一種酸性礦山廢水處理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及酸性廢水的凈化技術(shù)，具體設(shè)及一種酸性礦山廢水處理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)南方金屬礦產(chǎn)資源豐富，金屬礦的開(kāi)采導(dǎo)致大量酸性礦山廢水（AMD)的產(chǎn) 生。AMD的抑低、重金屬含量高，未經(jīng)處理的AMD進(jìn)入周邊水體，導(dǎo)致水體生態(tài)退化，重金屬 污染擴(kuò)散。受此影響，AMD污染河流水體沿岸及其灌概區(qū)農(nóng)田±壤抑下降，重金屬含量超 標(biāo)，使農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量下降，并威脅人體健康。修復(fù)AMD及其污染水體對(duì)生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)保護(hù)具有重要意義。
[0003] 為了克服AMD的污染問(wèn)題，化學(xué)中和技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的酸性廢水處理技 術(shù)，但是此處理技術(shù)存在如下技術(shù)缺陷；需要持續(xù)地投加堿性物質(zhì)，運(yùn)行、維護(hù)成本高，并產(chǎn) 生大量富含重金屬的污泥。
[0004] "被動(dòng)（Passive)"處理技術(shù)具有運(yùn)行、維護(hù)成本低，環(huán)境友好的特點(diǎn)。AMD的處理 適合采用堆肥濕地等基于有機(jī)基質(zhì)的被動(dòng)處理技術(shù)。但是傳統(tǒng)堆肥濕地是一種表面流濕 地，傳統(tǒng)堆肥濕地存在如下技術(shù)缺陷；酸性廢水不能與其底部的有機(jī)基質(zhì)、堿性物質(zhì)充分接 觸，酸度與金屬的去除效率較低。
[0005] 垂直流的堆肥濕地解決了傳統(tǒng)堆肥濕地的技術(shù)問(wèn)題，但是垂直流的堆肥濕地存在 如下技術(shù)缺陷：建造成本高，處理化、A1含量高的AMD會(huì)產(chǎn)生堵塞問(wèn)題，并且需要較專(zhuān)業(yè)的 維護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題提供了一種酸性礦山廢水處理系統(tǒng)，本處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，建造成本低，經(jīng)濟(jì)有效，維護(hù)簡(jiǎn)單。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種酸性礦山廢水處理系統(tǒng)的處理方法，本處理方法通過(guò)定期補(bǔ) 充或替換有機(jī)基質(zhì)，系統(tǒng)可長(zhǎng)期、有效地降低AMD中的酸度和重金屬含量。
[000引本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的方案如下：
[0009] 一種酸性礦山廢水處理系統(tǒng)，包括按照水流方向排列的石灰石溝、沉淀池和潛流 堆肥濕地，所述潛流堆肥濕地包括厭氧池（2)和石灰石床巧）；所述厭氧池（2)內(nèi)填充堆肥 (3)，厭氧池（2)與石灰石床（5)相互隔開(kāi)并且厭氧池（2)的底部與石灰石床（5)相通，石 灰石床（5)上覆蓋一層有機(jī)基質(zhì)層化），有機(jī)基質(zhì)層（6)上種植有濕地植物（7)。
[0010] 所述潛流堆肥濕地的進(jìn)水口位于厭氧池（2)的頂部，潛流堆肥濕地的排水口與有 機(jī)基質(zhì)層（6)位于同一高度，整個(gè)潛流堆肥濕地的水位都與石灰石床平齊。
[001U 所述石灰石溝寬0. 2m~Im、深0. 3m~1. Om，長(zhǎng)度則由水力負(fù)荷決定，石灰石粒徑 5cm~10cm。沉淀池的長(zhǎng)寬比為2~4,深0. 5m~Im。
