一种处理矿山酸性废水的一体化装置及工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种处理矿山废水的方法，具体涉及一种处理矿山酸性废水的工艺方法及一体化装置。
【背景技术】
[0002]西南地区的煤矿大多与黄铁矿伴生，其出产的煤炭不仅含硫高，且开采产生的废石废渣在风化和雨水浸淋的作用下将产生酸性(pH〈5)和含有大量重金属离子(Pb、Zn、Cd、As、Hg等)的废水，该种废水排入水体和土壤后，不仅使得生态环境酸化，且其中的重金属元素可在食物链中富集，对生物和人群健康造成极大威胁，此类型的废水已成为矿业领域所面临的难题。
[0003]酸性矿山废水处置的方法主要包括物理化学和生物技术，但是物理化学方法面临处置成本高，而且产生大量的有毒的沉淀物质还需要二次处置。而生物处置利用硫酸还原菌等微生物的协同作用可以有效的转化硫酸根为二价硫，同时二价硫与金属离子形成硫化物沉淀，从而达到处置效果。
[0004]我国矿山酸性废水的产生地多为偏远山区经济较为落后，且产生废水的矿多为无主的废弃矿山，势必要选择投资运行较小且易操作维护的技术，利用硫酸还原菌等微生物的协同作用处置矿山酸性重金属废水的技术具有物理化学技术不具备的优势:基建与处置成本低、运行管理简单，长期高效去除重金属等。因此适用于偏远山区矿山酸性废水处置的生物处置一体化设备研发具有重要意义。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种处理矿山酸性废水的一体化装置及工艺方法。
[0006]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]处理矿山酸性废水的一体化装置，所述装置包括底部有网孔的敞口容器以及容器内自上而下设置的反应腔和滤水腔，所述反应腔与滤水腔之间通过具有网孔的挡板隔开，所述反应腔内填充硫酸还原菌，所述滤水腔填充鹅卵石。所述硫酸还原菌由牛粪与秸杆按照2:1比例混合并发酵而制得生物滤料提供。
[0008]进一步，所述硫酸还原菌由牛粪与秸杆按照2:1比例混合并发酵而制得生物滤料提供。
[0009]进一步，所述生物滤料用水产养殖网装载形成直径为50±5mm的球形生物反应单元，再将球形生物反应单元填充在反应腔内构成多级反应单元。
[0010]进一步，所述挡板是可活动的。
[0011]进一步，所述敞口容器呈圆柱状或矩形状。
[0012]利用所述装置处理矿山酸性废水的工艺方法，将矿山酸性废水从敞口进入装置的反应腔内与硫酸还原菌接触发生多级氧化还原反应以去除酸性废水中重金属，经去除重金属的废水进入滤水腔后再从容器底部排出。
[0013]进一步，所述矿山酸性废水平pH值为5.25-6.36，所含重金属为Fe: 31.58-48.51mg/L，Pb: 0.25-0.35mg/L，Μη:6.68-9.78mg/L，Ζη:0.89-1.02mg/L。
[0014]本发明的有益效果在于:1)硫酸还原菌的富集技术与生物接触氧化还原技术单元相结合，可有效对矿山酸性废水进行处置；2)牛粪与秸杆按照2:1比例混合并发酵可以提供硫酸还原菌种；3)发酵的生物滤料用水产养殖网装载可以避免生物滤料堵塞；4)发酵的生物滤料用水产养殖网装载形成多级生物反应单元，极大提高生物处置能力；5) —体化的矿山酸性废水生物处置技术与设备的应用，极大降低了设备运行费用及管理难度。
【附图说明】
[0015]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明:
[0016]图1为处理矿山酸性废水的一体化装置结构示意图；
[0017]图2为本发明的一体化装置原位处理煤矿原水的pH效果图；
[0018]图3为本发明的一体化装置原位处理煤矿原水中Fe的效果图；
[0019]图4为本发明的一体化装置原位处理煤矿原水中Pb的效果图；
[0020]图5为本发明的一体化装置原位处理煤矿原水中Μη的效果图；
[0021]图6为本发明的一体化装置原位处理煤矿原水中Ζη的效果图。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0023]图1为处理矿山酸性废水的一体化装置结构示意图，所述装置包括底部有网孔的圆柱形敞口容器以及容器内自上而下设置的反应腔和滤水腔，所述反应腔与滤水腔之间通过具有网孔的可活动的挡板隔开，所述反应腔内填充硫酸还原菌，所述滤水腔填充鹅卵石。所述硫酸还原菌由牛粪与秸杆按照2:1比例混合并发酵而制得生物滤料提供。所述生物滤料用水产养殖网装载形成直径为50±5mm的球形生物反应单元，再将球形生物反应单元填充在反应腔内构成多级反应单元。以下简称SRB装置反应器。
[0024]实施例
