專利名稱：利用有機質(zhì)及碳酸鹽巖混合填料處理礦山酸性廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及ー種利用有機質(zhì)及碳酸鹽巖混合填料去除礦山酸性廢水中的Fe2+、Mn2+、Zn2+等(重)金屬離子，提高廢水pH的方法。
背景技術(shù)：
煤炭作為最重要的能源之一，伴隨著煤的大量開采，產(chǎn)生了一系列的環(huán)境問題。其中，酸性煤礦廢水(AMD)就是ー個突出的環(huán)境問題，AMD具有低pH值、高礦化度和腐蝕性強的特點，并攜帶有大量重金屬元素和有害化學(xué)物質(zhì)，導(dǎo)致當(dāng)?shù)厮?、土環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重的破壞。大量廢棄的小煤窯(礦)數(shù)量多、分布廣，而且礦山排水通常流量較小、PH值較低(2 3左右)、AMD污染時間長，處理難度大，對環(huán)境和人類影響嚴(yán)重。
目前，處理AMD的方法主要有中和法、硫化物沉淀法、人工濕地法等。中和法作為一種簡便可靠的方法被廣泛應(yīng)用于AMD處理中，但消耗的中和試劑量大，會產(chǎn)生大量的污泥，易對環(huán)境造成二次污染；硫化物沉淀法去除效果好，但是PH值難以控制，硫化物沉淀劑較貴，處理成本高；人工濕地法在一些發(fā)達(dá)國家被廣泛用來處理酸性礦坑排水，該法投資少、運行費用低，管理方便，但占地面積大，受環(huán)境因素的影響明顯，當(dāng)酸度較高時，改良濕地法處理AMD有一定的局限性。為此人們對礦山酸性廢水的處理方法在不斷改進(jìn)和探索中，中國專利公開號CN1618742 于2005年05月25日，公開了ー種“有色金屬礦山酸性廢水源頭治理的方法”，其利用有色金屬礦山選礦過程中產(chǎn)生的廢物以廢治廢，但此種方法針對有色金屬礦山，有一定的局限性；中國專利公開號CN1508079于2004年06月30日，公開了ー種“防止礦山產(chǎn)生酸性廢水的方法”，利用石灰乳對礦山四周進(jìn)行飽和噴淋，在其表面鋪設(shè)防水材料，該方法能從源頭上治理礦山廢水，但實施困難，存在一定的風(fēng)險性；中國專利公開號CN1418831于2003年05月21日，公開了 “ー種處理有色金屬酸性廢水的方法”，其方法為一段石灰中和加ニ段聚合硫酸鐵沉淀處理有色金屬酸性廢水，此方法污泥量較大，易產(chǎn)生二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點而提供的一種效果好、投資低、廢水處理成本低，利用有機質(zhì)與碳酸鹽巖混和填料處理礦山酸性廢水的方法。本發(fā)明技術(shù)方案如下ー種利用有機質(zhì)及碳酸鹽巖混合填料處理礦山酸性廢水的方法，將密閉的反應(yīng)區(qū)分成若干級處理単元，各處理單元投加有機質(zhì)與碳酸鹽巖，各級處理単元的有機質(zhì)與碳酸鹽巖混合比例不同，前端有機質(zhì)所占比例較大，沿反應(yīng)池方向有機質(zhì)所占比例逐步降低，最后ー級全部為碳酸鹽巖，各級處理単元逐級呈梯級排列，前高后低；各單元進(jìn)、出水ロ滿足上進(jìn)下出或下進(jìn)上出、水流穩(wěn)定。所述的方法，包括四級處理単元，第一級至第四級石灰石與有機質(zhì)體積比分別為I : 3、2 : 2、3 1、4 O ;有機質(zhì)為礦山附近易得的有機質(zhì)，可以是動物糞便，秸桿，也可以是城市生活污水處理廠的剰余活性污泥等不同來源但有機質(zhì)含量高的廢棄有機物，碳酸鹽巖粒徑在20 40mm。所述的方法，每個處理單元底部設(shè)反洗水管，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物被截留在填料區(qū)域形成堵塞，由反洗水管進(jìn)水，對填料區(qū)進(jìn)行反洗，排出沉淀。本發(fā)明的ー種利用有機質(zhì)及碳酸鹽巖混合填料去除礦山酸性廢水中的Fe2+、Mn2+、Zn2+等(重)金屬離子，提高廢水pH的方法，包括廢水從進(jìn)水口進(jìn)入、經(jīng)反應(yīng)區(qū)處理后，水從排水ロ排出，污泥大部隨廢水排出，少部沉積在反應(yīng)池內(nèi)，定期由大流量廢水反洗排出，其中利用硫酸鹽還原菌在無氧環(huán)境中可將S042_還原為S2_的原理，使礦山酸性廢水通過由有機質(zhì)和碳酸鹽巖組成的填料區(qū)，有機質(zhì)提供還原菌生長所需的物質(zhì)基礎(chǔ)，碳酸鹽巖不斷對廢水進(jìn)行PH調(diào)節(jié)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)的水環(huán)境滿足還原菌的生長要求，促進(jìn)其快速增長繁殖。生成的S2_不斷和水中的Fe2+等金屬離子反應(yīng)，生成FeS等沉淀物質(zhì)，實現(xiàn)去除廢水中的Fe2+ 的目的。而鋅等金屬離子的高效去除，在ー些類似相關(guān)研究中，鋅的賦存狀態(tài)應(yīng)用PHREEQC模型指示主要是形成鋅的碳酸鹽。另外鐵的氫氧化物和有機混合物也會對鋅產(chǎn)生吸附作用，從而使鋅能夠大量去除。