CN218811144U

CN218811144U - 一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统

Info

Publication number: CN218811144U
Application number: CN202222826815.8U
Authority: CN
Inventors: 肖伟; 马德云; 杨峰; 张凤英; 董杰; 胡军; 付秋峰; 刘少杰
Original assignee: Aitu Water Environment Technology Hunan Co ltd
Current assignee: Aitu Water Environment Technology Hunan Co ltd
Priority date: 2022-10-26
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2032-10-26

Abstract

本实用新型公开了一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，属于环境工程技术领域，其系统包括铁回收单元、锰回收单元和深度处理单元，所述铁回收单元与所述锰回收单元连接，所述锰回收单元与所述深度处理单元连接；通过矿山废水的处理，低成本生产出氢氧化铁和氢氧化锰，不仅将废水变废为宝和减少二次污染，而且保护了生态环境，具有运行费用低、处理效率高、出水稳定、操作简单、工艺设备要求低等特点，而且得到的氢氧化铁和氢氧化锰结晶细小、颗粒柔软、较易研磨，可以用作重金属治理药剂、水处理药剂、矿物涂料以及其它铁锰相关制剂的原料，与现有技术比较起来本实用新型可回收获得氢氧化铁和氢氧化锰，同时处理了矿涌水的污染问题。

Description

一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统

技术领域

本实用新型涉及环境工程技术领域，特别是涉及一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统。

背景技术

目前治理酸性矿山废水的主要方法有物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生物法和矿物法等，其中，加碱中和沉淀法是应用最为广泛的。但是，加碱中和沉淀法存在如下问题：①前期建设投入大，设备运行过程中腐蚀快；②运行成本高，特别是药剂消耗量大；③实施难度大，废水溢流分散且位于山谷沟道内；④污泥产量大，易造成二次污染。因此，急需寻求一种高效节能、运行成本低、易于实施、处理效果好且无二次污染的新工艺或新方法。

为了解决现有酸性矿山废水处理运行成本高、难以维持稳定处理达标的问题，亟待开发一种具有运行费用低、处理效率高、出水稳定达标和底泥可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，以解决上述现有酸性矿山废水处理运行成本高、难以维持稳定处理达标的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，包括铁回收单元、锰回收单元和深度处理单元，所述铁回收单元与所述锰回收单元连接，所述锰回收单元与所述深度处理单元连接。

优选地，所述铁回收单元包括调节池，所述调节池与离子反应器连通，所述离子反应器与第一污泥暂存池连通，所述第一污泥暂存池还与所述调节池连通。

优选地，所述离子反应器内安装有反应组件，所述反应组件包括吸附结晶填料、支架和连接装置，所述吸附结晶填料的直径为150mm。

优选地，所述锰回收单元包括泥水分离器，所述泥水分离器与所述离子反应器连通，所述泥水分离器还与第二污泥暂存池连通，所述第二污泥暂存池与所述调节池连通。

优选地，所述泥水分离器包括池体和分离模块，所述分离模块包括过滤布料、支架和连接件，所述过滤布料的孔径为5000-8000目。

优选地，所述深度处理单元包括一级深床离子交换反应器和二级深床离子交换反应器，所述一级深床离子交换反应器与所述泥水分离器连通，所述二级深床离子交换反应器与所述一级深床离子交换反应器连通，所述一级深床离子交换反应器和所述二级深床离子交换反应器内均设有反应填料模块。

本实用新型相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

现有矿山废水的处理，尤其是关闭金属矿山废水的处理，主要问题在于添加大量中和药剂，产生大量污泥需要处置，使废水处理运营成本大大增加。同时废水中含有大量铁锰离子，常规处理无法对其进行有效利用，造成了资源的浪费。

针对现有矿山废水处理技术中存在的问题，本实用新型提出了一种处理酸性矿山废水的新方法，通过加入碱液调节pH、氧化剂氧化、沉淀过滤后滤饼风干，对铁锰进行沉淀回收，可以有效降低废水处理的运营成本。回收铁锰之后的废水金属离子含量降低，pH得到调节，减少了污泥产生量，在后续处理中成本也得到了大幅降低。

