一种酸性矿山废水处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及酸性废水的净化技术，具体涉及一种酸性矿山废水处理系统。
【背景技术】
[0002]我国南方金属矿产资源丰富，金属矿的开采导致大量酸性矿山废水(AMD)的产生。AMD的pH低、重金属含量高，未经处理的AMD进入周边水体，导致水体生态退化，重金属污染扩散。受此影响，AMD污染河流水体沿岸及其灌溉区农田土壤pH下降，重金属含量超标，使农产品产量、质量下降，并威胁人体健康。修复AMD及其污染水体对生态环境与农业生产保护具有重要意义。
[0003]为了克服AMD的污染问题，化学中和技术是目前应用最为广泛的酸性废水处理技术，但是此处理技术存在如下技术缺陷:需要持续地投加碱性物质，运行、维护成本高，并产生大量富含重金属的污泥。
[0004]“被动(Passive) ”处理技术具有运行、维护成本低，环境友好的特点。AMD的处理适合采用堆肥湿地等基于有机基质的被动处理技术。但是传统堆肥湿地是一种表面流湿地，传统堆肥湿地存在如下技术缺陷:酸性废水不能与其底部的有机基质、碱性物质充分接触，酸度与金属的去除效率较低。
[0005]垂直流的堆肥湿地解决了传统堆肥湿地的技术问题，但是垂直流的堆肥湿地存在如下技术缺陷:建造成本高，处理Fe、Al含量高的AMD会产生堵塞问题，并且需要较专业的维护。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题提供了一种酸性矿山废水处理系统，本处理系统结构简单，建造成本低，经济有效，维护简单。
[0007]本实用新型解决上述技术问题的方案如下:
[0008]一种酸性矿山废水处理系统，包括按照水流方向排列的石灰石沟、沉淀池和潜流堆肥湿地，所述潜流堆肥湿地包括厌氧池(2)和石灰石床(5);所述厌氧池(2)内填充堆肥
(3)，厌氧池(2)与石灰石床(5)相互隔开并且厌氧池(2)的底部与石灰石床(5)相通，石灰石床(5)上覆盖一层有机基质层￠)，有机基质层(6)上种植有湿地植物(7)。
[0009]所述潜流堆肥湿地的进水口位于厌氧池(2)的顶部，潜流堆肥湿地的排水口与有机基质层(6)位于同一高度，整个潜流堆肥湿地的水位都与石灰石床平齐。
[0010]所述石灰石沟宽0.2m?lm、深0.3m?1.0m，长度则由水力负荷决定，石灰石粒径5cm?10cm。沉淀池的长宽比为2?4，深0.5m?lm。
[0011]所述潜流堆肥湿地长5m?8m、深0.8m?1.2m，宽则由处理负荷决定。厌氧池(2)的体积占潜流堆肥湿地总体积的比例为10%?30%，堆肥(3)为植物废料堆肥。
[0012]所述石灰石床(5)的深度比厌氧池(2)的深度大20cm?40cm。
[0013]所述有机基质层(6)厚1cm?20cm。
[0014]所述湿地植物(7)为香蒲，并间套种Cd/Zn超富集植物，强化系统对重金属CcUZn的去除。
[0015]所述Cd/Zn超富集植物为东南景天。
[0016]上述酸性矿山废水处理系统的处理方法，包括如下步骤:
[0017](I)酸性矿山废水进入石灰石沟进行中和，促进Fe、Al的氧化与水解，实现AMD的初步净化，废水在石灰石沟中的停留时间为2?4h，此2?4h之内酸性废水的中和是快速、高效的，当PH>5后，酸性废水与石灰石的中和效率极大下降，废水进入沉淀池；
[0018](2)沉淀池分离废水中的不溶性重金属，废水在沉淀池里的停留时间为I?3h，使水中的金属沉淀物得到沉降，避免其进入潜流堆肥湿地；
[0019](3)然后废水进入厌氧池，废水在厌氧池内垂直向下流过堆肥，堆肥对重金属产生吸附、离子交换和有机络合作用，堆肥降解形成的厌氧环境促进微生物的硫酸还原过程，产生碱度并使重金属以硫化物的形式沉淀；
[0020](4)废水进入石灰石床，pH得到进一步提升，并且部分金属以碳酸盐、氢氧化物形式沉淀；石灰石床表面的有机基质层及湿地植物对重金属产生吸附与吸收作用，进一步提高出水水质；废水在厌氧池和石灰石床的总停留时间为1.5d?2.5d。
