一种重金属尾矿库渗滤液多元组合生态处理系统和方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于危废渗滤液处理领域，进一步是指一种重金属尾矿库渗滤液多元组合 生态处理系统和方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着环保法规的日趋严格，很多来源于冶金、矿山等重金属尾矿库的渗滤 液需要处理，未经处理的渗滤液具有毒性强、持久性、不可降解等特点，如排放到环境中对 大气、土壤和水环境会造成严重污染。
[0003] 重金属很多都具有显著的生物毒性，特别是汞、镉、铅等。这类物质在水体中不能 被生物降解，在水体中发生各种形态的相互转化和分散以及富集到生物体中。有些重金属 比如汞，在微生物的作用下可以转变成甲基汞，从而使其生物毒性加强。一些重金属可以在 动物体的肝脏和肾脏等器官内积累，造成机体组织损伤。汞、镉、铅、锌等亲硫重金属元素可 以与人体某些组织的一些酶的巯基(-SH)有特别大的亲和力，能抑制酶的活性从而影响机 体的正常生理功能。水体中的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类 体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。水体中金属元素有利或有害不仅取决于金属元 素的种类、理化性质，而且还取决于金属元素的浓度及存在的价态和形态，即使有益的金属 元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡。
[0004] 重金属尾矿库一般含有砷、铅、锌、铬、镉、锰、镍、铜等主要污染物质，现阶段的处 理方法大致分为化学法和物化法。
[0005] 化学法主要是通过在重金属渗滤液中投加某种或几种化学物质，使其与渗滤液中 重金属发生反应、生产难溶沉淀而去除。传统的化学沉淀法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法 和钡盐沉淀法等。中和沉淀法是目前应用最为广泛的一种处理重金属渗滤液的方法。但是 中和沉淀法反应慢、药剂用量大，难以精确控制，处理出水水质难以达到最新的排放要求， 且大量药剂使用导致污泥产量大，对设备构筑物的腐蚀严重。虽然工艺成熟、稳定，但存在 着运彳丁成本尚，占地面积大等缺点。
[0006] 物理法一般不改变重金属在废水中存在形态，通过吸附、过滤等机理过程将重金 属从水体中分离出来，主要包括吸附法、离子交换法和膜分离法。离子交换法是离子交换器 中进行，此方法借助离子交换剂来完成，在交换器中按要求装入不同类型的离子交换剂，重 金属离子的渗滤液通过交换剂时，交换剂上的离子同水中的重金属离子进行交换，达到去 除渗滤液中重金属离子的目的。这种方法受到交换剂种类、产量和成本的影响。
[0007] 膜分离技术利用一种特殊的半透膜，在压力的作用下，在不改变渗滤液中化学形 态的基础上，将渗滤液和溶质进行分离或浓缩的方法，包括电渗析和隔膜电解，膜分离技术 在处理过程中会通过电极极化，结垢和腐蚀等缺点。
[0008] 物理法处理重金属废水目前使用较多，但是投资成本高，吸附剂及膜材料等价格 昂贵，运行成本高，规模化应用难度大。
[0009] 在重金属尾矿库渗滤液的治理中，单一的方法往往很难达到日趋严苛的环保要 求，研发各种组合技术代替单一的处理技术。从国内外的发展动态来看，趋向于以化学方法 为主，再辅以其他组合技术，研发多功能组合处理技术和工艺是今后的发展方向。
【发明内容】
[0010]针对现有技术的不足，本发明提供以电化学、曝气、沉淀等为前处理工艺；以人工 生态过滤床、人工生态氧化渠为后处理工艺的一种重金属尾矿库渗滤液多元组合生态处理 系统和方法，实现了从处理到修复的进步，该技术具有处理和修复效率高、多功能、生态环 保、无二次污染。
[0011] 本发明所采取的方案是：
[0012] 一种重金属尾矿库渗滤液多元组合生态处理系统，包括处理装置，其特征是，所述 处理装置包括依次连通的均质调节池、pH调整池、电化学设备池、曝气池和斜管沉淀池、生 态过滤床和人工生态氧化渠，所述斜管沉淀池的一侧还设有污泥池;所述均质调节池设有 供渗滤液流入处理装置的进水管，而人工生态氧化渠设有供处理后的渗滤液排出处理装置 的出水管；
[0013] 所述电化学设备池包括安装在池底上方300mm-500mm的极板支架、平行安装在极 板支架上的2N块极板，N2 1，其中排在奇数位的极板用阴极导线与外部电源的负极连接，排 在偶数位的极板用阳极导线与外部电源正极连接；
[0014] 所述人工生态过滤床从床底往上200mm~400mm空间处设置有滤板滤头组合件，床 底空间和滤板滤头组合件组成配水间；滤板滤头组合件上方设有承托层，所述承托层上方 设有人工生态填料层，所述人工生态填料层从下往上依次包括粗石英砂填料层、中砾石填 料层、牡蛎壳填料层、中砾石填料层、粉煤灰填料层、细石英砂保护层、天然土壤层;在所述 天然土壤层中种有植挺水植物；
