申请日2016.11.08
公开(公告)日2017.06.06
IPC分类号C02F9/14; C02F103/10; C02F101/20
摘要
本实用新型公开了一种去除煤矿酸性废水中总铁和亚铁的装置，属于煤矿废水处理装置;旨在提供一种集物理、化学、生物和微生物技术为一体的煤矿酸性废水处理装置。包括由废水池、曝气装置、氧化沉淀装置、生物反应装置;曝气装置由曝气槽(2)、梯级浅水氧化沉淀池(13)构成，氧化沉淀装置由一级氧化沉淀池(12)、二级氧化沉淀池(11)构成，生物反应装置由一级生物反应池(10)、二级生物反应池(9)构成;各生物反应池中有半挡水墙(5)、悬空挡水墙(6)、第一秸秆层(20)、有机肥层(19)、第二秸秆层(18)、青石层(17)和水生植物(7)。本实用新型无电力设备，操作简单、维护方便、运行费用低;是一种煤矿废水处理装置。
权利要求书
1.一种去除煤矿酸性废水中总铁和亚铁的装置，包括由高到低依次连通的废水池、曝气装置、氧化沉淀装置、生物反应装置;其特征在于：
所述曝气装置由与废水池(1)连通且向下倾斜布置的曝气槽(2)、位于该曝气槽出口下方的导水渠(15)、与该导水渠出水口连通的梯级浅水氧化沉淀池(13)构成，曝气槽(2)的槽底呈等腰三角形结构;
所述氧化沉淀装置由与梯级浅水氧化沉淀池(13)出水口依次连通的一级氧化沉淀池(12)、二级氧化沉淀池(11)构成，所述两级氧化沉淀池中垂直固定有间隔分布的半挡水墙(5)和悬空挡水墙(6);
所述生物反应装置由与二级氧化沉淀池(11)出水口依次连通的一级生物反应池(10)、二级生物反应池(9)构成;所述各级生物反应池中也垂直固定有间隔分布的半挡水墙(5)和悬空挡水墙(6)，所述各级生物反应池的池底自下而上依次铺垫有第一秸秆层(20)、有机肥层(19)、第二秸秆层(18)、青石层(17);各级生物反应池的水面有种植在浮床上的水生植物(7)。
2.根据权利要求1所述的去除煤矿酸性废水中总铁和亚铁的装置，其特征在于：曝气槽(2)的槽底中心线附近向上隆起而形成中间高、两边低的拱形结构。
3.根据权利要求1所述的去除煤矿酸性废水中总铁和亚铁的装置，其特征在于：梯级浅水氧化沉淀池(13)中有将其分隔为多个沉淀槽的多块隔板(14)，各隔板(14)的高度沿水流方向逐级降低。
4.根据权利要求3所述的去除煤矿酸性废水中总铁和亚铁的装置，其特征在于：各隔板(14)上固定有将两相邻所述沉淀槽连通的过水管(16)，相邻过水管(16)交错布置。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的去除煤矿酸性废水中总铁和亚铁的装置，其特征在于：曝气槽(2)和梯级浅水氧化沉淀池(13)中均铺垫有防嗮网(21)。
6.根据权利要求1～4中任意一项所述的去除煤矿酸性废水中总铁和亚铁的装置，其特征在于：所述各级氧化沉淀池的进水口、出水口以及所述各级生物反应池的进水口、出水口沿水流方向交错布置。
7.根据权利要求1～4中任意一项所述的去除煤矿酸性废水中总铁和亚铁的装置，其特征在于：二级生物反应池(9)的出水口与缓冲池(8)连通;该缓冲池中有悬空挡水墙(6)，其水面的浮床上种植有水生植物(7)。
说明书
去除煤矿酸性废水中总铁和亚铁的装置
技术领域
本实用新型涉及一种废水处理装置，尤其涉及一种可去除煤矿酸性废水中总铁和亚铁的装置;属于环保设施。
背景技术
煤矿酸性废水是煤中FeS2等硫化物在氧气、水和微生物等的共同作用下，发生氧化、淋滤等一系列物理、化学和生物反应,形成的富含Fe等毒害元素且低pH的酸性污染水体。“黄水”横流一直是采煤区废水治理的难题。
