申请日2015.02.15
公开(公告)日2015.05.27
IPC分类号C02F103/10; C02F9/14
摘要
本发明公开了一种酸性矿山废水处理系统，包括按照水流方向排列的石灰石沟、沉淀池和潜流堆肥湿地，所述潜流堆肥湿地包括厌氧池(2)和石灰石床(5);所述厌氧池(2)内填充堆肥(3)，厌氧池(2)与石灰石床(5)相互隔开并且厌氧池(2)的底部与石灰石床(5)相通，石灰石床(5)上覆盖一层有机基质层(6)，有机基质层(6)上种植有湿地植物(7)。本处理系统结构简单，建造成本低，经济有效，维护简单。本发明还公开了一种酸性矿山废水处理系统的处理方法，本处理方法通过定期补充或替换有机基质，系统可长期、有效地降低AMD中的酸度和重金属含量。
权利要求书
1.一种酸性矿山废水处理系统，其特征在于：包括按照水流方向排列的 石灰石沟、沉淀池和潜流堆肥湿地，所述潜流堆肥湿地包括厌氧池(2)和石 灰石床(5);所述厌氧池(2)内填充堆肥(3)，厌氧池(2)与石灰石床(5) 相互隔开并且厌氧池(2)的底部与石灰石床(5)相通，石灰石床(5)上覆 盖一层有机基质层(6)，有机基质层(6)上种植有湿地植物(7)。
2.根据权利要求1所述的一种酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所 述潜流堆肥湿地的进水口位于厌氧池(2)的顶部，潜流堆肥湿地的排水口与 有机基质层(6)位于同一高度。
3.根据权利要求1所述的一种酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所 述石灰石沟宽0.2m～1m、深0.3m～1.0m，石灰石粒径5cm～10cm。
4.根据权利要求1所述的一种酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所 述潜流堆肥湿地长5m～8m、深0.8m～1.2m，厌氧池(2)的体积占潜流 堆肥湿地总体积的比例为10%～30%，堆肥(3)为植物废料堆肥。
5.根据权利要求1所述的一种酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所 述石灰石床(5)的深度比厌氧池(2)的深度大20cm～40cm。
6.根据权利要求1所述的一种酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所 述有机基质层(6)厚10cm～20cm。
7.根据权利要求1所述的一种酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所 述湿地植物(7)为香蒲，并间套种Cd/Zn超富集植物。
8.根据权利要求7所述的一种酸性矿山废水处理系统，其特征在于：所 述Cd/Zn超富集植物为东南景天。
9.根据权利要求1所述的一种酸性矿山废水处理系统的处理方法，其特 征在于：包括如下步骤：
(1)酸性矿山废水进入石灰石沟进行中和，促进Fe、Al的氧化与水解， 实现AMD的初步净化，废水在石灰石沟中的停留时间为2～4h，当pH>5后， 废水进入沉淀池;
(2)沉淀池分离废水中的不溶性重金属，废水在沉淀池里的停留时间为 1～3h，使水中的金属沉淀物得到沉降;
(3)然后废水进入厌氧池，废水在厌氧池内垂直向下流过堆肥，堆肥对 重金属产生吸附、离子交换和有机络合作用，堆肥降解形成的厌氧环境促进 微生物的硫酸还原过程，产生碱度并使重金属以硫化物的形式沉淀;
(4)废水进入石灰石床，pH得到进一步提升，并且部分金属以碳酸盐、 氢氧化物形式沉淀;石灰石床表面的有机基质层及湿地植物对重金属产生吸 附与吸收作用;废水在厌氧池和石灰石床的总停留时间为1.5d～2.5d。
10.根据权利要求9所述的一种酸性矿山废水处理系统的处理方法，其 特征在于：所述有机基质层的成分为泥炭土和堆肥，其中堆肥的体积占 10-30%。
说明书
一种酸性矿山废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及酸性废水的净化技术，具体涉及一种酸性矿山废水处理系统 及方法。
背景技术
我国南方金属矿产资源丰富，金属矿的开采导致大量酸性矿山废水(AMD) 的产生。AMD的pH低、重金属含量高，未经处理的AMD进入周边水体，导致 水体生态退化，重金属污染扩散。受此影响，AMD污染河流水体沿岸及其灌溉 区农田土壤pH下降，重金属含量超标，使农产品产量、质量下降，并威胁人 体健康。修复AMD及其污染水体对生态环境与农业生产保护具有重要意义。
