于，所述沉淀区内设有斜管沉淀层，所述斜管沉淀层包括第一安装支架和若干斜管，所述第一安装支架与所述池体相连，所述斜管设置在所述第一安装支架上。

4.根据权利要求3所述的一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，其特征在于，所述斜管与水平面之间的夹角为α，且45°≤α≤75°。

5.根据权利要求1所述的一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，其特征在于，所述池体内设有泥渣区，所述泥渣区位于所述反应区下方，所述泥渣区底部设有排泥管。

6.根据权利要求5所述的一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，其特征在于，所述沉淀区的底面倾斜设置，形成引导斜坡，所述引导斜坡底端与泥渣区相连。

7.根据权利要求6所述的一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，其特征在于，所述引导斜坡的坡度为β，且2％≤β≤5％。

8.根据权利要求1所述的一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，其特征在于，所述池体的侧壁上设有出水口和溢流口，所述出水口和溢流口均与所述集水区连通，所述溢流口位于所述出水口的上方。

9.根据权利要求8所述的一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，其特征在于，所述出水口设置在所述集水区的顶部，所述集水区底部设有潜水泵，所述潜水泵通过输水管道与所述出水口相连。

10.根据权利要求1所述的一种矿区坡耕地重金属污染水体快速处理设备，其特征在于，所述沉淀区与所述集水区之间设有三角堰。

Images