公布日：2023.03.14
申请日：2022.12.15
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/56(2019.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F1/00(2019.01)I;C02F11/14(2023.01)I;C02F11/122
(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F11/00(2006.01)N;C02F103/10(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种矿山酸性废水处理方法及处理设备，其中处理方法包括步骤：S1、水质调节与化学混凝；S2、接触氧化除锰；S3、重金属捕捉反应；S4、水质调节与再次混凝；S5、高效沉淀；以及后续处理步骤A和后续处理步骤B。本发明的矿山酸性废水处理方法，重金属去除率较高、处理出水指标较低、几乎无二次污染；该处理方法的各工艺环节产生的污水均采用精准处置，根据产生环节以及污水性质回流至各个对应工艺环节，进水指标不会因为各工艺环节污水的混入导致污染物积聚而影响到最终出水指标，极大的提升了工艺运行稳定性。本发明的矿山酸性废水处理设备一体化程度高，可随着矿山采矿规模的变化随时进行转移。
权利要求书
1.一种矿山酸性废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、水质调节与化学混凝：将矿山酸性废水收集后用泵泵入带有机械搅拌装置的第一调节池(1)，向所述第一调节池投加碱性化学药剂并搅拌，将所述第一调节池内水体的pH值调节至8-9，在所述第一调节池的出口处投加混凝剂；步骤S2、接触氧化除锰：从所述第一调节池的出口处流出的水体自流进入带有曝气装置的接触氧化池(2)，通过所述接触氧化池曝气使得水体发生接触氧化反应，在所述接触氧化池的出口处投加絮凝剂；步骤S3、重金属捕捉反应：经过接触氧化反应处理后的水体从所述接触氧化池的出口流出以后，通过管道提升泵泵送至带有机械搅拌装置的反应池(3)，在所述反应池的进水口投加重金属捕捉剂；步骤S4、水质调节与再次混凝：经反应池反应后的水体从所述反应池的出口自流进入带有机械搅拌装置的第二调节池(4)，向所述第二调节池投加碱性化学药剂并搅拌，将所述第二调节池内水体的pH值调节至10-11，在所述第二调节池的出口处投加混凝剂、砂；步骤S5、高效沉淀：从所述第二调节池的出口处流出的水体自流进带有机械搅拌装置及沉淀区的高效沉淀池(5)，在所述高效沉淀池的进水端投加絮凝剂，水体与絮凝剂充分搅拌后进入所述沉淀区进行泥水分离；经泥水分离后得到的水体和污泥分别按步骤A和B进行后续处理；所述步骤A包括以下具体步骤：步骤A.1、水质调节：经所述高效沉淀池泥水分离后的水体从所述高效沉淀池的出口流出后，通过管道提升泵泵送至带有机械搅拌装置的第三调节池(7)，向所述第三调节池投加酸性化学药剂并搅拌，将所述第三调节池内水体的pH值调节至7-8；步骤A.2、锰砂过滤：从第三调节池出口处流出的水体经过增压泵泵送至带有平衡布水装置的锰砂床(8)，经所述锰砂床过滤后达标水体的一部分自锰砂床底部出水口排放或进行回用，另一部分作为反洗废水通过管道泵泵送至所述反应池；所述步骤B包括以下具体步骤：步骤B.1、高效沉淀池污泥处置：所述高效沉淀池内的污泥经过回流泵旁通管道输送至旋流沉沙器(6)进行泥砂分离，分离出的砂回流至所述高效沉淀池进水口循环使用，分离出的污泥则排放至污泥浓缩池(9)；步骤B.2、污泥浓缩：通过添加药剂以及自然静置使所述污泥浓缩池的污泥进行浓缩，所述污泥浓缩池内上清液经管道泵泵送至所述第三调节池；步骤B.3、污泥脱水干化：所述污泥浓缩池内浓缩后的污泥经过螺杆泵泵送至污泥脱水设备(10)进行压榨脱水，且脱水干化后的污泥在所述污泥脱水设备中贮存一段时间，使污泥进一步脱水干化，脱水过程的压榨水以及贮存过程的离析水均经过管道泵泵送至所述第三调节池。
