CN220078760U - 一种酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置，中试试验池的内部腔体侧壁上设有活动隔板，将内部腔体分隔为不互通的第一级池、第二级池和第三级池；第一级池内的底部铺设有pH调节填料层；第二级池内的中端铺设有可渗透反应墙层；第三级池内设有垂直流人工湿地系统；第一级池、第二级池、第三级池的侧壁底端均开设有排空口；第一级池上端设有一级进水管，第一级池下端与第二级池下端之间设有一级出水管；第二级池上端与第三级池下端之间设有二级出水管；第三级池上端设有三级出水管。本实用新型提供的一种酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置，可用来来确定不同废弃矿山酸性废水的相应各种合适处理工艺参数。

Description

一种酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置

技术领域

本实用新型涉及废水治理技术领域，尤其涉及一种酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置。

背景技术

目前，处理AMD（酸性矿山废水）有两大类，即主动处理和被动处理。主动处理技术包括应用化学物质对金属离子进行沉淀、吸附、离子交换和膜技术等，但是，主动处理需要外加化学试剂并且耗能较大。自20世纪90年代初以来，已逐渐应用于AMD的被动治理技术，主要包括人工湿地的生物处理、石灰石排水系统的化学处理和硫酸盐还原微生物反应器。AMD的被动处理技术比主动处理更适合于废弃矿山的修复，因为它有低运营和维护成本的优点，可以根据碱度产生的能力及金属去除的效率来选择被动处理技术。例如，在pH<6时，锌和锰等金属不易被去除，因此，不适用于石灰石的被动处理技术，为有效去除这些金属离子，采用氧化镁或石灰石与氧化镁的结合作为被动处理技术。被动处理被视为主动处理的替代办法，因为它不需要持续地化学投入，而且产生的污泥体积更小、更稳定，通常使用与环境有关的材料。但是，被动处理通常需要更长的作用时间。

但是AMD处理没有通用技术，因其组成成分及来源各不相同，选择的处理技术和处理过程中产生的废物也有所变化。因此，在项目设计确定处理工艺参数前，在现场进行中试试验确定最终的工艺参数势在必行，但是不同的矿洞所含的污染物指标不同、污染物浓度不同，开展试验确定相应合适的参数具有一定的难度。现有技术中中试处理设备功能单一多为主动式处理，具有以下缺陷：运行费用高，操作复杂，不利于管理，并且各工艺单元水力负荷不够协调，中试试验成本高，不可重复试验等。以上这些缺陷都不利于现有被动式生态处理中试试验装置来确定不同废弃矿山酸性废水的相应各种合适处理工艺参数。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置，包括中试试验池，所述中试试验池的内部腔体侧壁上开设有若干组螺纹孔，两组螺纹孔的每一螺纹孔内螺纹连接有定位卡制块，每组定位卡制块内卡接有活动隔板，两块活动隔板将中试试验池内部腔体分隔为不互通的第一级池、第二级池和第三级池；所述第一级池内的底部铺设有pH调节填料层；所述第二级池内的中端铺设有可渗透反应墙层；所述第三级池内设有垂直流人工湿地系统；所述第一级池、第二级池、第三级池的侧壁底端均贯通开设有排空口；

所述第一级池的上端设有一级进水管，所述第一级池的上端与第二级池的下端之间设有一级出水管；所述第二级池的上端与第三级池的下端之间设有二级出水管；所述第三级池的上端设有三级出水管；所有管路上均设有阀门。

优选的，若干组螺纹孔将所述中试试验池的内部腔体分隔为若干个活动池空间；每一活动池空间的侧壁底端均贯通开设有排空口；

最左端一个活动池空间的上端穿设有一级出水管，除左右两端两个活动池空间的所有活动池空间下端均穿设有一级出水管，上端一根一级出水管与下端多根一级出水管之间设有连接总管，所有多根一级出水管上均设有阀门；

除左右两端两个活动池空间的所有活动池空间上端均穿设有多根二级出水管，除最左端两个活动池空间的所有活动池空间下端也均穿设有多根二级出水管，上端多根二级出水管与下端多根二级出水管之间设有连接总管，所有多根二级出水管上均设有阀门；