[0021]所述有机基质层的成分为泥炭土和堆肥，其中堆肥的体积占10-30%。
[0022]本实用新型相对于现有技术具有如下的优点:
[0023]本实用新型的酸性矿山废水处理系统及其处理方法，建造成本低，维护简单，可有效降低AMD中的酸度和重金属。石灰石沟预处理可防止低pH对厌氧池中微生物的生长产生不利影响，降低堆肥湿地的金属处理负荷。堆肥集中放置在湿地前端的厌氧池，使堆肥的补充或更换变得灵活方便，堵塞问题也可通过翻动或松动厌氧池堆肥而解决。石灰石床表面的有机基质层使石灰石床成为一个密封体系，促进石灰石床中碱度的产生。潜流式的设计使湿地植物和超富集植物的根系吸收对出水水质的提高有着更为直接、重要的作用。本处理系统通过堆肥的更换就可使系统长期有效地运行，从而经济有效地保障矿区农田灌溉水安全。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的酸性矿山废水处理系统流程图。
[0025]图2为本实用新型的潜流堆肥湿地剖面结构图。
[0026]图3为AMD原料池、石灰石沟、潜流堆肥湿地中的水体的pH检测值曲线图。
[0027]图4为AMD原料池、石灰石沟、潜流堆肥湿地中的水体的Zn含量检测值曲线图。
[0028]图5为AMD原料池、石灰石沟、潜流堆肥湿地中的水体的Cd含量检测值曲线图。
[0029]图6为AMD原料池、石灰石沟、潜流堆肥湿地中的水体的Pb含量检测值曲线图。
[0030]图3-图6中，各个曲线的对于关系为:
[0031]—B—AMD 一 ▲一石灰石沟一 ?一潜流堆肥湿地
[0032]正方形点表示检测水样取自AMD原料池，
[0033]三角形点表示检测水样取自石灰石沟，
[0034]菱形点表示检测水样取自潜流堆肥湿地。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0036]一种酸性矿山废水处理系统，包括按照水流方向排列的石灰石沟、沉淀池和潜流堆肥湿地，如图2所示，所述潜流堆肥湿地包括厌氧池2和石灰石床5 ;所述厌氧池2内填充堆肥3，厌氧池2与石灰石床5相互隔开并且厌氧池2的底部与石灰石床5相通，石灰石床5上覆盖一层有机基质层6，有机基质层6上种植有湿地植物7。
[0037]所述潜流堆肥湿地的进水口 I位于厌氧池2的顶部，潜流堆肥湿地的排水口 8与有机基质层6位于同一高度，整个潜流堆肥湿地的水位都与石灰石床平齐。
[0038]所述石灰石沟宽0.6m、深0.6m，长度则由水力负荷决定，石灰石粒径5cm?10cm。沉淀池的长宽比为3，深0.8m。
[0039]所述潜流堆肥湿地长7m、深lm，宽则由处理负荷决定。厌氧池2的体积占潜流堆肥湿地总体积的比例为20%，堆肥3为植物废料堆肥。
[0040]所述石灰石床5的深度比厌氧池2的深度大30cm，石灰石床5的石灰石部分延伸到厌氧池2的堆肥3下方。
[0041]所述有机基质层6厚15cm。
[0042]所述湿地植物7为香蒲，并间套种东南景天，强化系统对重金属Cd、Zn的去除。
[0043]上述酸性矿山废水处理系统的处理方法，如图1所示，包括如下步骤:
[0044](I)酸性矿山废水进入石灰石沟进行中和，促进Fe、Al的氧化与水解，实现AMD的初步净化，废水在石灰石沟中的停留时间为3h，此3h之内酸性废水的中和是快速、高效的，当pH>5后，酸性废水与石灰石的中和效率极大下降，废水进入沉淀池；
[0045](2)沉淀池分离废水中的不溶性重金属，废水在沉淀池里的停留时间为2h，使水中的金属沉淀物得到沉降，避免其进入潜流堆肥湿地；
[0046](3)然后废水进入厌氧池，废水在厌氧池内垂直向下流过堆肥，堆肥对重金属产生吸附、离子交换和有机络合作用，堆肥降解形成的厌氧环境促进微生物的硫酸还原过程，产生碱度并使重金属以硫化物的形式沉淀；
[0047](4)废水进入石灰石床，pH得到进一步提升，并且部分金属以碳酸盐、氢氧化物形式沉淀；石灰石床表面的有机基质层及湿地植物对重金属产生吸附与吸收作用，进一步提高出水水质；废水在厌氧池和石灰石床的总停留时间为2d。
[0048]所述有机基质层的成分为泥炭土和堆肥，其中堆肥的体