權利要求
1.一種礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：
沿酸性廢水處理方向依次連通設置的配水井、多級反應濾池及排水溝，多級所述反應濾池以所述配水井為中心呈環(huán)形依次設置，所述排水溝呈環(huán)形設置于最后一級所述反應濾池的外圈;
其中，依靠廢水自重流通過自然跌水曝氣的方式進入所述配水井進行酸性廢水的收集，并將廢水均勻分配，多級所述反應濾池用于接收所述配水井分配后的廢水，通過反應濾池高度差與折返式水流對所述廢水進行多級過濾處理，所述排水溝用于接收經多級所述反應濾池過濾后的廢水，并分離顆粒沉淀物后排出流入河道。
2.根據權利要求1所述的礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述配水井、多級所述反應濾池及所述排水溝之間均設置有可滲透反應墻，所述可滲透反應墻沿酸性廢水處理方向依次交替設置有下出水口及溢流堰，以使所述廢水呈折返式依次由所述配水井經多級所述反應濾池后流至所述排水溝。
3.根據權利要求2所述的礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述可滲透反應墻的高度沿酸性廢水處理方向依次降低。
4.根據權利要求2所述的礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述溢流堰采用駝峰堰。
5.根據權利要求2所述的礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述可滲透反應墻上的下出水口沿所述可滲透反應墻周向呈對稱均勻分布，以使廢水的流向為雙向平行流進入反應濾池。
6.根據權利要求5所述的礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，多級所述反應濾池內均充填堿性材料和天然礦物吸附濾料，所述排水溝內設置有過濾網。
7.根據權利要求6所述的礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，多級所述反應濾池沿廢水處理方向依次為一級石英砂反應槽、二級石灰石反應槽及三級鋼渣反應槽，且所述一級石英砂反應槽、所述二級石灰石反應槽及所述三級鋼渣反應槽均通過有凈化吸附材料的鋼筋砼板將反應槽分為填料區(qū)與廢水區(qū)，所述下出水口設置于所述鋼筋砼板的下側，所述鋼筋砼板均勻布設有多個通孔。
8.根據權利要求7所述的礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述一級石英砂反應槽中的堿性材料和天然礦物吸附濾料為氫氧化鐵改性沸石濾料、熟石灰顆粒與石英砂的混合載體，所述二級石灰石反應槽中的堿性材料和天然礦物吸附濾料為氫氧化鐵改性沸石濾料、熟石灰顆粒與天然石灰石的混合載體，所述三級鋼渣反應槽中的堿性材料和天然礦物吸附濾料為氫氧化鐵改性沸石濾料、熟石灰顆粒與鋼渣的混合載體。
9.根據權利要求1所述的礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，多級所述反應濾池的上側均設置有人工好氧濕地，所述人工好氧濕地種植香蒲、菖蒲、蘆葦中的一種或多種。
10.一種礦山酸性廢水處理的方法，其特征在于，采用權利要求1至9任一項所述的礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：
S10、首先，廢水通過自然跌水曝氣的方式進入配水井;
S20、流入配水井后的廢水進行均勻分配后，呈曲流式依次經過多級所述反應濾池實現濾池內部的梯級pH調節(jié);
S30、經過處理的廢水匯聚于排水溝內，在重力與排水溝內過濾網雙重作用下分離其中的顆粒沉淀物后排出流入河道。
說明書
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種礦山酸性廢水處理系統(tǒng)及方法。
背景技術
[0002]礦山酸性廢水(AMD)是含硫礦山開采過程中產生的礦洞涌水、選礦廢水以及廢渣滲濾液等各種廢水的統(tǒng)稱，具有較低pH、高濃度硫酸鹽以及高含量重金屬離子等特點。無主廢棄礦山的礦洞及渣堆無任何防護措施，在常年降雨淋溶作用下，酸性礦山廢水從礦洞和渣堆源源不斷流出，直接進入地表水體，不僅影響地表水體的水質安全，而且會逐漸累積侵入周邊土壤和地下水體，對周邊生態(tài)環(huán)境造成極大的威脅，同時還會影響農產品安全和人體健康。其中，高含Fe離子的“磺水”在溝渠、河道絮凝沉淀，視覺感官極差，陜西安康白石河流域和貴州凱里魚洞河流域礦山酸性“磺水”污染事件受到中央高度關注。