除最左端两个活动池空间的所有活动池空间上端均穿设有三级出水管，多根三级出水管与连接总管连接，多根三级出水分管上均设有阀门。

优选的，所述垂直流人工湿地系统包括由下至上依次设置的陶粒底层、有机质混合层和陶粒上层，所述有机质混合层上种植有植物层。

优选的，所述二级出水管的出水端设于所述陶粒底层内；所述三级出水管的进水端设于所述陶粒上层内。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置，运行费用低，操作简单，利于管理，并且各工艺单元水力负荷便于协调，中试试验成本低，可重复试验；整体中试试验装置可用来来确定不同废弃矿山酸性废水的相应各种合适处理工艺参数，包括填料的种类、级配、水力停留时间和水力负荷等工程技术参数。

附图说明

图1为本实用新型的整体立体结构示意图；

图2为图1中的A部放大图；

图3为本实用新型的整体立体结构示意图；

图4为本实用新型的整体立体结构示意图；

图5为本实用新型的整体俯视图；

图6为本实用新型的A-A向剖视图；

图7为本实用新型的安装pH调节填料层和垂直流人工湿地系统后的整体主视剖视图。

图中：1、中试试验池；2、螺纹孔；3、定位卡制块；4、活动隔板；5、活动池空间；6、排空口；7、第一级池；8、第二级池；9、第三级池；10、pH调节填料层；11、可渗透反应墙层；12、陶粒底层；13、有机质混合层；14、陶粒上层；15、植物层；16、一级进水管；17、一级出水管；18、二级出水管；19、三级出水管；20、连接总管。

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。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多根”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

如图1-7所示，一种酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置，包括中试试验池1，中试试验池1的内部腔体侧壁上开设有若干组螺纹孔2，若干组螺纹孔2将所述中试试验池1的内部腔体分隔为若干个活动池空间5；两组螺纹孔2的每一螺纹孔2内螺纹连接有定位卡制块3，每组定位卡制块3内卡接有活动隔板4，两块活动隔板4将中试试验池1内部腔体分隔为不互通的第一级池7、第二级池8和第三级池9；第一级池7内的底部铺设有pH调节填料层10；第二级池8内的中端铺设有可渗透反应墙层11；第三级池9内设有垂直流人工湿地系统。每一活动池空间5的侧壁底端均贯通开设有排空口6。排空口6起到排空的作用，当第一级池7、第二级池8、第三级池9在工作时，每一排空口6上可螺纹连接有排空封堵件。

垂直流人工湿地系统包括由下至上依次设置的陶粒底层12、有机质混合层13和陶粒上层14，有机质混合层13上种植有植物层15。有机质混合层13为稻草有机质层与陶粒中层的混合层。二级出水管18的出水端设于陶粒底层12内；三级出水管19的进水端设于陶粒上层14内。

pH调节填料层10为石灰石填料层、氧化镁填料层、以及石灰石与氧化镁混合填料层中的任意一种。

酸性矿山废水由一级进水管16进入到第一级池7中，一级进水管16引流到第一级池7的下端，让水流在第一级池7里面垂直上流，废水中的氢离子与填料中的碱性物质反应，PH从3左右调到6.0左右，经过调节pH后，由上端一级出水管17进入到下端一级出水管17中，即废水由第一级池7的上端顺流入第二级池8内的下端，位于可渗透反应墙层11的下方，经过可渗透反应墙的截流污泥和去除重金属离子作用后，废水流入到可渗透反应墙层11的上方（第二级池8中底部可设置污泥斗，沉淀沉降到污泥斗中定期清理后集中处理），由二级出水管18顺流入第三极池的下端，陶粒底层12内，经过垂直流人工湿地系统的进一步深度处理重金属离子、以及对有机物、氨氮的处理，形成达标清洁水，由三级出水管19排放。

