申请日2013.09.27
公开(公告)日2014.08.06
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明公开的一种酸性矿井水处理方法，由三级处理装置串联组成，酸性矿井水首先进入第一级处理装置，矿井水依次流过土壤层、石灰石层、砂石层，经过中和反应、过滤、吸附等去除酸性矿井水中的OH-、悬浮物等污染物，处理后的出水通过重力自流进入第二级处理装置，矿井水依次流过土壤层、粉煤灰和石灰石混合层、砂石层，经过中和反应、过滤、吸附等进一步去除酸性矿井水中的OH-、铁、锰等污染物，处理后的出水通过重力自流进入第三级处理装置，矿井水依次流过土壤层、石灰石和果壳滤料混合层、砂石层，进一步去除酸性矿井水中的OH-、颗粒物、铁、锰等污染物，出水可外排或回用。本方法操作简单，利用石灰石、粉煤灰、果壳滤料等廉价材料，可有效解决矿区酸性矿井水污染问题，同时降低处理成本。
权利要求书
1.一种酸性矿井水处理方法，其特征在于：处理方法利用有落差的三级处理装置进行进行处理，第一级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、石灰石层、土壤层，第二级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、粉煤灰/石灰石层、土壤层，第三级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、果壳滤料/石灰石层、土壤层，三级处理装置的容器上部均设有入水口，下部均设有出水口，处理方法步骤如下：
a、将酸性矿井水引入第一级处理装置中，酸性矿井水在第一级处理装置中向下分别流经土壤层、石灰石层、和砂石层，其中：土壤层的厚度为40-50cm，石灰石层的厚度为90-120cm，砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆水的深度为35-55cm;
b.第一级处理装置处理后的矿井水通过重力自流进入第二级处理装置，矿井水在第二级处理装置中向下分别流经土壤层、石灰石和粉煤灰混合层、砂石层;其中：土壤层的厚度为40-50cm，石灰石和粉煤灰层的厚度为80-110cm，砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆水的深度为30-50cm;第二级处理装置中石灰石和粉煤灰的质量比为1:1~2:1;
c、第二级处理装置处理后的出水通过重力自流进入第三级处理装置，矿井水在第三级处理装置中向下分别流经土壤层、石灰和果壳滤料混合层、砂石层;其中：土壤层的厚度为45-60cm，石灰石和果壳滤料层的厚度为80-100cm，砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆水的深度为25-40cm;第三级处理装置中石灰石和果壳滤料的质量比为1:1~1:3;矿井水在第三级处理装置中进一步去除矿井水中的H+、悬浮物、Fe、Mn污染物，出水从底部由管道引出外排或回用;
所述各级处理装置中土壤层中的土壤有机质的含量为8.0~12.0g/kg;
所述第一级处理装置与第二级处理装置两级之间的高度差为1.0-2.0m;第二级处理装置与第三级处理装置两级之间的高度差为1.0-1.5m。
说明书
一种酸性矿井水处理方法
技术领域
本发明涉及环境工程领域，更具体地说是一种酸性矿井水的处理方法。
背景技术
煤矿酸性矿井水是指pH值在3.0-6.5之间的矿山废水。矿井水的酸性主要是由于采煤活 动的影响，原来的还原环境变为氧化环境，与煤相伴生的硫铁矿被氧化，形成硫酸，导致pH 值下降，就形成了酸性矿井水。酸性矿井水的形成除与煤的赋存状态、含硫量有关外，还和 矿井的空气流通状况、涌水量以及微生物的种类和数量等有密切的关系。酸性矿井水是煤矿 开采过程中的一大污染源，不仅腐蚀井下生产设备，造成经济损失，还会影响工人身体健康， 酸性矿井水若未经处理而直接排放，会对环境中的水体、土壤、植物造成严重污染，同时也 浪费了宝贵的水资源。
目前，酸性矿井水的处理工艺有中和法、微生物法、人工湿地法等。常用的是石灰或石 灰石中和法，石灰中和法处理后的出水中，存在着大量的H2CO3，使出水pH值难以达到中 国污水综合排放标准6～9的要求，一般只能维持在5.5左右，且对二价铁的去除率低;而石 灰乳中和法的运转费用昂贵，中和沉淀后，生成物为硫酸钙，氧化铁以及未完全反应的石灰 和碳酸钙的胶状混合物，易造成二次污染。此外，生化处理、人工湿地等技术不成熟，没有 得到广泛应用。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供了一种方法简单、操作管理方 便、成本低的酸性的矿井水处理方法。
技术方案：本发明的酸性矿井水处理方法，利用有落差的三级处理装置进行进行处理， 第一级处理装置包括依次设在容器内的砂石层、石灰石层、土壤层，第二级处理装置包括依 次设在容器内的砂石层、粉煤灰/石灰石层、土壤层，第三级处理装置包括依次设在容器内的 砂石层、果壳滤料/石灰石层、土壤层，三级处理装置的容器上部均设有入水口，下部均设有 出水口，处理方法步骤如下：
a、将酸性矿井水引入第一级处理装置中，酸性矿井水在第一级处理装置中向下分别流经 土壤层、石灰石层、和砂石层，其中：土壤层的厚度为40-50cm，石灰石层的厚度为90-120cm， 砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆水的深度为35-55cm;
b.第一级处理装置处理后的矿井水通过重力自流进入第二级处理装置，矿井水在第二级 处理装置中向下分别流经土壤层、石灰石和粉煤灰混合层、砂石层;其中：土壤层的厚度为 40-50cm，石灰石和粉煤灰层的厚度为80-110cm，砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆水的 深度为30-50cm;第二级处理装置中石灰石和粉煤灰的质量比为1:1～2:1;
c、第二级处理装置处理后的出水通过重力自流进入第三级处理装置，矿井水在第三级处 理装置中向下分别流经土壤层、石灰和果壳滤料混合层、砂石层;其中：土壤层的厚度为 45-60cm，石灰石和果壳滤料层的厚度为80-100cm，砂石层的厚度为25-35cm，土壤层上覆 水的深度为25-40cm;第三级处理装置中石灰石和果壳滤料的质量比为1:1～1:3;矿井水在第 三级处理装置中进一步去除矿井水中的H+、悬浮物、Fe、Mn等污染物，出水从底部由管道 引出外排或回用。
所述各级处理装置中土壤层中的土壤有机质的含量为8.0～12.0g/kg。
所述第一级处理装置与第二级处理装置两级之间的高度差为1.0-2.0m;第二级处理装置 与第三级处理装置两级之间的高度差为1.0-1.5m。
有益效果：本发明利用三级串联的反应装置处理酸性矿井水，利用在中和反应体系中的 厌氧环境，可连续释放OH-与酸性矿井水发生中和反应，同时利用土壤、粉煤灰、果壳滤料 等材料的吸附性能去除矿井水中铁、锰等金属离子，在处理过程中，利用粉煤灰可减少对石 灰石的使用量，同时充分利用矿区常见的固体废弃物，在串联的处理装置中连续产生碱通过 中和反应处理酸性矿井水，在反应装置中保持一定的积水深度以及利用土壤释放出有机质消 耗水中的溶解氧，使得在处理装置中形成厌氧环境，在处理过程中可减少中和反应形成的碱 性物质的金属沉积和结垢，保证OH-持续从石灰石、粉煤灰中释放;矿井水中的重金属通过吸 附作用而去除。本方法操作简单可靠，利用重力自流运行费用低，可减少常用方法酸性矿井 水处理成本的40-60%，在本技术领域内具有广泛的实用性。