CN102765830A - 一种处理酸性矿山废水的反应池及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理酸性矿山废水的反应池及方法，包括池体，池体中土建构筑物的表面上镶嵌了碱性材料层，将酸性矿山废水的颗粒物沉淀过程和pH调节过程综合于一个反应池内，利用镶嵌在土建构筑物表面上的碱性材料层构成土建构筑物的一部分，同时进行颗粒物沉淀和pH调节，完成酸性矿山废水的处理。本发明的有益效果是：中和了酸性矿山废水，较好的提升了酸性废水的pH值，加速了重金属离子颗粒物的沉淀，降低了废水处理工艺的工作量，同时也避免了碳酸钙颗粒与水的浑浊液分离这一复杂程序，简化了工艺的操作难度，具有成本费用低，可操作性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理酸性矿山废水的反应池及方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
我国西南地区含有大量的金属矿产和煤矿资源，大部分金属矿山及煤矿都以金属硫化物的形式存在。现开采的与已废弃的金属矿山或煤矿中的硫化物暴露于空气中，在氧和微生物的作用下，经
过程后形成硫酸盐化合物而溶解于水中，如此，不仅增加了水中重金属离子的浓度，而且提高了水体的酸性（即降低了水体的pH值）。
酸性矿山废水pH值低、酸度大，且含有大量重金属，一般不能直接循环利用，通常排入矿山附近的河流、湖泊等水体，使水体的pH值发生变化，抑制或阻止了细菌及微生物的生长，妨碍水体的自净。酸性水与水体中的矿物质相互作用生成某些盐类，对淡水生物和植物的生长产生不良影响，导致矿区周围水体严重污染，引起鱼类、藻类、浮游生物等绝大多数水生生物死亡，并且破坏土壤团粒结构，使土地板结，农作物枯黄；在缺氧状态下，酸性矿山废水中大量受硫酸盐还原菌类作用，产生H2S气体，H2S气体对生物体具有严重的毒害作用；酸性废水对水泵配件、管材、坑道设备产生强烈的腐蚀破坏作用，致使设备维修频繁。如果天然水体长期受到酸污染，会使水质逐渐酸化，因而对矿业生产和生态环境造成了严重的负面影响，而且一旦进入环境后就会不断地积累而难以去除，造成环境的长期污染，还会污染地下水，一旦污染发生，难以治理。所以对酸性废水的处理显得尤为重要。
酸性矿山废水的污染是一个世界性的问题，主要是煤矿及金属矿山开采所排放的矿坑水、废石场的雨淋污水和选矿厂排出的洗矿、尾矿废水。目前国内外关于矿山酸性废水的治理方法主要有物理法（吸附法）、化学法（絮凝法、沉淀法、螯合剂法）、膜处理法及人工湿地法等。而中和沉淀法是处理酸性矿山废水比较成熟的方法。
中和沉淀法是采用石灰石或石灰作为中和剂进行中和处理．利用酸碱中和反应生成难溶于水的氢氧化物沉淀，净化污水，提高废水的pH值。中和沉淀法的投料方式通常有3种工艺流程：
1、直接投加石灰法
将石灰配制成石灰乳投入反应沟流入反应池，再于沉淀池沉淀后除去中和生成物；
2、石灰石中和滚筒法
将石灰石置于滚筒内，由滚筒的旋转扩大酸性水与石灰石的接触面，使中和反应继续下去；
3、升流式变滤速膨胀中和法
将细颗粒石灰石或白云石装入中和塔，水流自上而下通过滤料，发生中和反应；
除以上3种酸性废水处理工艺流程之外，其它工艺对于pH的处理主要是在调节池中进行，调节的方法还可以通过加入其他碱性试剂（如碱石灰、消石灰、飞灰、碳酸钙、高炉渣、白云石、碳酸钠、苛性碱等），以达到提高酸性溶液pH的效果。而在大部分的酸性废水处理工艺中，对于颗粒物的处理大多主要采用初沉池、二沉池以及过滤池等联合使用的处理工艺，在沉淀池中往往通过增加挡板以增加废水的停留时间或加入絮凝剂或混凝剂来加速颗粒物的沉淀的方法以除去颗粒物。
目前现行的矿山酸性废水处理工艺皆各自有一定的缺点，主要包括：
(1)反应池中易形成较大颗粒沉淀于池底，降低石灰的利用率，泥渣量大，管理复杂。
(2)因大量CaSO4在滚筒内壁出水口处产生沉淀，造成滚筒内径有效尺寸减少，堵塞出水口，故需经常清洗，降低设备利用率，且设备庞大，结构复杂，投资大，运转时噪声大。
(3)酸性矿井水中含有大量的悬浮物，容易造成升流式膨胀滤池的堵塞．故滤料粒径要求严格，同时，对于废水含酸浓度有限制，处理后pH值较低，需补充处理才能排放，处理设备不能超负荷运行。
由于在颗粒物沉淀和pH调节的过程中需要加入各种工业试剂以提高颗粒物的沉降速度和提高废水的pH值，这使得整个处理工艺的成本增加。而且由于需要加入其他的颗粒性物质，这也为工艺的后续处理步骤如固液分离等增加了工作量和处理难度。同时pH的调节和颗粒物的沉淀分别在不同的池中进行，这使得处理工艺的占地面积增大，进而增加了工艺的处理成本且增加了工艺的工作量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理酸性矿山废水的反应池及方法，能调节酸性废水的pH值，去除重金属离子。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种处理酸性矿山废水的反应池，包括池体，池体中土建构筑物的表面上镶嵌了碱性材料层，土建构筑物包括池体的四周的池壁、池底和池体中设置的挡板。