本实用新型的目的是通过矿山废水的处理，低成本生产出氢氧化铁和氢氧化锰，不仅将废水变废为宝和减少二次污染，而且保护了生态环境。该方法具有运行费用低、处理效率高、出水稳定、操作简单、工艺设备要求低等特点，而且得到的氢氧化铁和氢氧化锰结晶细小、颗粒柔软、较易研磨，可以用作重金属治理药剂、水处理药剂、矿物涂料以及其它铁锰相关制剂的原料。与现有技术比较起来本实用新型可回收获得氢氧化铁和氢氧化锰，同时处理了矿涌水的污染问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统结构示意图；

图中：1：铁回收单元、11：调节池、12：离子反应器、13：第一污泥暂存池、2：锰回收单元、21：泥水分离器、22：第二污泥暂存池、3：深度处理单元、31：一级深床离子交换反应器、32：二级深床离子交换反应器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，以解决现有酸性矿山废水处理运行成本高、难以维持稳定处理达标的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例提供一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，如图1所示，包括铁回收单元1、锰回收单元2和深度处理单元3，铁回收单元1与锰回收单元2连接，锰回收单元2与深度处理单元3连接。

本实用新型的工作原理：铁回收单元1通过调节废水pH和投加氧化剂，使铁形成结晶沉淀，沉淀后回收进行脱水晾晒后获得氢氧化铁；锰回收单元2通过进一步调节废水pH，使锰形成沉淀物，沉淀后回收进行脱水晾晒后获得氢氧化锰，其余废水再经深度处理单元3处理后达标排放。

其中，铁回收单元1包括调节池11，调节池11与离子反应器12连通，离子反应器12与第一污泥暂存池13连通，第一污泥暂存池13还与调节池11连通。

离子反应器12内安装有反应组件，反应组件包括吸附结晶填料、支架和连接装置，吸附结晶填料的直径为150mm，吸附结晶填料是一种由释碱基团和吸附结晶基团构成的自主研发的功能性半柔性材料，吸附结晶填料由柔性材料和功能性材料加工制作而成，主要材质为PP。

进一步地，锰回收单元2包括泥水分离器21，泥水分离器21与离子反应器12连通，泥水分离器21还与第二污泥暂存池22连通，第二污泥暂存池22与调节池11连通。

泥水分离器21包括池体和分离模块，分离模块包括过滤布料、支架和连接件，过滤布料经过二次加工制作，其孔径为5000目。

进一步地，深度处理单元3包括一级深床离子交换反应器31和二级深床离子交换反应器32，一级深床离子交换反应器31与泥水分离器21连通，二级深床离子交换反应器32与一级深床离子交换反应器31连通，一级深床离子交换反应器31和二级深床离子交换反应器32内均设有反应填料模块，反应填料模块是根据废水中重金属种类和特征，通过试验研发确定的，可以是一种，也可以是几种配比。

采用上述系统的酸性矿山废水处理方法包括以下步骤：

S1.将需要处理的酸性矿山废水通过管渠引至调节池，常温下加入调节药剂并搅拌混合，调节pH至4.5；

S2.将调节后的废水引入离子反应器，经离子反应器的诱导结晶反应，使Fe³⁺形成氢氧化铁结晶沉淀物，反应时间为3h，上清液流入泥水分离器，沉淀物进入第一污泥暂存池；

S3.废水进入泥水分离器前端将pH调节至9.0，形成锰的氢氧化物沉淀，通过分离模块去除沉淀颗粒物，沉淀分离时间为2h，上清液流入一级深床离子交换反应器，沉淀物进入第二污泥暂存池；

S4.废水进入一级深床离子交换反应器与反应填料模块接触后发生中和、离子交换作用，调节废水pH和进一步去除废水中铁、锰金属离子，控制反应时间为3h；

S5.废水进入二级深床离子交换反应器与反应填料模块接触后发生催化氧化、过滤、吸附作用，进一步去除废水中其它金属离子，控制反应时间为4h；

S6.二级深床离子交换反应器出水通过管渠排入受纳水体；

S7.将第一污泥暂存池和第一污泥暂存池中的泥水混合物通过滤布过滤，上清液回流至调节池，底泥自然沉淀于池底停留24h后将其抽出置入脱水机，脱水后分别形成含水率80％的氢氧化铁沉淀物和氢氧化锰沉淀物；经过进一步的晾晒后得到含水率50的氢氧化铁和氢氧化锰，并进行粉碎、装袋形成袋装的氢氧化铁粉剂和氢氧化锰粉剂。

