公布日：2023.04.28
申请日：2022.10.26
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C22B47/00(2006.01)I;C22B7/00(2006.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F103/10(2006.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F1/58(2023.01)N
摘要
本发明公开了一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统及方法，属于环境工程技术领域，其系统包括铁回收单元、锰回收单元和深度处理单元，所述铁回收单元与所述锰回收单元连接，所述锰回收单元与所述深度处理单元连接；通过矿山废水的处理，低成本生产出氢氧化铁和氢氧化锰，不仅将废水变废为宝和减少二次污染，而且保护了生态环境，具有运行费用低、处理效率高、出水稳定、操作简单、工艺设备要求低等特点，而且得到的氢氧化铁和氢氧化锰结晶细小、颗粒柔软、较易研磨，可以用作重金属治理药剂、水处理药剂、矿物涂料以及其它铁锰相关制剂的原料，与现有技术比较起来本发明可回收获得氢氧化铁和氢氧化锰，同时处理了矿涌水的污染问题。
权利要求书
1.一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：包括铁回收单元、锰回收单元和深度处理单元，所述铁回收单元与所述锰回收单元连接，所述锰回收单元与所述深度处理单元连接。
2.根据权利要求1所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所述铁回收单元包括调节池，所述调节池与离子反应器连通，所述离子反应器与第一污泥暂存池连通，所述第一污泥暂存池还与所述调节池连通。
3.根据权利要求2所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所述离子反应器内安装有反应组件，所述反应组件包括吸附结晶填料、支架和连接装置，所述吸附结晶填料的直径为150mm。
4.根据权利要求2所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所述锰回收单元包括泥水分离器，所述泥水分离器与所述离子反应器连通，所述泥水分离器还与第二污泥暂存池连通，所述第二污泥暂存池与所述调节池连通。
5.根据权利要求4所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所述泥水分离器包括池体和分离模块，所述分离模块包括过滤布料、支架和连接件，所述过滤布料的孔径为5000-8000目。
6.根据权利要求4所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所述深度处理单元包括一级深床离子交换反应器和二级深床离子交换反应器，所述一级深床离子交换反应器与所述泥水分离器连通，所述二级深床离子交换反应器与所述一级深床离子交换反应器连通，所述一级深床离子交换反应器和所述二级深床离子交换反应器内均设有反应填料模块。
7.一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.将需要处理的酸性矿山废水通过管渠引至调节池，常温下加入调节药剂并搅拌混合，调节pH至4.0-5.0；S2.将调节后的废水引入离子反应器，经离子反应器的诱导结晶反应，使Fe3+形成氢氧化铁结晶沉淀物，反应时间为3-4h，上清液流入泥水分离器，沉淀物进入第一污泥暂存池；S3.废水进入泥水分离器前端将pH调节至9.0，形成锰的氢氧化物沉淀，通过分离模块去除沉淀颗粒物，沉淀分离时间为2-3h，上清液流入一级深床离子交换反应器，沉淀物进入第二污泥暂存池；S4.废水进入一级深床离子交换反应器与反应填料模块接触后发生中和、离子交换作用，调节废水pH和进一步去除废水中铁、锰金属离子，控制反应时间不低于3h；S5.废水进入二级深床离子交换反应器与反应填料模块接触后发生催化氧化、过滤、吸附作用，进一步去除废水中其它金属离子，控制反应时间不低于4h；S6.二级深床离子交换反应器出水通过管渠排入受纳水体。
8.根据权利要求7所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理方法，其特征在于：所述调节药剂采用氢氧化钠、氢氧化钙或氧化剂。
9.根据权利要求7所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理方法，其特征在于：所述反应填料模块中元素构成为Ca、Mn、Si、Fe、S、Mg、O或Fe、Mn、Si、Al、O、H或Si、Fe、Al、Ca、O。