[0003]目前國內外針對AMD的治理技術一般可分為“主動治理”技術和“被動治理”技術。“主動治理”技術通過修建人工
污水處理站，通過投加藥劑、反濾膜等方式處理AMD，不僅建設運維成本高，占地面積大，還需要人員常駐運維管理，配備電力等基礎設施，主要用于生產運營性礦山，對無主廢棄礦山來說適用性較差?！氨粍又卫怼奔夹g依靠自然的物理、地球化學和生物過程中和AMD的酸度并去除伴生污染物，其運行和維護成本較低且環(huán)境友好，常用的技術有反應濾池、人工濕地、微生物等。
[0004]反應濾池是一種代表性的被動式治理技術，依靠水流高差自流流經池體內填充的吸附材料，實現廢水的高效凈化處理，具有建設成本低、運營維護簡便、治理效果較好、適應性強等特點。但在實際工程應用中，常規(guī)的反應濾池存在占地面積較大、停留時間短、處理工藝單一等問題，致使廢水處理效果不及其他主動式處理技術。
[0005]本發(fā)明在充分吸納常規(guī)反應濾池優(yōu)點的基礎上，進行了諸多優(yōu)化設計，節(jié)省了占地面積、提高了水力停留時間、豐富了處理工藝環(huán)節(jié)，提升了廢水的處理效率，擴大了適用場景，尤其適用于無主廢棄礦山。
發(fā)明內容
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種礦山酸性廢水處理系統(tǒng)及方法，以解決現有的污水處理設施占地面積大，投資成本高，適用范圍有限的問題。
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明采取了如下技術方案：
[0008]一種礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，包括：
[0009]沿酸性廢水處理方向依次連通設置的配水井、多級反應濾池及排水溝，多級所述反應濾池以所述配水井為中心呈環(huán)形依次設置，所述排水溝呈環(huán)形設置于最后一級所述反應濾池的外圈;
[0010]其中，依靠廢水自重流通過自然跌水曝氣的方式進入所述配水井進行酸性廢水的收集，并將廢水均勻分配，多級所述反應濾池用于接收所述配水井分配后的廢水，通過反應濾池高度差與折返式水流對所述廢水進行多級過濾處理，所述排水溝用于接收經多級所述反應濾池過濾后的廢水，并分離顆粒沉淀物后排出流入河道。
[0011]進一步地，所述配水井、多級所述反應濾池及所述排水溝之間均設置有可滲透反應墻，所述可滲透反應墻沿酸性廢水處理方向依次交替設置有下出水口及溢流堰，以使所述廢水呈折返式依次由所述配水井經多級所述反應濾池后流至所述排水溝。
[0012]進一步地，所述可滲透反應墻的高度沿酸性廢水處理方向依次降低。
[0013]進一步地，所述溢流堰采用駝峰堰。
[0014]進一步地，所述可滲透反應墻上的下出水口沿所述可滲透反應墻周向呈對稱均勻分布，以使廢水的流向為雙向平行流進入反應濾池。
[0015]進一步地，多級所述反應濾池內均充填堿性材料和天然礦物吸附濾料，所述排水溝內設置有過濾網。
[0016]進一步地，多級所述反應濾池沿廢水處理方向依次為一級石英砂反應槽、二級石灰石反應槽及三級鋼渣反應槽，且所述一級石英砂反應槽、所述二級石灰石反應槽及所述三級鋼渣反應槽均通過有凈化吸附材料的鋼筋砼板將反應槽分為填料區(qū)與廢水區(qū)，所述下出水口設置于所述鋼筋砼板的下側，所述鋼筋砼板均勻布設有多個通孔。
[0017]進一步地，所述一級石英砂反應槽中的堿性材料和天然礦物吸附濾料為氫氧化鐵改性沸石濾料、熟石灰顆粒與石英砂的混合載體，所述二級石灰石反應槽中的堿性材料和天然礦物吸附濾料為氫氧化鐵改性沸石濾料、熟石灰顆粒與天然石灰石的混合載體，所述三級鋼渣反應槽中的堿性材料和天然礦物吸附濾料為氫氧化鐵改性沸石濾料、熟石灰顆粒與鋼渣的混合載體。
[0018]進一步地，多級所述反應濾池的上側均設置有人工好氧濕地，所述人工好氧濕地種植香蒲、菖蒲、蘆葦中的一種或多種。
