一種酸性礦山廢水處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及酸性廢水的凈化技術(shù)，具體涉及一種酸性礦山廢水處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國南方金屬礦產(chǎn)資源豐富，金屬礦的開采導(dǎo)致大量酸性礦山廢水(AMD)的產(chǎn)生。AMD的pH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溉區(qū)農(nóng)田土壤pH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Fe、Al含量高的AMD會(huì)產(chǎn)生堵塞問題，并且需要較專業(yè)的維護(hù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問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)簡單，建造成本低，經(jīng)濟(jì)有效，維護(hù)簡單。
[0007]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的方案如下:
[0008]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(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￠)，有機(jī)基質(zhì)層(6)上種植有濕地植物(7)。
[0009]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。
[0010]所述石灰石溝寬0.2m?lm、深0.3m?1.0m，長度則由水力負(fù)荷決定，石灰石粒徑5cm?10cm。沉淀池的長寬比為2?4，深0.5m?lm。
[0011]所述潛流堆肥濕地長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。
[0012]所述石灰石床(5)的深度比厭氧池(2)的深度大20cm?40cm。
[0013]所述有機(jī)基質(zhì)層(6)厚1cm?20cm。
[0014]所述濕地植物(7)為香蒲，并間套種Cd/Zn超富集植物，強(qiáng)化系統(tǒng)對重金屬CcUZn的去除。
[0015]所述Cd/Zn超富集植物為東南景天。
[0016]上述酸性礦山廢水處理系統(tǒng)的處理方法，包括如下步驟:
[0017](I)酸性礦山廢水進(jìn)入石灰石溝進(jìn)行中和，促進(jìn)Fe、Al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?4h，此2?4h之內(nèi)酸性廢水的中和是快速、高效的，當(dāng)PH>5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；
[0018](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I?3h，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；
[0019](3)然后廢水進(jìn)入?yún)捬醭?，廢水在厭氧池內(nèi)垂直向下流過堆肥，堆肥對重金屬產(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程，產(chǎn)生堿度并使重金屬以硫化物的形式沉淀；
[0020](4)廢水進(jìn)入石灰石床，pH得到進(jìn)一步提升，并且部分金屬以碳酸鹽、氫氧化物形式沉淀；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。
[0021]所述有機(jī)基質(zhì)層的成分為泥炭土和堆肥，其中堆肥的體積占10-30%。
[0022]本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0023]本實(shí)用新型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pH對厭氧池中微生物的生長產(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，堵塞問題也可通過翻動(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?jié)竦刂参锖统患参锏母滴諏Τ鏊|(zhì)的提高有著更為直接、重要的作用。本處理系統(tǒng)通過堆肥的更換就可使系統(tǒng)長期有效地運(yùn)行，從而經(jīng)濟(jì)有效地保障礦區(qū)農(nóng)田灌溉水安全。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型的酸性礦山廢水處理系統(tǒng)流程圖。
[0025]圖2為本實(shí)用新型的潛流堆肥濕地剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖3為AMD原料池、石灰石溝、潛流堆肥濕地中的水體的pH檢測值曲線圖。
[0027]圖4為AMD原料池、石灰石溝、潛流堆肥濕地中的水體的Zn含量檢測值曲線圖。
[0028]圖5為AMD原料池、石灰石溝、潛流堆肥濕地中的水體的Cd含量檢測值曲線圖。
[0029]圖6為AMD原料池、石灰石溝、潛流堆肥濕地中的水體的Pb含量檢測值曲線圖。
[0030]圖3-圖6中，各個(gè)曲線的對于關(guān)系為:
[0031]—B—AMD 一 ▲一石灰石溝一 ?一潛流堆肥濕地
[0032]正方形點(diǎn)表示檢測水樣取自AMD原料池，
[0033]三角形點(diǎn)表示檢測水樣取自石灰石溝，
[0034]菱形點(diǎn)表示檢測水樣取自潛流堆肥濕地。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0036]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。
[0037]所述潛流堆肥濕地的進(jìn)水口 I位于厭氧池2的頂部，潛流堆肥濕地的排水口 8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。
[0038]所述石灰石溝寬0.6m、深0.6m，長度則由水力負(fù)荷決定，石灰石粒徑5cm?10cm。沉淀池的長寬比為3，深0.8m。
[0039]所述潛流堆肥濕地長7m、深lm，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。
[0040]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。
[0041]所述有機(jī)基質(zhì)層6厚15cm。
[0042]所述濕地植物7為香蒲，并間套種東南景天，強(qiáng)化系統(tǒng)對重金屬Cd、Zn的去除。
[0043]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:
[0044](I)酸性礦山廢水進(jìn)入石灰石溝進(jìn)行中和，促進(jìn)Fe、Al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3h，此3h之內(nèi)酸性廢水的中和是快速、高效的，當(dāng)pH>5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；
[0045](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2h，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；
[0046](3)然后廢水進(jìn)入?yún)捬醭兀瑥U水在厭氧池內(nèi)垂直向下流過堆肥，堆肥對重金屬產(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程，產(chǎn)生堿度并使重金屬以硫化物的形式沉淀；
[0047](4)廢水進(jìn)入石灰石床，pH得到進(jìn)一步提升，并且部分金屬以碳酸鹽、氫氧化物形式沉淀；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。
[0048]所述有機(jī)基質(zhì)層的成分為泥炭土和堆肥，其中堆肥的體