[0025]某锰矿矿山酸性废水，主要理化指标:pH:5.25-6.36，Fe: 31.58-48.51mg/L，Pb: 0.25-0.35mg/L，Μη:6.68-9.78mg/L，Zn:0.89-1.02mg/L。
[0026]反应器采用lm3塑料桶，0.51113方箱，400-500?鼓风机，GM系列机械隔膜计量栗，电子定时开关，微孔曝气管。填充材料:卵石滤料铺底后，用水产养殖网装上发酵牛粪和玉米秸杆分小袋置于滤料之上，采用均匀布水，设计处理量500升每天，实际进水量为0.5升每小时。每月采样分析1次。监测时间从2014年11月至2015年9月。
[0027]分析方法按照《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T 91-2002)和《环境水质监测质量保证手册》第二版(增补版)。
[0028]pH值的测试:进水的pH值为5.25-6.36，经过SRB装置反应器处理后的出水pH值都略有升高变为6.15-6.98，接近中性，结果如图2所示；
[0029]Fe浓度的测试:进水的Fe浓度维持在31.58_48.51mg/L，经过SRB装置反应器处理后，出水的Fe浓度随着时间逐渐减少，由20.23mg/L减少至8.09mg/L，Fe的去除率也由47.63%升高至78.92%，结果如图3所示；
[0030]Pb浓度的测试:进水的Pb浓度处于0.25-0.35mg/L，经过SRB装置反应器处理后，出水Pb浓度降至0.12-0.23mg/L，去除率在17.86-53.85%范围，结果如图4所示；
[0031]Μη浓度的测试:进水的Μη浓度处于6.68-9.78mg/L，经过SRB装置反应器处理后，出水Μη浓度降至3.24-8.08mg/L，去除率在16.36-51.50%范围，结果如图5所示；
[0032]Ζη浓度的测试:进水的Ζη浓度处于0.89-1.02mg/L范围，经过SRB装置反应器处理后，出水Ζη浓度降至0.68-0.78mg/L范围，去除率在15.72-28.42%范围，结果如图6所不ο
[0033]从图2-6表明矿山酸性废水经过处理矿山酸性废水的一体化装置处理后，Fe, Pb,Μη, Ζη均有较为明显的降低，pH值更接近中性，同时该装置可以维持对重金属较长时间的处理效果。
[0034]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.处理矿山酸性废水的一体化装置，其特征在于，所述装置包括底部有网孔的敞口容器以及容器内自上而下设置的反应腔和滤水腔，所述反应腔与滤水腔之间通过具有网孔的挡板隔开，所述反应腔内填充硫酸还原菌，所述滤水腔填充鹅卵石。2.根据权利要求1所述处理矿山酸性废水的一体化装置，其特征在于，所述硫酸还原菌由牛粪与秸杆按照2:1比例混合并发酵而制得生物滤料提供。3.根据权利要求2所述处理矿山酸性废水的一体化装置，其特征在于，所述生物滤料用水产养殖网装载形成直径为50±5mm的球形生物反应单元，再将球形生物反应单元填充在反应腔内构成多级反应单元。4.根据权利要求1所述处理矿山酸性废水的一体化装置，其特征在于，所述挡板是可活动的。5.根据权利要求1所述处理矿山酸性废水的一体化装置，其特征在于，所述敞口容器呈圆柱状或矩形状。6.利用权利要求1?5所述装置处理矿山酸性废水的工艺方法，其特征在于，将矿山酸性废水从敞口进入装置的反应腔内与硫酸还原菌接触发生多级氧化还原反应以去除酸性废水中重金属，经去除重金属的废水进入滤水腔后再从容器底部排出。7.根据权利要求6所述处理矿山酸性废水的工艺方法，其特征在于，所述矿山酸性废水 pH 值为 5.25-6.36，所含重金属为 Fe:31.58-48.51mg/L，Pb:0.25-0.35mg/L，Μη:6.68-9.78mg/L，Ζη:0.89-1.02mg/L。
【专利摘要】本发明公开了一种处理矿山酸性废水的一体化装置，所述装置包括底部有网孔的敞口容器以及容器内自上而下设置的反应腔和滤水腔，所述反应腔与滤水腔之间通过具有网孔的挡板隔开，所述反应腔内填充硫酸还原菌，所述滤水腔填充鹅卵石。本发明还公开了一种利用所述装置处理将矿山酸性废水的工艺方法，矿山酸性废水从敞口进入装置的反应腔内与硫酸还原菌接触发生多级氧化还原反应以去除酸性废水中重金属，本发明将硫酸还原菌的富集技术与生物接触氧化还原技术组合，有效去除酸性废水中重金属。同时以该工艺为基础，经过优化，形成一体化装置，满足实际应用需求。本发明具有酸性废水处置效果好和运行管理简单等特点。
【IPC分类】C02F101/20, C02F3/32, C02F103/10
【公开号】CN105254023
【申请号】CN201510847276
【发明人】宋立岩, 李斗, 唐薇, 王洋清
【申请人】中国科学院重庆绿色智能技术研究院
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月26日