第一级池7主要功能是调pH，pH调节填料层10溶于第一级池7中，将第一级池7中废水pH调节为碱性，便于去除重金属离子，因为在pH<6时，锌和锰等金属不易被去除。第二级池8主要是截留沉泥和减少重金属离子进入后面人工湿地的负荷，可渗透反应墙能够有效去除酸性矿山废水中的有机氯化物、重金属和无机离子等。第三级池9子主要功能是进一步处理重金属离子实现达标排放和改善周边环境状况，陶粒滤料表面的生物膜有两种作用，一是矿山废水中有机物、氨氮等污染物的降解代谢，二是通过生物吸附，结合陶粒滤料的截留作用，将水中悬浮物不易降解的污染物吸附在生物表面，截留在滤料颗粒之间，使矿山废水在滤料中完成固液分离过程，而有机质层种植水生植物改善环境、为微生物提供营养物质、可吸附一定量的重金属离子。

第一级池7的上端设有一级进水管16，第一级池7的上端与第二级池8的下端之间设有一级出水管17；第二级池8的上端与第三级池9的下端之间设有二级出水管18；第三级池9的上端设有三级出水管19。

最左端一个活动池空间5的上端穿设有一级出水管17，除左右两端两个活动池空间5的所有活动池空间5下端均穿设有一级出水管17，上端一根一级出水管17与下端多根一级出水管17之间设有连接总管20，所有多根一级出水管17上均设有阀门。考虑到两块活动隔板4可活动卡设于任意两组螺纹孔2中，因此，此一级出水管17的设置方式，可以保证当两块活动隔板4卡设于任意两组螺纹孔2中时，都可将第一级池7中的废水输送到第二级池8内的下端，此时只有与第一级池7上端、第二级池8下端相通的两根一级出水管17上阀门打开，其余所有一级出水管17上的阀门关闭。

除左右两端两个活动池空间5的所有活动池空间5上端均穿设有多根二级出水管18，除最左端两个活动池空间5的所有活动池空间5下端也均穿设有多根二级出水管18，上端多根二级出水管18与下端多根二级出水管18之间设有连接总管20，所有多根二级出水管18上均设有阀门。这是考虑到两块活动隔板4可活动卡设于任意两组螺纹孔2中，因此，此二级出水管18的设置方式，可以保证当两块活动隔板4卡设于任意两组螺纹孔2中时，都可将第二级池8中的上端废水输送到第三级池9内的下端，此时只有与第二级池8上端、第三级池9下端相通的两根二级出水管18上阀门打开，其余所有二级出水管18上的阀门关闭。

除最左端两个活动池空间5的所有活动池空间5上端均穿设有三级出水管19，多根三级出水管19与连接总管20连接，多根三级出水分管上均设有阀门。这是考虑到两块活动隔板4可活动卡设于任意两组螺纹孔2中，因此，此三级出水管19的设置方式，可以保证当两块活动隔板4卡设于任意两组螺纹孔2中时，都可将第三级池9中的上端清洁水输出到外部，此时只有与第三级池9上端相通的一根三级出水管19上阀门打开，其余所有三级出水管19上的阀门关闭。

阀门在图中未显示，采用常规阀门结构和阀门与管的连接方式即可。

本实用新型的工作原理为：

本方案提供了一种用于试验各种不同废弃矿山酸性废水成分的被动式生态处理中试试验装置，用来确定填料的种类、级配、水力停留时间和水力负荷等工程技术参数；

第一级池7采用石灰石填料、氧化镁填料、石灰石与氧化镁混合填料三种不同种类填料试验，进行一种填料试验后，拧开排空封堵件，将第一级池7内的废水排空，再拧入排空封堵件，加入新的一种填料，再由一级进水管16进废水再进行整个试验，以确定试验废水的最合适的填料种类；而每种填料级配粒径可采用5~8mm、8~10mm、10~15mm、15~20mm四种分段布设试验，以确定试验废水的最合适的级配粒径；

