申请日2019.08.07
公开(公告)日2019.11.05
IPC分类号C02F9/14; C02F103/10
摘要
本发明公开的一种酸性矿山废水处理方法，适用于场地条件狭小、运行维护成本低的酸性矿山废水处理方法。首先，利用水泵或管道将酸性矿山废水引入处理设施，废水分别流经因地置宜的持续产氧池、氧化沉淀池、中和反应池以及湿地处理池。在持续产氧池内持续产生的氧气溶入酸性矿山废水，废水中的Fe2+在氧化沉淀池快速氧化成Fe3+，在氧化沉淀池生产沉淀而去除，除铁的酸性矿山废水进入中和反应池，在中和反应池去除水中的H+，中和反应处理后的出水进入湿地处理池进一步去除水中的污染物质，出水外排或回用。解决目前的处理方法占地面积大，运行维护成本高的技术问题。其方法操作简单，占地面积小，运行费用低，能有效解决酸性矿山废水的污染问题。
权利要求书
1.一种酸性矿山废水处理方法，其特征在于包括如下步骤：
a.通过水泵和管道将酸性矿山废水引入持续产氧池(1)，在持续产氧池(1)中投加粒径为150-350μm的氧气缓慢释放药剂和20-150g/m3酸性矿山废水，缓慢释放药剂与酸性废水反应生成氧气溶于废水，酸性矿山废水在持续产氧池停留1-3min;
b.开启持续产氧池(1)通向氧化沉淀池(3)的闸门，氧化沉淀池(3)为封闭的反应器，持续产氧池(1)内的酸性矿山废水通过挡墙下部的出水口进入氧化沉淀池(3)，在两个池之间的过水通道中设置有一个潜水推进器(2);
c.酸性矿山废水中的Fe2+与持续产氧池(1)中产生的氧气在氧化沉淀池(3)中进行氧化反应，废水中的Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+在氧化沉淀池(3)生成Fe(OH)3沉淀，在氧化沉淀池(3)底部距离出水口1-2.5m处设置有排渣管(B)，泥渣从排渣管(B)定期排放，酸性矿山废水在氧化沉淀池(3)中停留180-240min;
d.在氧化沉淀池(3)氧化沉淀处理后的酸性矿山废水底流通过挡墙下部的过水通道进入装有石灰石、氢氧化镁和有机质混合材料的中和反应池(4)，与中和反应池(4)内的石灰石、氢氧化镁和有机质混合材料发生中和反应，去除酸性矿山废水中的H+，酸性矿山废水在中和反应池(4)停留的时间为120-180min;
e.经中和反应池(4)处理后的酸性矿山废水通过挡墙下部的出水口进入湿地处理池(5)，湿地处理池(5)内充填有火山灰、石英砂、锰砂作为介质，并种植有芦苇、美人蕉等水生植物，酸性矿山废水在湿地处理池(5)内停留的时间为240-480min，进一步处理水中没有去除掉的铁、锰、硫酸根物质，经过湿地处理后的出水外排或回用。
2.根据权利要求1所述的酸性矿山废水处理方法，其特征在于：所述持续产氧池(1)为一封闭的反应池，反应池的进水端设有由料斗和投料管构成的投料装置(A)，料斗底部高于水面50-80cm，投料管伸入水面以下至池底部的距离为10-20cm，投料管上设有控制过氧化钙投加量的阀门。
3.根据权利要求1所述的酸性矿山废水处理方法，其特征在于：所述氧气缓慢释放药剂由过氧化钙、氢氧化钠和木质素混合制成，过氧化钙、氢氧化钠、木质素和水的质量比例为(80-85):(5-10):(5-10):5;将配制好的氧气缓慢释放药剂加入水调匀后进入回转干燥机干燥，干燥温度为220-260℃，干燥后混合物磨成粒径为150-350μm的颗粒物。
4.根据权利要求1所述的酸性矿山废水处理方法，其特征在于：所述中和反应池(4)内填充的石灰石、氢氧化镁和有机质的厚度为120-220cm，石灰石、氢氧化镁和有机质三种材料的质量比为1：1-2.5：0.05-0.1。
说明书
一种酸性矿山废水处理方法
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，尤其是一种适用于场地条件狭小、不适合建立大规模处理设施的酸性矿山废水处理方法。
背景技术
煤矿或各种有色金属矿在开采与废矿石堆放过程中，常使与矿层伴生的硫铁矿暴露于空气中与地下水或地表水中，通过系列化学与生物氧化过程，使得近中性的地下水转变为低pH、高Fe、SO42-，且多种重(类)金属离子(Cd、Pb、Cu、Zn、As等)并存的酸性矿山废水。酸性矿山废水具有污染成分复杂、水量波动大、排放点分散、难于控制等特点，此类废水若不经有效处理而任意排放，将严重污染地表水及土地资源，威胁农作物、水生生物与人体健康。