[0019]一種礦山酸性廢水處理的方法，采用上述任一項所述的礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：
[0020]S10、首先，廢水通過自然跌水曝氣的方式進入配水井;
[0021]S20、流入配水井后的廢水進行均勻分配后，呈曲流式依次經過多級所述反應濾池實現濾池內部的梯級pH調節(jié);
[0022]S30、經過處理的廢水匯聚于排水溝內，在重力與排水溝內過濾網雙重作用下分離其中的顆粒沉淀物后排出流入河道。
[0023]有益效果：
[0024]本發(fā)明的整體結構為環(huán)形設計，節(jié)約了占地面積。
[0025]本發(fā)明通過濾池高度差與折返式水流設計，在延長水力停留時間的同時可有效降低設備運行負荷，結構簡單，占地面積小，運行方便等優(yōu)點。
[0026]本發(fā)明不同級別反應濾池內部充填堿性材料和天然礦物吸附濾料，實現了濾池內部的梯級pH調節(jié)，硫酸鹽凈化以及改性沸石表面鐵氫氧化物的再生，可同時凈化吸附不同分子量大小的污染物，吸附效果好，應用周期長。
[0027]本發(fā)明反應濾池上部種植香蒲、菖蒲、蘆葦等植物構筑人工好氧濕地系統(tǒng)，植物通過減小水的流速，促進重金屬的沉降，酸性水流緩慢流過人工濕地中的植物群落后，可在細菌和輔助物質的幫助下，對重金屬離子進行直接的沉淀;通過凋落物層和有機質的形成，通過捕獲重金屬使其沉積，促進金屬之間的還原、吸附和沉淀。
[0028]本發(fā)明溢流堰采用駝峰堰設計，設計與施工簡便，對地基要求低。
附圖說明
[0029]圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖;
[0030]圖2為圖1的A-A剖面示意圖。
[0031]其中，1、配水井;2、一級石英砂反應槽;3、二級石灰石反應槽;4、三級鋼渣反應槽;5、排水溝;6、峰頂;7、鋼筋砼板;8、下出水口。
具體實施方式
[0032]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0033]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，屬于“中心”“上”“下”“左”“右”“豎直”“水平”“內”“外”等指示的方位或者位置關系為基于附圖所示的方位或者位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0034]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”“相連”“連接”應做廣義理解，例如可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體式連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接連接，也可以是通過中間媒介間接連接，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0035]實施例1
[0036]參考圖1至圖2，一種礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，包括：
[0037]沿酸性廢水處理方向依次連通設置的配水井1、多級反應濾池及排水溝5，多級反應濾池以配水井1為中心呈環(huán)形依次設置，排水溝5呈環(huán)形設置于最后一級反應濾池的外圈;
[0038]其中，依靠廢水自重流通過自然跌水曝氣的方式進入配水井1進行酸性廢水的收集，并將廢水均勻分配，多級反應濾池用于接收配水井1分配后的廢水，通過反應濾池高度差與折返式水流對廢水進行多級過濾處理，排水溝5用于接收經多級反應濾池過濾后的廢水，并分離顆粒沉淀物后排出流入河道。
[0039]具體實施時，礦山酸性廢水處理系統(tǒng)置于礦洞末端。
[0040]優(yōu)選的，環(huán)形為方圓環(huán)形環(huán)，還可以為方形環(huán)、多邊形環(huán)等規(guī)則環(huán)狀。
[0041]本發(fā)明的整體結構為環(huán)形設計，節(jié)約了占地面積。
[0042]在本實施例中，結構整體上是以鋼筋為骨架的多級水泥混凝土槽體。
[0043]在本實施例中，配水井1、多級反應濾池及排水溝5之間均設置有可滲透反應墻，可滲透反應墻沿酸性廢水處理方向依次交替設置有下出水口8及溢流堰，以使廢水呈折返式依次由配水井1經多級反應濾池后流至排水溝5。