得到的氢氧化铁和氢氧化锰结晶细小、颗粒柔软、较易研磨，可以用作重金属治理药剂、水处理药剂、矿物涂料以及其它铁锰相关制剂的原料。

其中，调节药剂的种类取决于废水中Fe²⁺的含量占比，当Fe²⁺占比大于30％，主要加入氧化剂，当Fe²⁺占比不高于30％，主要加入氢氧化钠或氢氧化钙。

进一步地，反应填料模块有三种，第一种反应填料模块元素构成有Ca、Mn、Si、Fe、S、Mg、O，其反应机理为氧化还原、静电吸附、离子交换；第二种反应填料模块元素构成有Fe、Mn、Si、Al、O、H，其反应机理为催化氧化、拦截过滤、中和；第三种反应填料模块元素构成有Si、Fe、Al、Ca、O，其反应机理为电位吸附、催化氧化、拦截过滤。

本实用新型提供的一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统在陕西省某已关停硫铁矿的矿渣淋溶水和矿洞涌水进行了试运行治理，该关停硫铁矿的矿渣淋溶水和矿洞涌水主要超标因子为铁、锰、锌、镉、镍、铜、pH和色度，设计处理规模为60m³/d，设计出水水质主要指标应满足《铁矿采选工业污染物排放标准》(GB28661-2012)要求，具体见表1所示。

表1设计水质主要指标值

主要工艺单元尺寸如下：调节池6.7m×2.0m×2.0m(1座)，离子反应器(9套)，泥水分离器2.0m×1.7m×2.0m(3套)，一级深床离子交换反应器3.0m×1.7m×2.0m(3套)，二级深床离子交换反应器3.0m×1.7m×2.0m(3套)，污泥暂存池21m×2.0m×2.0m(2座)，晾晒场30m×20m(2座)。离子反应组件45m³，分离模块15m³，反应填料模块主要选择上述第一种反应填料模块、第二种反应填料模块、第三种反应填料模块，用量分别为13m³、26m³、13m³，第一种反应填料模块采用6-8mm规格，第二种反应填料模块采用2-4mm规格，第三种反应填料模块采用2-4mm规格，污泥脱水设备2套。

该工程于2020年9月投产运行，运行稳定可靠，出水水质均达到设计标准要求；每天可产生氢氧化铁约400kg，每天可产生氢氧化锰约10kg。工程总投资约为165万元，运行成本经氢氧化铁和氢氧化锰资源化折算，吨水处理成本约为8.8元，可有效节约成本30％-40％。

本实用新型应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：包括铁回收单元、锰回收单元和深度处理单元，所述铁回收单元与所述锰回收单元连接，所述锰回收单元与所述深度处理单元连接。

2.根据权利要求1所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所述铁回收单元包括调节池，所述调节池与离子反应器连通，所述离子反应器与第一污泥暂存池连通，所述第一污泥暂存池还与所述调节池连通。

3.根据权利要求2所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所述离子反应器内安装有反应组件，所述反应组件包括吸附结晶填料、支架和连接装置，所述吸附结晶填料的直径为150mm。

4.根据权利要求2所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所述锰回收单元包括泥水分离器，所述泥水分离器与所述离子反应器连通，所述泥水分离器还与第二污泥暂存池连通，所述第二污泥暂存池与所述调节池连通。

5.根据权利要求4所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所述泥水分离器包括池体和分离模块，所述分离模块包括过滤布料、支架和连接件，所述过滤布料的孔径为5000-8000目。

6.根据权利要求4所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所述深度处理单元包括一级深床离子交换反应器和二级深床离子交换反应器，所述一级深床离子交换反应器与所述泥水分离器连通，所述二级深床离子交换反应器与所述一级深床离子交换反应器连通，所述一级深床离子交换反应器和所述二级深床离子交换反应器内均设有反应填料模块。