中和法是使用范围最广的一种方法。将中和剂放入酸性废水，在中和剂的作用下处理酸性废水。石灰中和法是最常用的酸性矿山排水的治理方法。然而，大多数酸性矿山排水体系中含有较大量的Fe2+，由于Fe(OH)2离子浓度积远大于Fe(OH)3的离子浓度积，所以为了在近中性条件下使得Fe离子完全沉淀而去除，因此，在工程应用中通常在化学中和前段完成Fe2+氧化过程，完成Fe2+的氧化需要曝气设施，运行过程中需要消耗大量的电能。
人工湿地由基质、植物和微生物组成，在基质上选择性种植一些植物，当酸性矿山废水流经植物群落时，金属离子被植物根部吸收，而且，湿地也可为微生物群落的附着生长提供条件，缓慢的水流与人工湿地单元基质发生一定的中和作用。
硫化物沉淀法通常使用Na2S、NaHS等作为硫化剂，为了使反应更加充分，需要加入表面活性剂。这样一来，沉淀物表面的疏水性将会发生变化，反应会变得更充分，可以有效去除金属离子。该方法去除金属硫化物的效果比较理想，所产生的沉淀物不具有溶解性，容易去除。
这些处理方法所采用的处理设施需要固定的工作人员维护运行，运行费用昂贵，此外，需要占用大量的土地，而我国有大量的矿山由于场地条件的限制，不适合建立大规模的废水处理站或处理厂，因此，亟需开发新技术，能够减少处理设施的占地面积，有效降低处理设施运行费用的处理方法，实现酸性矿山废水的达标排放或水资源的综合利用。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种简单、高效、操作管理方便、低成本的酸性矿山废水处理方法。
技术方案：本发明的一种酸性矿山废水处理方法，包括如下步骤：
一种酸性矿山废水处理方法，其特征在于包括如下步骤：
a.通过水泵和管道将酸性矿山废水引入持续产氧池，在持续产氧池中投加粒径为150-350μm的氧气缓慢释放药剂和20-150g/m3酸性矿山废水，缓慢释放药剂与酸性废水反应生成氧气溶于废水，酸性矿山废水在持续产氧池停留1-3min;
b.开启持续产氧池通向氧化沉淀池的闸门，氧化沉淀池为封闭的反应器，持续产氧池内的酸性矿山废水通过挡墙下部的出水口进入氧化沉淀池，在两个池之间的过水通道中设置有一个潜水推进器;
c.酸性矿山废水中的Fe2+与持续产氧池中产生的氧气在氧化沉淀池中进行氧化反应，废水中的Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+在氧化沉淀池生成Fe(OH)3沉淀，在氧化沉淀池底部距离出水口1-2.5m处设置有排渣管，泥渣从排渣管定期排放，酸性矿山废水在氧化沉淀池中停留180-240min;
d.在氧化沉淀池氧化沉淀处理后的酸性矿山废水底流通过挡墙下部的过水通道进入装有石灰石、氢氧化镁和有机质混合材料的中和反应池，与中和反应池内的石灰石、氢氧化镁和有机质混合材料发生中和反应，去除酸性矿山废水中的H+，酸性矿山废水在中和反应池停留的时间为120-180min;
e.经中和反应池处理后的酸性矿山废水通过挡墙下部的出水口进入湿地处理池，湿地处理池内充填有火山灰、石英砂、锰砂作为介质，并种植有芦苇、美人蕉等水生植物，酸性矿山废水在湿地处理池内停留的时间为240-480min，进一步处理水中没有去除掉的铁、锰、硫酸根物质，经过湿地处理后的出水外排或回用。
所述持续产氧池为一封闭的反应池，反应池的进水端设有由料斗和投料管构成的投料装置，料斗底部高于水面50-80cm，投料管伸入水面以下至池底部的距离为10-20cm，投料管上设有控制过氧化钙投加量的阀门。
所述氧气缓慢释放药剂由过氧化钙、氢氧化钠和木质素混合制成，过氧化钙、氢氧化钠、木质素和水的质量比例为(80-85):(5-10):(5-10):5;将配制好的氧气缓慢释放药剂加入水调匀后进入回转干燥机干燥，干燥温度为220-260℃，干燥后混合物磨成粒径为150-350μm的颗粒物。
所述中和反应池(4)内填充的石灰石、氢氧化镁和有机质的厚度为120-220cm，石灰石、氢氧化镁和有机质三种材料的质量比为1：1-2.5：0.05-0.1。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明是针对场地面积狭小，不能建设大规模处理设施的酸性矿山排水提出新的解决方法，在酸性矿山废水中和前就已经完成Fe2+氧化过程，有效去除了水中的Fe，确保酸性矿山废水得到有效的处理，保证了矿山周边土壤和水体的环境安全，解决了场地条件限制不适合建立废水处理站或处理厂的酸性矿山废水的问题，只需要简单的日常维护定期投加氧气缓慢释放药剂，定期排出泥渣，由于在处理系统中不安装曝气设施，大大降低运行时电力消耗，运行费用低，操作可靠安全，在本技术领域内具有广泛的实用性。（发明人李向东;冯启言;孙悦;李曦滨;王锋利）