10.根据权利要求7所述的可资源化的深床离子酸性矿山废水处理方法，其特征在于：还包括：S7.将第一污泥暂存池和第一污泥暂存池中的泥水混合物通过滤布过滤，上清液回流至调节池，底泥自然沉淀于池底停留24h后将其抽出置入脱水机，脱水后分别形成含水率80％的氢氧化铁沉淀物和氢氧化锰沉淀物；经过进一步的晾晒后得到含水率50％-60％的氢氧化铁和氢氧化锰，并进行粉碎、装袋形成袋装的氢氧化铁粉剂和氢氧化锰粉剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统及方法，以解决上述现有酸性矿山废水处理运行成本高、难以维持稳定处理达标的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理系统，包括铁回收单元、锰回收单元和深度处理单元，所述铁回收单元与所述锰回收单元连接，所述锰回收单元与所述深度处理单元连接。
优选地，所述铁回收单元包括调节池，所述调节池与离子反应器连通，所述离子反应器与第一污泥暂存池连通，所述第一污泥暂存池还与所述调节池连通。
优选地，所述离子反应器内安装有反应组件，所述反应组件包括吸附结晶填料、支架和连接装置，所述吸附结晶填料的直径为150mm。
优选地，所述锰回收单元包括泥水分离器，所述泥水分离器与所述离子反应器连通，所述泥水分离器还与第二污泥暂存池连通，所述第二污泥暂存池与所述调节池连通。
优选地，所述泥水分离器包括池体和分离模块，所述分离模块包括过滤布料、支架和连接件，所述过滤布料的孔径为5000-8000目。
优选地，所述深度处理单元包括一级深床离子交换反应器和二级深床离子交换反应器，所述一级深床离子交换反应器与所述泥水分离器连通，所述二级深床离子交换反应器与所述一级深床离子交换反应器连通，所述一级深床离子交换反应器和所述二级深床离子交换反应器内均设有反应填料模块。
本发明还提供一种可资源化的深床离子酸性矿山废水处理方法，包括以下步骤：
S1.将需要处理的酸性矿山废水通过管渠引至调节池，常温下加入调节药剂并搅拌混合，调节pH至4.0-5.0；
S2.将调节后的废水引入离子反应器，经离子反应器的诱导结晶反应，使Fe3+形成氢氧化铁结晶沉淀物，反应时间为3-4h，上清液流入泥水分离器，沉淀物进入第一污泥暂存池；
S3.废水进入泥水分离器前端将pH调节至9.0，形成锰的氢氧化物沉淀，通过分离模块去除沉淀颗粒物，沉淀分离时间为2-3h，上清液流入一级深床离子交换反应器，沉淀物进入第二污泥暂存池；
S4.废水进入一级深床离子交换反应器与反应填料模块接触后发生中和、离子交换作用，调节废水pH和进一步去除废水中铁、锰金属离子，控制反应时间不低于3h；
S5.废水进入二级深床离子交换反应器与反应填料模块接触后发生催化氧化、过滤、吸附作用，进一步去除废水中其它金属离子，控制反应时间不低于4h；
S6.二级深床离子交换反应器出水通过管渠排入受纳水体。
优选地，所述调节药剂采用氢氧化钠、氢氧化钙或氧化剂。
优选地，所述反应填料模块中元素构成为Ca、Mn、Si、Fe、S、Mg、O或Fe、Mn、Si、Al、O、H或Si、Fe、Al、Ca、O。
优选地，还包括：
S7.将第一污泥暂存池和第一污泥暂存池中的泥水混合物通过滤布过滤，上清液回流至调节池，底泥自然沉淀于池底停留24h后将其抽出置入脱水机，脱水后分别形成含水率80％的氢氧化铁沉淀物和氢氧化锰沉淀物；经过进一步的晾晒后得到含水率50％-60％的氢氧化铁和氢氧化锰，并进行粉碎、装袋形成袋装的氢氧化铁粉剂和氢氧化锰粉剂。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
现有矿山废水的处理，尤其是关闭金属矿山废水的处理，主要问题在于添加大量中和药剂，产生大量污泥需要处置，使废水处理运营成本大大增加。同时废水中含有大量铁锰离子，常规处理无法对其进行有效利用，造成了资源的浪费。
针对现有矿山废水处理技术中存在的问题，本发明提出了一种处理酸性矿山废水的新方法，通过加入碱液调节pH、氧化剂氧化、沉淀过滤后滤饼风干，对铁锰进行沉淀回收，可以有效降低废水处理的运营成本。回收铁锰之后的废水金属离子含量降低，pH得到调节，减少了污泥产生量，在后续处理中成本也得到了大幅降低。
本发明的目的是通过矿山废水的处理，低成本生产出氢氧化铁和氢氧化锰，不仅将废水变废为宝和减少二次污染，而且保护了生态环境。该方法具有运行费用低、处理效率高、出水稳定、操作简单、工艺设备要求低等特点，而且得到的氢氧化铁和氢氧化锰结晶细小、颗粒柔软、较易研磨，可以用作重金属治理药剂、水处理药剂、矿物涂料以及其它铁锰相关制剂的原料。与现有技术比较起来本发明可回收获得氢氧化铁和氢氧化锰，同时处理了矿涌水的污染问题。
（发明人：肖伟;马德云;杨峰;张凤英;董杰;胡军;付秋峰;刘少杰）