所述的碱性材料层为碳酸钙层。
它为酸性废水处理过程中的初沉池、二沉池、过滤池或废液池。
它的一端池壁上设置了进口，另一端池壁上设置了出口（6）。
一种处理酸性矿山废水的方法，将酸性矿山废水的颗粒物沉淀过程和pH调节过程综合于一个反应池内，利用镶嵌在土建构筑物表面上的碱性材料层构成土建构筑物的一部分，同时进行颗粒物沉淀和pH调节，完成酸性矿山废水的处理。
本发明方法的有益效果在于：中和了酸性矿山废水，较好的提升了酸性废水的pH值，加速了重金属离子颗粒物的沉淀，降低了废水处理工艺的工作量，同时也避免了碳酸钙颗粒与水的浑浊液分离这一复杂程序，简化了工艺的操作难度，具有成本费用低，可操作性好的特点，特别适用于小型或废弃矿山排放的酸性废水的处理。
附图说明
图1为本发明的结构简图。
其中，1-池体，2-碱性材料层，3-池壁，4-挡板，5-进口，6-出口，7-池底。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1，一种处理酸性矿山废水的反应池，包括池体1，池体1中土建构筑物的表面上镶嵌了碱性材料层2，土建构筑物包括池体1的四周的池壁3、池底7和池体1中设置的挡板4。
所述的碱性材料层2为碳酸钙层。
它为酸性废水处理过程中的初沉池、二沉池、过滤池或废液池。
它的一端池壁3上设置了进口5，另一端池壁3上设置了出口6。
一种处理酸性矿山废水的方法，将酸性矿山废水的颗粒物沉淀过程和pH调节过程综合于一个反应池内，利用镶嵌在土建构筑物表面上的碱性材料层2构成土建构筑物的一部分，同时进行颗粒物沉淀和pH调节，完成酸性矿山废水的处理。
本发明主要是在酸性废水处理过程中的初沉池、二沉池、过滤池及废液池等土建构筑物的内壁、底部及沉淀池内挡板表面上镶嵌一层碱性材料，包括大理石、石灰石、方解石、白云石等石灰岩材料。利用碱性材料的弱碱性，一方面可降低废水的酸性，提高废水的pH值，为酸性废水pH的调节提供了保障。实验研究证明，在较长的接触时间里，经处理后的废水pH值始终保持在7-8之内。如此，既防止了废水pH值太高或太低对设备的腐蚀作用也不存在出水的酸碱度对天然水体的污染的问题。另外，可将经过沉淀处理后的部分废水进行内回流至初沉池中，以稀释进入沉淀池的矿山废水，提高进水pH值。同时pH的提高在一定程度上能降低重金属离子的溶解度(大部分重金属的溶解度随pH的降低而升高），便于重金属离子的去除；另一方面，酸性矿山废水从反应池的进口5流入，从出口6流出，图中箭头所示为水流的流向，整个处理过程随水流自然发生，将颗粒物的沉淀过程和pH的调节两个步骤综合于一个反应池内，从而节省了工艺占地面积及所需药剂项的费用，在一定程度上降低了废水处理工艺的成本，提高本工艺推广的可能性。再者，土建构筑物内壁及底部表面镶嵌上一层大理石材料后，可以减少酸性废水与土建构筑物的接触面积，降低其对土建构筑物的腐蚀程度，起到保护土建构筑物的目的。本发明将大理石等的碱性材料作为沉淀池等土建构筑物的一部分，而不是单纯通过投加碳酸钙颗粒来调节废水pH值，如此，既避免了碳酸钙颗粒的不断加入，降低了废水处理工艺的工作量，同时也避免了碳酸钙颗粒与水的浑浊液分离这一复杂程序，简化了工艺的操作难度。经多年后，当大理石等的碱性材料中和能力下降时，可重新在构筑物内壁及底部的表面镶嵌一层大理石材料。
为了保证出水的pH值，在一定情况下也可向沉淀池中投放块状石灰石或大理石中和酸性矿山废水，但该法在向沉淀池投加块状石灰石或大理石之后，可能会影响到沉淀池中污泥的清理，因此需要对沉淀池结构作一些改进，该发明也应纳入保护范围之内。
Claims (5)
1.一种处理酸性矿山废水的反应池，包括池体（1），其特征在于：池体（1）中土建构筑物的表面上镶嵌了碱性材料层（2），土建构筑物包括池体（1）的四周的池壁（3）、池底（7）和池体（1）中设置的挡板（4）。
2.根据权利要求1所述的处理酸性矿山废水的反应池，其特征在于：所述的碱性材料层（2）为碳酸钙层。
3.根据权利要求1所述的处理酸性矿山废水的反应池，其特征在于：它为酸性废水处理过程中的初沉池、二沉池、过滤池或废液池。
4.根据权利要求1所述的处理酸性矿山废水的反应池，其特征在于：它的一端池壁（3）上设置了进口（5），另一端池壁（3）上设置了出口（6）。
5.一种处理酸性矿山废水的方法，其特征在于：将酸性矿山废水的颗粒物沉淀过程和pH调节过程综合于一个反应池内，利用镶嵌在土建构筑物表面上的碱性材料层（2）构成土建构筑物的一部分，同时进行颗粒物沉淀和pH调节，完成酸性矿山废水的处理。
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