2.根据权利要求1所述的矿山酸性废水处理方法，其特征在于，经过长时间运行后，所述反应池的底部会产生污泥，利用吸泥装置将所述反应池内的污泥通过管道排放至所述污泥浓缩池。
3.根据权利要求1所述的矿山酸性废水处理方法，其特征在于，所述矿山酸性废水的pH值为2-5，所述矿山酸性废水中：SS≤500mg/L，总铁浓度为10-40mg/L，总锰浓度为10-45mg/L，总铜浓度为10-20mg/L，总锌浓度为7-15mg/L，总镉浓度为0.1-0.5mg/L。
4.根据权利要求1所述的矿山酸性废水处理方法，其特征在于，所述碱性化学药剂为石灰、氢氧化钠或复合碱中的任意一种；所述混凝剂为聚合氯化铝、硫酸铝、聚合氯化铁或三氯化铁中的任意一种；所述机械搅拌装置为搅拌机，所述搅拌机的搅拌转速为200-300r/min。
5.根据权利要求1所述的矿山酸性废水处理方法，其特征在于，所述重金属捕捉剂为硫化钠；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺或聚乙烯亚胺中的任意一种；所述酸性化学药剂为硫酸、盐酸或硝酸中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的矿山酸性废水处理方法，其特征在于，所述砂为石榴石砂、石英砂或金刚砂比重较大且含泥量较低的砂中的任意一种；所述砂的筛选粒径为80-120目，含泥量≤0.1％，含水量≤0.2％。
7.根据权利要求1所述的矿山酸性废水处理方法，其特征在于，所述锰砂床为由多个密封设置的锰砂罐(11)通过布水装置(12)并联形成的矩阵式锰砂过滤床，所述锰砂罐包括胶囊形结构的罐体(11.1)，所述罐体由耐腐蚀玻璃钢制成，所述罐体上设有罐体进水口(11a)、反冲洗污水排放口(11b)以及过滤出水口(11c)，所述罐体内从上至下依次设置有细粒径锰砂(11.2)、中粒径锰砂(11.3)和中粒径锰砂(11.4)；单个所述锰砂罐的额定压力为0.4Mpa，额定容积为2-3m3，额定处理量为10-15m3/h。
8.根据权利要求7所述的矿山酸性废水处理方法，其特征在于，所述布水装置为锥形结构，所述布水装置的外壳(12.1)由耐腐蚀金属材质制成，所述外壳的额定承压1.0Mpa，所述外壳上包含一个布水进水口(12a)以及与所述锰砂罐的数量相当的布水口(12b)，所述布水口末端设置球阀，并在所述球阀与所述布水口之间设压力传感器。
9.根据权利要求1所述的矿山酸性废水处理方法，其特征在于，所述曝气装置为微孔曝气盘或膜片管式曝气器；所述旋流沉沙器采用离心分离技术；所述脱水设备为带式压滤脱水机或板框压滤脱水机。
10.一种矿山酸性废水处理设备，其特征在于，所述处理系统用于所述权利要求1-9中任一项所述的矿山酸性废水处理方法，所述处理系统包括第一调节池(1)、接触氧化池(2)、反应池(3)、第二调节池(4)、高效沉淀池(5)、旋流沉沙器(6)、第三调节池(7)、锰砂床(8)、污泥浓缩池(9)和污泥脱水设备(10)，所述第一调节池、接触氧化池、反应池、第二调节池、高效沉淀池、第三调节池和锰砂床依次连通，所述锰砂床的反冲洗废水口与所述反应池连通，所述高效沉淀池的污泥出口与所述旋流沉沙器的进口连通