[0015] 所述人工生态氧化渠内部纵向设置有来回推流隔板，人工生态氧化渠底部种植沉 水植物。
[0016] 优选地，处理装置外周填充人工改良土壤，并在人工改良土壤上种植富集重金属 植物。
[0017] 优选地，均质调节池内设置有除渣格栅。
[0018] 优选地，pH调整池底部设置有空气搅拌管，pH调整池内壁边设置有pH计，pH调整池 外边沿设置有第一加药装置。
[0019] 优选地，电化学设备池池外边沿设置pH调节系统。
[0020] 优选地，曝气池池内底部设置有旋流曝气器，曝气池内壁设置有液位计，曝气池外 边沿设置有第二加药装置。
[0021 ]优选地，斜管沉淀池内中部设置有斜管支架，斜管支架上面设置有斜管，斜管沉淀 池底部设置有将底部污泥排往污泥池的底部排泥管，池斜管沉淀池外设置有将水从斜管沉 淀池提升至人工生态过滤床的提升栗。
[0022 ] 优选地，污泥池内壁设置有泥位计，污泥池外设置有污泥螺杆栗和板框压滤机。
[0023]优选地，人工生态填料层中所述粗石英砂填料层选用粒径为4~8mm的石英砂，厚 度为100~200mm;所述中烁石填料层选用粒径为8~16mm的中烁石，厚度为100~200mm;所 述牡·壳填料层选用16~32mm的牡颗粒，厚度为400~500mm;所述中烁石填料层选用8~ 16mm的中烁石，厚度为100~200mm;所述粉煤灰填料层选用粒径为4~8mm的粉煤灰颗粒，厚 度为400~500mm;所述细石英砂保护层选用粒径为1~2mm的石英砂，厚度为100~200mm。
[0024] 在处理工艺流程中设置人工生态过滤床的目的是为了经过上游工艺物化处理后 难以达标的低浓度重金属废水进行微生物-植物联合处理。因为采用物理化学方法对1~ 3mg/L低浓度重金属废水处理效率十分低下，所以利用微生物-植物对低浓度重金属离子的 吸附和转化作用，可以有效的进一步降低废水中重金属的浓度。
[0025] 优选方案，所述挺水植物为东南景天和遏蓝菜，两种植物间种，密度为8~12丛/ rrf，3~4株/丛。
[0026] 优选方案，沉水植物种植金鱼草、微齿眼子菜、狐尾藻和黑藻间种，密度为8~10 丛/rrf，5~7株/丛。
[0027]优选方案，所述富集重金属植物为蜈蚣草、栽种在人工改良土壤9上密度为10~12 丛/rrf，6~8株/丛。
[0028]本发明的另一个技术方案为，一种重金属尾矿库渗滤液多元组合生态处理方法， 使用上述系统，具体步骤包括：
[0029] 首先，对人工生态过滤床进行调试和挂膜：
[0030] (1)选取某重金属污泥堆场进行样品采集，经实验室分离筛选得到能有效去除低 浓度的优势菌株为氧化硫酸杆菌和氧化亚铁硫杆菌，在实验室进行驯化，并配制成菌液待 用；
[0031] (2)在中试室菌液培养箱内置入沼泽污泥和重金属污泥、加水配制污泥浓度为 9000~lOOOOmg/1的混合污泥300L~350L，并加入营养物质，按污泥量的1/20~1/10导入菌 液，间歇式开启低速搅拌机，开30~40分钟，停30~40分钟，每天搅拌10~12小时，控制温度 20°C~25°C，pH8~9，溶解氧DO < 1. Omg/L，经过7-8天的培养，液体成粉红色状，得优势菌 种；
[0032] (3)在人工生态过滤床内按床容的2/3投加含水率为98%以上的城市污水，污泥浓 度为4000~5000mg/L，按泥量的1/5~1/4将优势菌种导入人工生态过滤床，每2~3天导入 一次，其导入4~5次，控制温度20~25°C，pH7~11，溶解氧D0<0.5mg/L，经过8-10天时间， 使得人工生态过滤床中所述人工生态填料层的各种填料成褐黑色胶粘状，表明填料上挂膜 成功;此时，丰富的微生物就吸附固定在填料上，形成优势菌群;经过调试后，控制人工生态 过滤床的温度20~30°C，溶解氧D0<0.5mg/L，pH 7~11;人工生态过滤床中的天然土壤层 中种有挺水植物，挺水植物的根系中富含有多种微生物，与填料上的优势菌群联合作用，共 同富集重金属离子；
[0033] 然后，对重金属尾矿库渗滤液多元组合生态处理系统进行正式运行，包括如下步 骤：
[0034] (1)重金属尾矿库渗滤液进入均质调节池对水质进行均和，对水量进行调节；
[0035] (2)均和后的出水进入pH调整池，调pH至8~9;
[0036] (3)pH调整后的出水进入电化学设备进行电解反应，同时调pH至8~10.5;
[0037] (4)经电化学设备处理后的出水进入曝气池进行曝气搅拌及氧化反应，在此加入 絮凝剂以进行絮凝反应；
[0038] (5)经曝气池处理后的出水再进入斜管沉淀池去除污染物絮凝团；
[0039] (6)斜管沉淀池处理后的上清液栗送至人工生态过滤床，经人工生态床处理后由 底部配水间进入人