申请日2015.09.24
公开(公告)日2015.12.02
IPC分类号C02F3/28; C02F3/34
摘要
本发明涉及一种酸性矿井废水的治理装置，治理装置整体呈长方体状槽体，沿槽体长度方向依次设置布水区、微生物微电池预处理区、活性介质反应区、过滤区、出水区，槽体上部密封，各区之间设置有孔板。本发明治理装置采用三维微生物燃料微电池与固载硫酸盐还原菌活性介质结合的可渗透反应床，能保证硫酸盐还原菌生长的碳源供给和保持适宜的pH环境，消除反应产物H2S浓度和重金属离子对其的抑制，提高硫酸盐还原菌活性，使SRB处理硫酸根和重金属效果得到进一步强化，并有效提高可渗透反应床原位治理抗负荷波动性能，减少硫酸盐还原菌菌体流失，厌氧、无膜、无导线结构的三维微生物燃料微电池延长了电池的使用寿命。
摘要附图
权利要求书
1.一种酸性矿井废水的治理装置，整体呈长方体状槽体，沿槽体长度方向依次设置布水区、微生物微电池预处理区、活性介质反应区、过滤区、出水区，槽体上部密封，各区之间设置有孔板。
2.如权利要求1所述的治理装置，其特征在于：微生物微电池预处理区、活性介质反应区、过滤区的体积比为2：6：1;所述孔板开孔率为70-80%。
3.如权利要求1所述的治理装置，其特征在于：所述微生物微电池预处理区填充介质为活性炭颗粒、厌氧活性污泥和固定有硫酸盐还原菌的活性小球的混合物，三种介质均匀混合构成微生物微电池;活性炭颗粒和厌氧活性污泥构成微生物微电池的阳极，活性炭颗粒和厌氧活性污泥的质量比为1:2，固定有硫酸盐还原菌的活性小球构成微生物微电池的阴极，生物阴极和阳极体积比为1:10;所述微生物微电池无膜、无导线，阴极和阳极均匀混合呈多点接触的三维结构。
4.如权利要求3所述的治理装置，其特征在于：所述活性炭颗粒粒径3-5mm，比表面积500-900m2/g，厌氧活性污泥中悬浮污泥固体浓度10-15g/L，固定有硫酸盐还原菌的活性小球粒径3-5mm。
5.如权利要求3所述的治理装置，其特征在于：
固定有硫酸盐还原菌的活性小球的制备方法为：
A、制备硫酸盐还原菌菌液：将硫酸盐还原菌液态培养至稳定期，离心浓缩菌液使菌液中硫酸盐还原菌浓度为2×107～3×107个/mL;
B、用活性炭粉末吸附硫酸盐还原菌：将活性炭粉末加入到硫酸盐还原菌菌液中，密封静置吸附菌液至吸附饱和，制得含活性炭粉末菌液;
C、制备混合溶液：聚乙烯醇用纯水浸泡24h，水浴加热搅拌溶解后依次加入海藻酸钠、二氧化硅、碳酸钙，搅拌至全溶后冷却，水、聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅、碳酸钙的质量比为900：100：10：30：3，搅拌至全溶后冷却到35℃-40℃;
D、将混合溶液缓慢加入含活性炭粉末菌液中，搅拌均匀，制得混合悬液，混合溶液与含活性炭粉末菌液体积比为10:4，将混合悬液滴加至含质量百分含量为2%CaCl2的饱和硼酸溶液中，固化成球交联24h以上，然后用0.9%的生理盐水洗涤，制得固定有硫酸盐还原菌的活性小球。
6.如权利要求5所述的治理装置，其特征在于：所述步骤B中活性炭粉末粒径55.5-74μm、比表面积3500m2/g，活性炭粉末在硫酸盐还原菌菌液中的浓度为90g/L;所述吸附菌液的时间为30min以上;所述步骤C中水浴加热温度为90℃。
7.如权利要求1所述的治理装置，其特征在于：所述活性介质反应区的填充介质为固载硫酸盐还原菌的玉米芯和陶粒的混合物，固载硫酸盐还原菌玉米芯和陶粒的质量比为1：7.5;陶粒粒径3-5mm;玉米芯粒径3-8mm。