，所述旋流沉沙器、污泥浓缩池和污泥脱水设备依次连通，所述旋流沉沙器的出砂口与所述高效沉淀池的进水口连通，所述旋流沉沙器的污泥出口与所述污泥浓缩池的进口连通，所述污泥浓缩池的出口与所述污泥脱水设备的进口连通，所述污泥浓缩池以及所述污泥脱水设备的出水口均与所述第三调节池连通，所述污泥脱水设备的出口用于排出干化污泥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿山酸性废水处理方法，以解决背景技术中提出的传统的化学沉淀法去除率较低、处理出水指标较高、同时工艺环节可能造成二次污染，而且大部分化学沉淀工艺除去最终出水以及干化后污泥外的其他各环节产生的水的处置较为粗犷，易导致出水指标进一步提高，无法满足日益严苛的“绿色矿山”建设发展要求等问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种矿山酸性废水处理方法，包括如下步骤：
步骤S1、水质调节与化学混凝：将矿山酸性废水收集后用泵泵入带有机械搅拌装置的第一调节池，向所述第一调节池投加碱性化学药剂并搅拌，将所述第一调节池内水体的pH值调节至8-9，在所述第一调节池的出口处投加混凝剂；
步骤S2、接触氧化除锰：从第一调节池出口处流出的水体自流进入带有曝气装置的接触氧化池，通过所述接触氧化池曝气使得水体发生接触氧化反应，在所述接触氧化池的出口处投加絮凝剂；
步骤S3、重金属捕捉反应：经过接触氧化反应处理后的水体从所述接触氧化池的出口流出以后，通过管道提升泵泵送至带有机械搅拌装置的反应池，在所述反应池的进水口投加重金属捕捉剂；
步骤S4、水质调节与再次混凝：经反应池反应后的水体从所述反应池的出口自流进入带有机械搅拌装置的第二调节池，向所述第二调节池投加碱性化学药剂并搅拌，将所述第二调节池内水体的pH值调节至10-11，在所述第二调节池的出口处投加混凝剂、砂；
步骤S5、高效沉淀：从所述第二调节池的出口处流出的水体自流进带有机械搅拌装置及沉淀区的高效沉淀池，在所述高效沉淀池的进水端投加絮凝剂，水体与絮凝剂充分搅拌后进入所述沉淀区进行泥水分离；经泥水分离后得到的水体和污泥分别按步骤A和B进行后续处理；
所述处理步骤A包括以下具体步骤：
步骤A.1、水质调节：经所述高效沉淀池泥水分离后的水体从所述高效沉淀池的出口流出后，通过管道提升泵泵送至带有机械搅拌装置的第三调节池，向所述第三调节池投加酸性化学药剂并搅拌，将所述第三调节池内水体的pH值调节至7-8；
步骤A.2、锰砂过滤：从第三调节池出口处流出的水体经过增压泵泵送至带有平衡布水装置的锰砂床，经所述锰砂床过滤后达标水体的一部分自锰砂床底部出水口排放或进行回用，另一部分作为反洗废水通过管道泵泵送至所述反应池；
所述步骤B包括以下具体步骤：
步骤B.1、高效沉淀池污泥处置：所述高效沉淀池内的污泥经过回流泵旁通管道输送至旋流沉沙器进行泥砂分离，分离出的砂回流至所述高效沉淀池进水口循环使用，分离出的污泥则排放至污泥浓缩池；
步骤B.2、污泥浓缩：通过添加药剂以及自然静置使所述污泥浓缩池的污泥进行浓缩，所述污泥浓缩池内上清液经管道泵泵送至所述第三调节池；
步骤B.3、污泥脱水干化：所述污泥浓缩池内浓缩后的污泥经过螺杆泵泵送至污泥脱水设备进行压榨脱水，且脱水干化后的污泥在所述污泥脱水设备中贮存一段时间，使污泥进一步脱水干化，脱水过程的压榨水以及贮存过程的离析水将经过管道泵泵送至所述第三调节池。
进一步的，经过长时间运行后，所述反应池的底部会产生污泥，利用吸泥装置将所述反应池内的污泥通过管道排放至所述污泥浓缩池。