[0044]優(yōu)選的，廢水流經多級反應濾池的路線設計成“∽”曲流式。
[0045]在本實施例中，可滲透反應墻的高度沿酸性廢水處理方向依次降低。
[0046]本發(fā)明通過濾池高度差與折返式水流設計，在延長水力停留時間的同時可有效降低設備運行負荷，結構簡單，占地面積小，運行方便等優(yōu)點。
[0047]在本實施例中，溢流堰采用駝峰堰。
[0048]本發(fā)明溢流堰采用駝峰堰設計，設計與施工簡便，對地基要求低。
[0049]在本實施例中，可滲透反應墻上的下出水口8沿可滲透反應墻周向呈對稱均勻分布，以使廢水的流向為雙向平行流進入反應濾池。
[0050]在本實施例中，多級反應濾池內均充填堿性材料和天然礦物吸附濾料，排水溝5內設置有過濾網。
[0051]在本實施例中，多級反應濾池沿廢水處理方向依次為一級石英砂反應槽2、二級石灰石反應槽3及三級鋼渣反應槽4，且一級石英砂反應槽2、二級石灰石反應槽3及三級鋼渣反應槽4均通過有凈化吸附材料的鋼筋砼板7將反應槽分為填料區(qū)與廢水區(qū)，下出水口8設置于鋼筋砼板7的下側，鋼筋砼板7均勻布設有多個通孔。
[0052]在本實施例中，孔徑的大小為15-25mm，優(yōu)選的，孔徑為20mm，間距為80-120mm，優(yōu)選的，間距為100mm。
[0053]優(yōu)選的，凈化吸附材料為氫氧化鐵改性沸石濾料與熟石灰顆粒的混合載體。
[0054]在實際工程應用中，不同槽體的厚度要根據入水水質情況、入水流速與出水指標等要求綜合考慮決定。
[0055]在本實施例中，一級石英砂反應槽2中的堿性材料和天然礦物吸附濾料為氫氧化鐵改性沸石濾料、熟石灰顆粒與石英砂的混合載體，二級石灰石反應槽3中的堿性材料和天然礦物吸附濾料為氫氧化鐵改性沸石濾料、熟石灰顆粒與天然石灰石的混合載體，三級鋼渣反應槽4中的堿性材料和天然礦物吸附濾料為氫氧化鐵改性沸石濾料、熟石灰顆粒與鋼渣的混合載體。
[0056]優(yōu)選的，改性沸石濾料與熟石灰顆粒為2cm，有效組分含量55%，石英砂粒徑為3-4cm，有效組分含量98%，天然石灰石粒徑為2-3cm，有效組分含量95%，鋼渣粒徑為1-2cm，有效組分含量55%。
[0057]本發(fā)明不同級別反應濾池內部充填堿性材料和天然礦物吸附濾料，實現了濾池內部的梯級pH調節(jié)，硫酸鹽凈化以及改性沸石表面鐵氫氧化物的再生，可同時凈化吸附不同分子量大小的污染物，吸附效果好，應用周期長。
[0058]在本實施例中，多級反應濾池的上側均設置有人工好氧濕地，人工好氧濕地種植香蒲、菖蒲中的一種或多種。
[0059]本發(fā)明反應濾池上部種植香蒲，菖蒲等植物構筑人工好氧濕地系統(tǒng)，植物通過減小水的流速，促進重金屬的沉降，酸性水流緩慢流過人工濕地中的植物群落后，可在細菌和輔助物質的幫助下，對重金屬離子進行直接的沉淀;通過凋落物層和有機質的形成，通過捕獲重金屬使其沉積，促進金屬之間的還原、吸附和沉淀。
[0060]一種礦山酸性廢水處理的方法，采用上述任一項的礦山酸性廢水處理系統(tǒng)，方法包括以下步驟：
[0061]S10、首先，廢水通過自然跌水曝氣的方式進入配水井1;
[0062]S20、流入配水井1后的廢水進行均勻分配后，呈曲流式依次經過多級反應濾池實現濾池內部的梯級pH調節(jié);
[0063]S30、經過處理的廢水匯聚于排水溝5內，在重力與排水溝5內過濾網雙重作用下分離其中的顆粒沉淀物后排出流入河道。
[0064]以上所述，僅是本發(fā)明較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術范圍作任何限制，故凡是依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍。
說明書附圖(2)
聲明：
“礦山酸性廢水處理系統(tǒng)及方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術網
來源：生態(tài)環(huán)境部土壤與農業(yè)農村生態(tài)環(huán)境監(jiān)管技術中心
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2024年12月27日 ~ 29日 