8.如权利要求7所述的治理装置，其特征在于：
所述固载硫酸盐还原菌玉米芯制备方法为：
玉米芯破碎、过筛、灭菌为固态发酵载体;
固载前取4℃低温保存的硫酸盐还原菌菌种复活，将硫酸盐还原菌35℃液态培养至对数期;将对数期的硫酸盐还原菌菌液加入到培养基中，硫酸盐还原菌菌液与培养基体积比为1:5，按含硫酸盐还原菌菌液的培养基与玉米芯(含水率10%)质量比2：1，将含硫酸盐还原菌菌液的培养基喷洒入处理后的玉米芯中拌匀，控制初始含水率为70%，将接种后的玉米芯装袋，抽真空、充入氮气后，35℃±2℃厌氧固态发酵4天得固载硫酸盐还原菌玉米芯，4℃密封保存，用时开封。
9.如权利要求1所述的治理装置，其特征在于：所述过滤区填充介质为石英砂和细陶粒混合物，石英砂和细陶粒的体积比为1:2，石英砂和细陶粒的粒径分别为1-5mm、1-3mm。
10.如权利要求1所述的治理装置，其特征在于：所述微生物微电池反应区顶部设置有布泥管，微生物微电池反应区底部设置有出泥口。
说明书
一种酸性矿井废水的治理装置
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种酸性矿井废水的治理装置。
背景技术
酸性重金属矿井废水(AcidicMineDrainage,简称AMD)污染是一个世界性的问题，AMD 中含有高浓度的硫酸盐和可溶性的重金属离子，同时pH低、酸度大。因此一旦排放将会对 河流及其生物产生严重影响，甚至会污染地下水体。一旦污染发生将很难治理。
现有技术“201410081974.7一种酸性矿井废水的治理装置”中公开一种酸性矿井废水的 治理装置，该装置包括基于微生物电池的可渗透反应井，反应井底部铺设布水集水层，中部 为混合填料生化反应与微生物燃料电池区，微生物燃料电池与反应井以同心圆结构布置，微 生物燃料电池阴极由金属丝网支撑的碳布围成的筒状体构成，筒状体与反应井壁之间填充固 载硫酸盐还原菌的生物质及大陶粒的混合填料，筒状体内部填充生活污水厂活性污泥作为阳 极区，碳棒作为阳极插入污泥中，反应井上部铺设泌水过滤层，阴阳两极均用导线导出，外 接电阻构成一个完整的电回路。该装置以硫酸盐还原菌为生物阴极，可以有效调节酸性矿山 废水pH值，去除重金属离子，达标排放。但该微生物燃料电池采用碳布吸附硫酸盐还原菌 生物阴极，硫酸盐还原菌易随水流流失，易受进水水质冲击;导线易被腐蚀，与阴阳两极接 触不良，而影响处理系统的稳定性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种酸性矿井废水的治理装置。本发明治理装置采用 三维微生物燃料微电池与固载硫酸盐还原菌活性介质结合的可渗透反应床，能保证硫酸盐还 原菌生长的碳源供给和保持适宜的pH环境，消除反应产物H2S浓度和重金属离子对其的抑制， 提高硫酸盐还原菌活性，使SRB处理硫酸根和重金属效果得到进一步强化，并有效提高可渗 透反应床原位治理抗负荷波动性能，减少硫酸盐还原菌菌体流失，厌氧、无膜、无导线结构 的三维微生物燃料微电池延长了电池的使用寿命。
本发明采用的技术方案是：
一种酸性矿井废水的治理装置，整体呈长方体状槽体，沿槽体长度方向依次设置布水区、 微生物微电池预处理区、活性介质反应区、过滤区、出水区，槽体上部密封，各区之间设置 有孔板，孔板开孔率为70-80%;微生物微电池预处理区、活性介质反应区、过滤区的体积比 为2：6：1;槽体四周还可以设置保温层;