[001引所述潛流堆肥濕地長(zhǎng)5m~8m、深0. 8m~1. 2m，寬則由處理負(fù)荷決定。厭氧池（2) 的體積占潛流堆肥濕地總體積的比例為10%~30%，堆肥（3)為植物廢料堆肥。
[0013] 所述石灰石床巧）的深度比厭氧池（2)的深度大20cm~40cm。
[0014] 所述有機(jī)基質(zhì)層（6)厚10cm~20畑1。
[0015] 所述濕地植物（7)為香蒲，并間套種Cd/化超富集植物，強(qiáng)化系統(tǒng)對(duì)重金屬CcUZn 的去除。
[0016] 所述Cd/化超富集植物為東南景天。
[0017] 上述酸性礦山廢水處理系統(tǒng)的處理方法，包括如下步驟：
[001引 （1)酸性礦山廢水進(jìn)入石灰石溝進(jìn)行中和，促進(jìn)化、A1的氧化與水解，實(shí)現(xiàn)AMD的 初步凈化，廢水在石灰石溝中的停留時(shí)間為2~化，此2~化之內(nèi)酸性廢水的中和是快速、 高效的，當(dāng)抑乂后，酸性廢水與石灰石的中和效率極大下降，廢水進(jìn)入沉淀池；
[0019] (2)沉淀池分離廢水中的不溶性重金屬，廢水在沉淀池里的停留時(shí)間為1~化，使 水中的金屬沉淀物得到沉降，避免其進(jìn)入潛流堆肥濕地；
[0020] (3)然后廢水進(jìn)入?yún)捬醭?，廢水在厭氧池內(nèi)垂直向下流過(guò)堆肥，堆肥對(duì)重金屬產(chǎn)生 吸附、離子交換和有機(jī)絡(luò)合作用，堆肥降解形成的厭氧環(huán)境促進(jìn)微生物的硫酸還原過(guò)程，產(chǎn) 生堿度并使重金屬W硫化物的形式沉淀；
[0021] (4)廢水進(jìn)入石灰石床，pH得到進(jìn)一步提升，并且部分金屬W碳酸鹽、氨氧化物形 式沉淀；石灰石床表面的有機(jī)基質(zhì)層及濕地植物對(duì)重金屬產(chǎn)生吸附與吸收作用，進(jìn)一步提 高出水水質(zhì)；廢水在厭氧池和石灰石床的總停留時(shí)間為1. 5d~2. 5d。
[0022] 所述有機(jī)基質(zhì)層的成分為泥炭±和堆肥，其中堆肥的體積占10-30%。
[0023] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0024] 本發(fā)明的酸性礦山廢水處理系統(tǒng)及其處理方法，建造成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單，可有效降 低AMD中的酸度和重金屬。石灰石溝預(yù)處理可防止低抑對(duì)厭氧池中微生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不 利影響，降低堆肥濕地的金屬處理負(fù)荷。堆肥集中放置在濕地前端的厭氧池，使堆肥的補(bǔ)充 或更換變得靈活方便，堵塞問(wèn)題也可通過(guò)翻動(dòng)或松動(dòng)厭氧池堆肥而解決。石灰石床表面的 有機(jī)基質(zhì)層使石灰石床成為一個(gè)密封體系，促進(jìn)石灰石床中堿度的產(chǎn)生。潛流式的設(shè)計(jì)使 濕地植物和超富集植物的根系吸收對(duì)出水水質(zhì)的提高有著更為直接、重要的作用。本處理 系統(tǒng)通過(guò)堆肥的更換就可使系統(tǒng)長(zhǎng)期有效地運(yùn)行，從而經(jīng)濟(jì)有效地保障礦區(qū)農(nóng)田灌概水安 全。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的酸性礦山廢水處理系統(tǒng)流程圖。
[0026] 圖2為本發(fā)明的潛流堆肥濕地剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0027] 圖3為AMD原料池、石灰石溝、潛流堆肥濕地中的水體的抑檢測(cè)值曲線圖。
[002引圖4為AMD原料池、石灰石溝、潛流堆肥濕地中的水體的化含量檢測(cè)值曲線圖。
[0029] 圖5為AMD原料池、石灰石溝、潛流堆肥濕地中的水體的Cd含量檢測(cè)值曲線圖。