为了克服AMD的污染问题，化学中和技术是目前应用最为广泛的酸性废 水处理技术，但是此处理技术存在如下技术缺陷：需要持续地投加碱性物质， 运行、维护成本高，并产生大量富含重金属的污泥。
“被动(Passive)”处理技术具有运行、维护成本低，环境友好的特点。 AMD的处理适合采用堆肥湿地等基于有机基质的被动处理技术。但是传统堆肥 湿地是一种表面流湿地，传统堆肥湿地存在如下技术缺陷：酸性废水不能与 其底部的有机基质、碱性物质充分接触，酸度与金属的去除效率较低。
垂直流的堆肥湿地解决了传统堆肥湿地的技术问题，但是垂直流的堆肥 湿地存在如下技术缺陷：建造成本高，处理Fe、Al含量高的AMD会产生堵塞 问题，并且需要较专业的维护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供了一种酸性矿山废水处理系统，本处理 系统结构简单，建造成本低，经济有效，维护简单。
本发明还提供了一种酸性矿山废水处理系统的处理方法，本处理方法通 过定期补充或替换有机基质，系统可长期、有效地降低AMD中的酸度和重金 属含量。
本发明解决上述技术问题的方案如下：
一种酸性矿山废水处理系统，包括按照水流方向排列的石灰石沟、沉淀 池和潜流堆肥湿地，所述潜流堆肥湿地包括厌氧池(2)和石灰石床(5);所 述厌氧池(2)内填充堆肥(3)，厌氧池(2)与石灰石床(5)相互隔开并且 厌氧池(2)的底部与石灰石床(5)相通，石灰石床(5)上覆盖一层有机基 质层(6)，有机基质层(6)上种植有湿地植物(7)。
所述潜流堆肥湿地的进水口位于厌氧池(2)的顶部，潜流堆肥湿地的排 水口与有机基质层(6)位于同一高度，整个潜流堆肥湿地的水位都与石灰石 床平齐。
所述石灰石沟宽0.2m～1m、深0.3m～1.0m，长度则由水力负荷决定， 石灰石粒径5cm～10cm。沉淀池的长宽比为2～4，深0.5m～1m。
所述潜流堆肥湿地长5m～8m、深0.8m～1.2m，宽则由处理负荷决定。 厌氧池(2)的体积占潜流堆肥湿地总体积的比例为10%～30%，堆肥(3) 为植物废料堆肥。
所述石灰石床(5)的深度比厌氧池(2)的深度大20cm～40cm。
所述有机基质层(6)厚10cm～20cm。
所述湿地植物(7)为香蒲，并间套种Cd/Zn超富集植物，强化系统对重 金属Cd、Zn的去除。
所述Cd/Zn超富集植物为东南景天。
上述酸性矿山废水处理系统的处理方法，包括如下步骤：
(1)酸性矿山废水进入石灰石沟进行中和，促进Fe、Al的氧化与水解， 实现AMD的初步净化，废水在石灰石沟中的停留时间为2～4h，此2～4h之内 酸性废水的中和是快速、高效的，当pH>5后，酸性废水与石灰石的中和效率 极大下降，废水进入沉淀池;
(2)沉淀池分离废水中的不溶性重金属，废水在沉淀池里的停留时间为 1～3h，使水中的金属沉淀物得到沉降，避免其进入潜流堆肥湿地;
(3)然后废水进入厌氧池，废水在厌氧池内垂直向下流过堆肥，堆肥对 重金属产生吸附、离子交换和有机络合作用，堆肥降解形成的厌氧环境促进 微生物的硫酸还原过程，产生碱度并使重金属以硫化物的形式沉淀;
(4)废水进入石灰石床，pH得到进一步提升，并且部分金属以碳酸盐、 氢氧化物形式沉淀;石灰石床表面的有机基质层及湿地植物对重金属产生吸 附与吸收作用，进一步提高出水水质;废水在厌氧池和石灰石床的总停留时 间为1.5d～2.5d。
所述有机基质层的成分为泥炭土和堆肥，其中堆肥的体积占10-30%。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
本发明的酸性矿山废水处理系统及其处理方法，建造成本低，维护简单， 可有效降低AMD中的酸度和重金属。石灰石沟预处理可防止低pH对厌氧池中 微生物的生长产生不利影响，降低堆肥湿地的金属处理负荷。堆肥集中放置 在湿地前端的厌氧池，使堆肥的补充或更换变得灵活方便，堵塞问题也可通 过翻动或松动厌氧池堆肥而解决。石灰石床表面的有机基质层使石灰石床成 为一个密封体系，促进石灰石床中碱度的产生。潜流式的设计使湿地植物和 超富集植物的根系吸收对出水水质的提高有着更为直接、重要的作用。本处 理系统通过堆肥的更换就可使系统长期有效地运行，从而经济有效地保障矿 区农田灌溉水安全。