目前，煤矿酸性废水的修复治理大多采用石灰中和沉淀等常规的物理和化学治理方法。该方法是向酸性废水中施加石灰或工业碱，产生中和反应，提高废水的pH值，并使废水中有害金属离子沉淀;不仅需要较大的场地和电力设备，而且治理所需的原材料、运行费用和维修等成本高，治理效果持续性差。一旦停止施加石灰或电力供应，治理效果急剧下降;另外，运行过程中还产生大量废水泥浆，影响后续处理效果。因此，从技术经济角度论证分析，石灰中和的传统修复治理方法，不能从根本上解决煤矿酸性废水的环境污染问题，不适合煤矿区，特别是废弃无主煤矿区酸性废水的治理，迫切需要寻求开发新的、经济有效、环境友好的治理技术。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型旨在提供一种集物理沉淀、化学氧化、生物吸收与吸附、微生物还原等技术为一体的去除煤矿酸性废水中总铁和亚铁的装置，以达到有效降低煤矿酸性废水中的Fe、提升水体pH，改善水质的目的。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：它包括由高到低依次连通的废水池、曝气装置、氧化沉淀装置、生物反应装置;其中：所述曝气装置由与废水池连通且向下倾斜布置的曝气槽、位于该曝气槽出口下方的导水渠、与该导水渠出水口连通的梯级浅水氧化沉淀池构成，曝气槽的槽底呈等腰三角形结构;所述氧化沉淀装置由与梯级浅水氧化沉淀池出水口依次连通的一级氧化沉淀池、二级氧化沉淀池构成，所述两级氧化沉淀池中垂直固定有间隔分布的半挡水墙和悬空挡水墙;所述生物反应装置由与二级氧化沉淀池出水口依次连通的一级生物反应池、二级生物反应池构成;所述各级生物反应池中也垂直固定有间隔分布的半挡水墙和悬空挡水墙，所述各级生物反应池的池底自下而上依次铺垫有第一秸秆层、有机肥层、第二秸秆层、青石层;各级生物反应池的水面有种植在浮床上的水生植物。
曝气槽的槽底中心线附近向上隆起而形成中间高、两边低的拱形结构;梯级浅水氧化沉淀池中有将其分隔为多个沉淀槽的多块隔板，各隔板的高度沿水流方向逐级降低;各隔板上固定有将两相邻所述沉淀槽连通的过水管，相邻过水管交错布置;曝气槽和梯级浅水氧化沉淀池中均铺垫有防嗮网;所述各级氧化沉淀池的进水口、出水口以及所述各级生物反应池的进水口、出水口沿水流方向交错布置;二级生物反应池的出水口与缓冲池连通;该缓冲池中有悬空挡水墙，其水面的浮床上种植有水生植物。
与现有技术比较，本实用新型由于采用了上述技术方案，将曝气装置、氧化沉淀装置、生物反应装置有机的结合起来，充分利用了物理絮凝沉淀、化学氧化、生物吸收与吸附、微生物还原矿化等机制，因此可有效去除煤矿废水中的总铁和亚铁，并提升水体pH。本实用新型具有结构简单、水质改善效果明显、维护管理简单方便、运行费用低、产生的淤泥少等优点。具体分析如下：
1)由于采用了槽底呈等腰三角形结构、且槽底中心线附近向上隆起的曝气槽，因此能使水体平铺;扩大了水体与空气的接触面，从而可促进水体中Fe2+氧化为Fe3+，而形成Fe(OH)3胶体;由于在曝气槽中铺设有聚丙烯材质遮阳网，因此可为Fe(OH)3胶体提供更多的絮凝体，便于其沉淀结壳。
2)梯级浅水氧化沉淀池既可进一步增加水体曝气、又能使水体中较大颗粒物沉淀。
3)由于在氧化沉淀装置的两级氧化沉淀池中以及在生物反应装置两级生物反应池中设置若干间隔分布的半挡水墙和悬空挡水墙，并使得各池体的进水口、出水口错位分布，因此大大延长了水体在池中的滞留时间，可有效地阻隔水体中的Fe(OH)3胶体进入下一级沉淀池，进一步提升了絮凝体的去除效果。
4)由于在各级生物反应池中铺垫了青石、秸秆和有机肥，因此不仅可通过有机肥和秸秆分解产生OH-以及青石本身所含有的碳酸盐组分来中和水体酸性、避免pH值进一步下降，而且还可利用有机肥和秸秆自身的吸附作用降低水体中的Fe;此外，由于在铺设于水面的浮床上栽种了水生耐酸植物(宽叶香蒲)，因此水生植物的根部组织及其分泌物又能吸附水体中的部分Fe，进一步降低了水体中的Fe含量。更为重要的是，覆盖在生物反应池水体表面的浮床降低了水体中的氧气浓度，形成一个相对的还原环境;特别是在池底附近，在有机肥和秸秆养分供给下，促进了水体中还原性微生物繁殖，从而促使Fe3+还原为Fe2+，并与水体中还原态S2-形成FeS沉淀。另外，设置在生物池中的半挡水墙和悬空墙可控制水流方向，使水体必须通过池底的还原环境，通过还原性微生物作用使溶解态Fe有效矿化进而沉淀，进一步降低水体中的Fe。
5)缓冲池可进一步沉淀水体颗粒物质，使水体更为清澈。
6)由于整套装置利用自然落差来驱动水体流动，因此无需电力设备;具有操作简单、日常管理和后续维护方便、运行费用和投资成本低等优点。