填料水力停留时间设置30min、45min、60min、75min四个等级检测出水水质，以确定试验废水的最合适的填料水力停留时间；

水力负荷是单位体积滤料或单位面积每天可以处理的废水水量。水力停留时间和水力负荷设置改变可以通过设备活动隔板4和泵的流量大小来配合实现调节。当改变两块活动隔板4的卡接位置时，第一级池7、第二级池8、第三极池的相应面积也会发生改变，由此即实现了改变三个池的水力负荷设置，最终确定试验废水的最合适的两块活动隔板4设置位置和最合适水力负荷。水力负荷设置0.5m³/（㎡*h）、0.75m³/（㎡*h）、1.0m³/（㎡*h）、1.25m³/（㎡*h）四个等级检测出水水质。

本中试试验装置可以在出水点处设置监测点以实现自动水样取样检测功能，方便技术人员及时准确了解技术参数调整后的处理效果，让技术人员最快速度找到各工艺单元的最优工艺参数组合，同时能够协助技术人员出具详细的中试试验报告；

本中试试验池1采用集装箱式的高强度碳钢制作，可以重复使用，适用性强、大大降低中试试验成本。

本方案提供的被动式生态处理中试试验装置，运行费用低，操作简单，利于管理，中试试验成本低，可重复试验，可以用来来确定不同废弃矿山酸性废水的相应各种合适处理工艺参数，包括填料的种类、级配、水力停留时间和水力负荷等工程技术参数。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置，其特征在于，包括中试试验池（1），所述中试试验池（1）的内部腔体侧壁上开设有若干组螺纹孔（2），两组螺纹孔（2）的每一螺纹孔（2）内螺纹连接有定位卡制块（3），每组定位卡制块（3）内卡接有活动隔板（4），两块活动隔板（4）将中试试验池（1）内部腔体分隔为不互通的第一级池（7）、第二级池（8）和第三级池（9）；所述第一级池（7）内的底部铺设有pH调节填料层（10）；所述第二级池（8）内的中端铺设有可渗透反应墙层（11）；所述第三级池（9）内设有垂直流人工湿地系统；所述第一级池（7）、第二级池（8）、第三级池（9）的侧壁底端均贯通开设有排空口（6）；

所述第一级池（7）的上端设有一级进水管（16），所述第一级池（7）的上端与第二级池（8）的下端之间设有一级出水管（17）；所述第二级池（8）的上端与第三级池（9）的下端之间设有二级出水管（18）；所述第三级池（9）的上端设有三级出水管（19）；所有管路上均设有阀门。

2.根据权利要求1所述的酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置，其特征在于，若干组螺纹孔（2）将所述中试试验池（1）的内部腔体分隔为若干个活动池空间（5）；每一活动池空间（5）的侧壁底端均贯通开设有排空口（6）；

最左端一个活动池空间（5）的上端穿设有一级出水管（17），除左右两端两个活动池空间（5）的所有活动池空间（5）下端均穿设有一级出水管（17），上端一根一级出水管（17）与下端多根一级出水管（17）之间设有连接总管（20），所有多根一级出水管（17）上均设有阀门；

除左右两端两个活动池空间（5）的所有活动池空间（5）上端均穿设有多根二级出水管（18），除最左端两个活动池空间（5）的所有活动池空间（5）下端也均穿设有多根二级出水管（18），上端多根二级出水管（18）与下端多根二级出水管（18）之间设有连接总管（20），所有多根二级出水管（18）上均设有阀门；

除最左端两个活动池空间（5）的所有活动池空间（5）上端均穿设有三级出水管（19），多根三级出水管（19）与连接总管（20）连接，多根三级出水分管上均设有阀门。

3.根据权利要求1所述的酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置，其特征在于，所述垂直流人工湿地系统包括由下至上依次设置的陶粒底层（12）、有机质混合层（13）和陶粒上层（14），所述有机质混合层（13）上种植有植物层（15）。

4.根据权利要求3所述的酸性矿山废水被动式生态处理中试试验装置，其特征在于，所述二级出水管（18）的出水端设于所述陶粒底层（12）内；所述三级出水管（19）的进水端设于所述陶粒上层（14）内。