所述微生物微电池预处理区填充介质为活性炭颗粒、厌氧活性污泥和固定有硫酸盐还原 菌的活性小球的混合物，三种介质均匀混合构成微生物微电池;活性炭颗粒和厌氧活性污泥 构成微生物微电池的阳极，活性炭颗粒和厌氧活性污泥的质量比为1:2，固定有硫酸盐还原菌 的活性小球构成微生物微电池的阴极，生物阴极和阳极体积比为1:10;所述微生物微电池无 膜、无导线，阴极和阳极均匀混合呈多点接触的三维结构;
所述活性炭颗粒粒径3-5mm，比表面积500-900m2/g，厌氧活性污泥中悬浮污泥固体浓度 10-15g/L，固定有硫酸盐还原菌的活性小球粒径3-5mm;
固定有硫酸盐还原菌的活性小球的制备方法为：
A、制备硫酸盐还原菌菌液：将硫酸盐还原菌液态培养至稳定期，离心浓缩菌液中硫酸 盐还原菌浓度至2×107～3×107个/mL;
B、用活性炭粉末吸附硫酸盐还原菌：将活性炭粉末加入到硫酸盐还原菌菌液中，密封 静置至吸附饱和，制得含活性炭粉末菌液;
C、制备混合溶液：聚乙烯醇用纯水浸泡24h，水浴加热搅拌溶解后依次加入海藻酸钠、 二氧化硅、碳酸钙，水、聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅、碳酸钙的质量比为900：100：10： 30：3;搅拌至全溶后冷却到35-40℃。
D、将混合溶液缓慢加入含活性炭粉末菌液中，搅拌均匀，制得混合悬液，混合溶液与 含活性炭粉末菌液体积比为10:4，将混合悬液滴加至含质量百分含量为2%CaCl2的饱和硼酸 溶液中，固化成球交联24h以上，然后用0.9%的生理盐水洗涤，制得生物阴极。
所述步骤B中活性炭粉末粒径55.5-74μm、比表面积3500m2/g，活性炭粉末在硫酸盐还 原菌菌液中的浓度为90g/L;所述吸附菌液的时间为30min以上;
所述步骤C中水浴加热温度为90℃;
所述活性介质反应区的填充介质为固载硫酸盐还原菌的玉米芯和陶粒的混合物，固载硫 酸盐还原菌玉米芯和陶粒的质量比为1：7.5;陶粒粒径3-5mm;玉米芯粒径3-8mm。
固载硫酸盐还原菌玉米芯制备方法为：
玉米芯破碎、过筛、灭菌为固态发酵载体;
固载前取4℃低温保存的硫酸盐还原菌菌种复活，将硫酸盐还原菌35℃液态培养至对数 期;将对数期的硫酸盐还原菌菌液加入到培养基中，硫酸盐还原菌菌液与培养基体积比为1:5， 按含硫酸盐还原菌菌液的培养基与玉米芯(含水率10%)质量比2：1，将含硫酸盐还原菌菌 液的培养基喷洒入处理后的玉米芯中拌匀，控制初始含水率为70%，将接种后的玉米芯装袋， 抽真空、充入氮气后，35℃±2℃厌氧固态发酵4天得固载硫酸盐还原菌玉米芯，4℃密封 保存，用时开封。
所述过滤区填充介质为石英砂和细陶粒混合物，石英砂和细陶粒的体积比为1:2，石英砂 和细陶粒的粒径分别为1-5mm、1-3mm;
所述微生物微电池预处理区顶部设置有布泥管，用于定期补充活性厌氧污泥，微生物微 电池预处理区底部设置有出泥口，用于定期排出反应后的活性厌氧污泥;
具体应用时，在地下水污染羽状体下游与地下水流相垂直向开挖沟槽，根据地下水污染 羽状体实际情况设收水斗或布水板，沿水流方向设微生物微电池预处理区-活性介质反应区- 过滤区，各区按设计长度采用隔板定容，三区同步进行填充，逐步提升隔板，微生物微电池 预处理区预留布泥管和排泥口，预埋pH计在线检测探头，下游预留检测采样井。用槽盖或 土壤密封反应槽，微生物微电池系统运行需定期置换污泥，由排泥口排出反应后的活性污泥， 由布泥管加入新鲜城市生活污水厂厌氧活性污泥，保证微生物微电池系统正常运行。