进一步的，所述矿山酸性废水的pH值为2-5，所述矿山酸性废水中：SS≤500mg/L，总铁浓度为10-40mg/L，总锰浓度为10-45mg/L，总铜浓度为10-20mg/L，总锌浓度为7-15mg/L，总镉浓度为0.1-0.5mg/L。
进一步的，所述碱性化学药剂为石灰、氢氧化钠或复合碱中的任意一种；所述混凝剂为聚合氯化铝、硫酸铝、聚合氯化铁或三氯化铁中的任意一种；所述机械搅拌装置为搅拌机，所述搅拌机的搅拌转速为200-300r/min。
进一步的，所述重金属捕捉剂为硫化钠；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺或聚乙烯亚胺中的任意一种；所述酸性化学药剂为硫酸、盐酸或硝酸中的任意一种。
进一步的，所述砂为石榴石砂、石英砂或金刚砂比重较大且含泥量较低的砂中的任意一种；所述砂的筛选粒径为80-120目，含泥量≤0.1％，含水量≤0.2％。
进一步的，所述锰砂床为由多个密封设置的锰砂罐通过布水装置并联形成的矩阵式锰砂过滤床，所述锰砂罐包括胶囊形结构的罐体，所述罐体由耐腐蚀玻璃钢制成，所述罐体上设有罐体进水口、反冲洗污水排放口以及过滤出水口，所述罐体内从上至下依次设置有细粒径锰砂、中粒径锰砂和中粒径锰砂；单个所述锰砂罐的额定压力为0.4Mpa，额定容积为2-3m3，额定处理量为10-15m3/h。
进一步的，所述布水装置为锥形结构，所述布水装置的外壳由耐腐蚀金属材质制成，所述外壳的额定承压1.0Mpa，所述外壳上包含一个布水进水口以及与所述锰砂罐的数量相当的布水口，所述布水口末端设置球阀，并在所述球阀与所述布水口之间设压力传感器。
进一步的，所述曝气装置为微孔曝气盘或膜片管式曝气器；所述旋流沉沙器采用离心分离技术；所述脱水设备为带式压滤脱水机或板框压滤脱水机。
本发明还提供一种矿山酸性废水处理设备，所述处理系统用于上述的矿山酸性废水处理方法，所述处理系统包括第一调节池、接触氧化池、反应池、第二调节池、高效沉淀池、旋流沉沙器、第三调节池、锰砂床、污泥浓缩池和污泥脱水设备，所述第一调节池、接触氧化池、反应池、第二调节池、高效沉淀池、第三调节池和锰砂床依次连通，所述锰砂床的反冲洗废水口与所述反应池连通，所述高效沉淀池的污泥出口与所述旋流沉沙器的进口连通，所述旋流沉沙器、污泥浓缩池和污泥脱水设备依次连通，所述旋流沉沙器的出砂口与所述高效沉淀池的进水口连通，所述旋流沉沙器的污泥出口与所述污泥浓缩池的进口连通，所述污泥浓缩池的出口与所述污泥脱水设备的进口连通，所述污泥浓缩池以及所述污泥脱水设备的出水口均与所述第三调节池连通，所述污泥脱水设备的出口用于排出干化污泥。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)、本发明的矿山酸性废水处理方法，重金属去除率较高、处理出水指标较低、几乎无二次污染。该矿山酸性废水处理方法的各工艺环节产生的污水均采用精准处置，根据产生环节以及污水性质回流至各个对应工艺环节，进水指标不会因为各工艺环节污水的混入导致污染物积聚而影响到最终出水指标，极大的提升了工艺运行稳定性。
(2)、本发明的矿山酸性废水处理方法的沉淀效果好，且通过设置锰砂床过滤，全面杜绝了处理出水因各种原因出现的“跑泥”而导致的超标情况，同时进一步提升铁锰重金属的去除率。
(3)、经本发明方法处理后的出水能满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水标准，实现矿山酸性废水的无害化处理。
(4)、本发明的矿山酸性废水处理设备一体化程度高，可随着矿山采矿规模的变化随时进行转移。
（发明人：言海燕;曹文娟;胡娜;陈亚利;曾智威;彭维强;郭小斌）