最后ー級全部由碳酸鹽巖組成，主要是對出水的PH進(jìn)行調(diào)整，使其滿足出水PH6 9的要求，避免已形成的沉淀物重新溶回水中，減少出水的COD含量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用了硫酸鹽還原菌在厭氧環(huán)境中可將so42_還原為s2_這ー特點，通過有機質(zhì)及碳酸鹽巖混和填料創(chuàng)造適于硫酸鹽還原菌的生長環(huán)境(可以通過是否出現(xiàn)硫化氫氣味來判斷是否出現(xiàn)厭氧反應(yīng)，由于有了硫化氫氣味，則判定反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)硫酸鹽還原菌。)，使其將S042_大量轉(zhuǎn)化為S2_，從而獲得去除Fe2+等金屬離子所需的S2—，實現(xiàn)FeS等金屬離子的沉淀去除。填料中的有機質(zhì)前多后少主要在于前段需要對來水中的氧進(jìn)行去除，避免對后續(xù)的厭氧環(huán)境產(chǎn)生破壞；后段接近出水，填料中有機質(zhì)比例降低，可以減少有機酸的大量產(chǎn)生和出水COD含量過高，減少碳酸鹽巖的損耗及對環(huán)境的ニ次污染。本方法出水堿度較高，pH均值可達(dá)到6以上；對鐵的去除效果很好，進(jìn)水濃度在100mg/L左右時，鐵去除率可達(dá)90%以上；當(dāng)進(jìn)水中Zn2+濃度為10mg/L時，鋅的去除率達(dá)95%以上；此外，該方法對去除酸性煤礦廢水中的銅、鎘等污染物也有良好效果。由于碳酸鹽巖廉價易得，基建費用低，因而能夠很大程度上降低廢水的處理成本；綜上所述，本方法酸中和能力強、投資低、生產(chǎn)周期長、運行費用低，管理方便，去除鐵、銅、鉛、鋅、鎘等污染物質(zhì)的效果良好，能有效改善礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，在碳酸鹽巖地區(qū)有很好的應(yīng)用前景。


圖I為運用本發(fā)明的隔板式反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)示意圖。I進(jìn)水；2出水；3反洗水；4隔板式反應(yīng)池(處理單元)；5填料；6水面。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖I，ー種利用有機質(zhì)及碳酸鹽巖(采用的碳酸鹽巖粒徑約在20 40mm左右，粒徑主要與石、水接觸面積和堵塞有關(guān)，如果PH過低，易于產(chǎn)生沉淀則可采用更大粒徑顆粒)混合填料去除礦山酸性廢水中的Fe2+，Zn2+等重金屬離子，調(diào)整廢水pH的方法，以四級隔板式反應(yīng)池(即處理單元)為例，第一級至第四級石灰石與有機質(zhì)體積比分別為
I 3,2 2,3 1,4 O;有機質(zhì)為礦山附近易得的有機質(zhì)，可以是動物糞便，秸桿，也可以是城市生活污水處理廠的剰余活性污泥等不同來源但有機質(zhì)含量高的廢棄有機物。每個處理單元底部設(shè)反洗水管，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物被截留在填料區(qū)域形成堵塞，由反洗水管進(jìn)水，對填料區(qū)進(jìn)行反洗，排出沉淀。利用此方法進(jìn)行10個實施例的處理，結(jié)果見下表1，10個實施例中的進(jìn)水水質(zhì)基本相同。表I
權(quán)利要求
1.ー種利用有機質(zhì)及碳酸鹽巖混合填料處理礦山酸性廢水的方法，其特征在干，將密閉的反應(yīng)區(qū)分成若干級處理単元，各處理單元投加有機質(zhì)與碳酸鹽巖，各級處理単元的有機質(zhì)與碳酸鹽巖混合比例不同，前端有機質(zhì)所占比例較大，沿反應(yīng)池方向有機質(zhì)所占比例逐步降低，最后ー級全部為碳酸鹽巖，各級處理単元逐級呈梯級排列，前高后低；各単元進(jìn)、出水ロ滿足上進(jìn)下出或下進(jìn)上出、水流穩(wěn)定。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，包括四級處理単元，第一級至第四級石灰石與有機質(zhì)體積比分別為I : 3、2 2、3 1、4 O ;有機質(zhì)為礦山附近易得的有機質(zhì)，可以是動物糞便，秸桿，也可以是城市生活污水處理廠的剰余活性污泥等不同來源但有機質(zhì)含量高的廢棄有機物，碳酸鹽巖粒徑在20 40mm。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，每個處理單元底部設(shè)反洗水管，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物被截留在填料區(qū)域形成堵塞，由反洗水管進(jìn)水，對填料區(qū)進(jìn)行反洗，排出沉淀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用有機質(zhì)及碳酸鹽巖混合填料處理礦山酸性廢水的方法，將密閉的反應(yīng)區(qū)分成若干級處理單元，各處理單元投加有機質(zhì)與碳酸鹽巖，各級處理單元的有機質(zhì)與碳酸鹽巖混合比例不同，前端有機質(zhì)所占比例較大，沿反應(yīng)池方向有機質(zhì)所占比例逐步降低，最后一級全部為碳酸鹽巖，各級處理單元逐級呈梯級排列，前高后低；各單元進(jìn)、出水口滿足上進(jìn)下出或下進(jìn)上出、水流穩(wěn)定。本方法效果好、投資低、廢水處理成本低。
文檔編號C02F1/64GK102674559SQ201210146850
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者吳攀, 張瑞雪, 楊燕, 楊紹章, 黃家琰 申請人:貴州大學(xué)