[0030] 圖6為AMD原料池、石灰石溝、潛流堆肥濕地中的水體的化含量檢測(cè)值曲線圖。
[0031] 圖3-圖6中，各個(gè)曲線的對(duì)于關(guān)系為：
[0032] + AMD 一^石灰石溝一》-潛流堆肥濕地
[0033] 正方形點(diǎn)表示檢測(cè)水樣取自AMD原料池，
[0034] S角形點(diǎn)表示檢測(cè)水樣取自石灰石溝，
[0035] 菱形點(diǎn)表示檢測(cè)水樣取自潛流堆肥濕地。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0037] 一種酸性礦山廢水處理系統(tǒng)，包括按照水流方向排列的石灰石溝、沉淀池和潛流 堆肥濕地，如圖2所示，所述潛流堆肥濕地包括厭氧池2和石灰石床5 ;所述厭氧池2內(nèi)填 充堆肥3,厭氧池2與石灰石床5相互隔開(kāi)并且厭氧池2的底部與石灰石床5相通，石灰石 床5上覆蓋一層有機(jī)基質(zhì)層6,有機(jī)基質(zhì)層6上種植有濕地植物7。
[003引所述潛流堆肥濕地的進(jìn)水口位于厭氧池2的頂部，潛流堆肥濕地的排水口與有機(jī) 基質(zhì)層6位于同一高度，整個(gè)潛流堆肥濕地的水位都與石灰石床平齊。
[0039] 所述石灰石溝寬0. 6m、深0. 6m，長(zhǎng)度則由水力負(fù)荷決定，石灰石粒徑5cm~10cm。 沉淀池的長(zhǎng)寬比為3,深0. 8m。
[0040] 所述潛流堆肥濕地長(zhǎng)7m、深I(lǐng)m，寬則由處理負(fù)荷決定。厭氧池2的體積占潛流堆 肥濕地總體積的比例為20%，堆肥3為植物廢料堆肥。
[0041] 所述石灰石床5的深度比厭氧池2的深度大30cm，石灰石床5的石灰石部分延伸 到厭氧池2的堆肥3下方。
[0042] 所述有機(jī)基質(zhì)層6厚15畑1。
[0043] 所述濕地植物7為香蒲，并間套種東南景天，強(qiáng)化系統(tǒng)對(duì)重金屬CM、化的去除。
[0044] 上述酸性礦山廢水處理系統(tǒng)的處理方法，如圖1所示，包括如下步驟：
[0045] (1)酸性礦山廢水進(jìn)入石灰石溝進(jìn)行中和，促進(jìn)化、A1的氧化與水解，實(shí)現(xiàn)AMD的 初步凈化，廢水在石灰石溝中的停留時(shí)間為化，此化之內(nèi)酸性廢水的中和是快速、高效的， 當(dāng)抑乂后，酸性廢水與石灰石的中和效率極大下降，廢水進(jìn)入沉淀池；
[0046] (2)沉淀池分離廢水中的不溶性重金屬，廢水在沉淀池里的停留時(shí)間為化，使水 中的金屬沉淀物得到沉降，避免其進(jìn)入潛流堆肥濕地；
[0047] (3)然后廢水進(jìn)入?yún)捬醭兀瑥U水在厭氧池內(nèi)垂直向下流過(guò)堆肥，堆肥對(duì)重金屬產(chǎn)生 吸附、離子交換和有機(jī)絡(luò)合作用，堆肥降解形成的厭氧環(huán)境促進(jìn)微生物的硫酸還原過(guò)程，產(chǎn) 生堿度并使重金屬W硫化物的形式沉淀；
[0048] (4)廢水進(jìn)入石灰石床，pH得到進(jìn)一步提升，并且部分金屬W碳酸鹽、氨氧化物形 式沉淀；石灰石床表面的有機(jī)基質(zhì)層及濕地植物對(duì)重金屬產(chǎn)生吸附與吸收作用，進(jìn)一步提 高出水水質(zhì)；廢水在厭氧池和石灰石床的總停留時(shí)間為2d。
[0049] 所述有機(jī)基質(zhì)層的成分為泥炭±和堆肥，其中堆肥的體積占20%。
[00加]為了證連本酸忡礦山廢水化理系統(tǒng)的化理效果，講行化下橫擬連輪1 ；
[0化^ 石灰石溝用PVC管模擬建立。PVC管的尺寸按照比例縮小，PVC管內(nèi)填充石灰石， 在PVC管的兩端裝上彎頭，彎頭的另一端垂直向上，使水能完全浸沒(méi)管內(nèi)的石灰石，PVC管 兩端彎頭的外側(cè)開(kāi)一個(gè)孔，分別作為進(jìn)水口和出水口。
[0化2] 潛流堆肥濕地用塑料箱模擬建立。塑料箱的尺寸按照比例縮小，箱子內(nèi)設(shè)置長(zhǎng) 15cm的分隔板，分隔板下端留有5cm高的空隙。隔離的小空間作為厭氧池，其底部填充石灰 石至隔板下端