申請日2015.09.24

　　公開(公告)日2015.12.02

　　IPC分類號C02F3/28; C02F3/34

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種酸性礦井廢水的治理裝置，治理裝置整體呈長方體狀槽體，沿槽體長度方向依次設(shè)置布水區(qū)、微生物微電池預(yù)處理區(qū)、活性介質(zhì)反應(yīng)區(qū)、過濾區(qū)、出水區(qū)，槽體上部密封，各區(qū)之間設(shè)置有孔板。本發(fā)明治理裝置采用三維微生物燃料微電池與固載硫酸鹽還原菌活性介質(zhì)結(jié)合的可滲透反應(yīng)床，能保證硫酸鹽還原菌生長的碳源供給和保持適宜的pH環(huán)境，消除反應(yīng)產(chǎn)物H2S濃度和重金屬離子對其的抑制，提高硫酸鹽還原菌活性，使SRB處理硫酸根和重金屬效果得到進一步強化，并有效提高可滲透反應(yīng)床原位治理抗負荷波動性能，減少硫酸鹽還原菌菌體流失，厭氧、無膜、無導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的三維微生物燃料微電池延長了電池的使用壽命。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種酸性礦井廢水的治理裝置，整體呈長方體狀槽體，沿槽體長度方向依次設(shè)置布水區(qū)、微生物微電池預(yù)處理區(qū)、活性介質(zhì)反應(yīng)區(qū)、過濾區(qū)、出水區(qū)，槽體上部密封，各區(qū)之間設(shè)置有孔板。

　　2.如權(quán)利要求1所述的治理裝置，其特征在于：微生物微電池預(yù)處理區(qū)、活性介質(zhì)反應(yīng)區(qū)、過濾區(qū)的體積比為2：6：1;所述孔板開孔率為70-80%。

　　3.如權(quán)利要求1所述的治理裝置，其特征在于：所述微生物微電池預(yù)處理區(qū)填充介質(zhì)為活性炭顆粒、厭氧活性污泥和固定有硫酸鹽還原菌的活性小球的混合物，三種介質(zhì)均勻混合構(gòu)成微生物微電池;活性炭顆粒和厭氧活性污泥構(gòu)成微生物微電池的陽極，活性炭顆粒和厭氧活性污泥的質(zhì)量比為1:2，固定有硫酸鹽還原菌的活性小球構(gòu)成微生物微電池的陰極，生物陰極和陽極體積比為1:10;所述微生物微電池?zé)o膜、無導(dǎo)線，陰極和陽極均勻混合呈多點接觸的三維結(jié)構(gòu)。

　　4.如權(quán)利要求3所述的治理裝置，其特征在于：所述活性炭顆粒粒徑3-5mm，比表面積500-900m2/g，厭氧活性污泥中懸浮污泥固體濃度10-15g/L，固定有硫酸鹽還原菌的活性小球粒徑3-5mm。

　　5.如權(quán)利要求3所述的治理裝置，其特征在于：

　　固定有硫酸鹽還原菌的活性小球的制備方法為：

　　A、制備硫酸鹽還原菌菌液：將硫酸鹽還原菌液態(tài)培養(yǎng)至穩(wěn)定期，離心濃縮菌液使菌液中硫酸鹽還原菌濃度為2×107～3×107個/mL;

　　B、用活性炭粉末吸附硫酸鹽還原菌：將活性炭粉末加入到硫酸鹽還原菌菌液中，密封靜置吸附菌液至吸附飽和，制得含活性炭粉末菌液;

　　C、制備混合溶液：聚乙烯醇用純水浸泡24h，水浴加熱攪拌溶解后依次加入海藻酸鈉、二氧化硅、碳酸鈣，攪拌至全溶后冷卻，水、聚乙烯醇、海藻酸鈉、二氧化硅、碳酸鈣的質(zhì)量比為900：100：10：30：3，攪拌至全溶后冷卻到35℃-40℃;

　　D、將混合溶液緩慢加入含活性炭粉末菌液中，攪拌均勻，制得混合懸液，混合溶液與含活性炭粉末菌液體積比為10:4，將混合懸液滴加至含質(zhì)量百分含量為2%CaCl2的飽和硼酸溶液中，固化成球交聯(lián)24h以上，然后用0.9%的生理鹽水洗滌，制得固定有硫酸鹽還原菌的活性小球。

　　6.如權(quán)利要求5所述的治理裝置，其特征在于：所述步驟B中活性炭粉末粒徑55.5-74μm、比表面積3500m2/g，活性炭粉末在硫酸鹽還原菌菌液中的濃度為90g/L;所述吸附菌液的時間為30min以上;所述步驟C中水浴加熱溫度為90℃。

　　7.如權(quán)利要求1所述的治理裝置，其特征在于：所述活性介質(zhì)反應(yīng)區(qū)的填充介質(zhì)為固載硫酸鹽還原菌的玉米芯和陶粒的混合物，固載硫酸鹽還原菌玉米芯和陶粒的質(zhì)量比為1：7.5;陶粒粒徑3-5mm;玉米芯粒徑3-8mm。

　　8.如權(quán)利要求7所述的治理裝置，其特征在于：

　　所述固載硫酸鹽還原菌玉米芯制備方法為：

　　玉米芯破碎、過篩、滅菌為固態(tài)發(fā)酵載體;

　　固載前取4℃低溫保存的硫酸鹽還原菌菌種復(fù)活，將硫酸鹽還原菌35℃液態(tài)培養(yǎng)至對數(shù)期;將對數(shù)期的硫酸鹽還原菌菌液加入到培養(yǎng)基中，硫酸鹽還原菌菌液與培養(yǎng)基體積比為1:5，按含硫酸鹽還原菌菌液的培養(yǎng)基與玉米芯(含水率10%)質(zhì)量比2：1，將含硫酸鹽還原菌菌液的培養(yǎng)基噴灑入處理后的玉米芯中拌勻，控制初始含水率為70%，將接種后的玉米芯裝袋，抽真空、充入氮氣后，35℃±2℃厭氧固態(tài)發(fā)酵4天得固載硫酸鹽還原菌玉米芯，4℃密封保存，用時開封。

　　9.如權(quán)利要求1所述的治理裝置，其特征在于：所述過濾區(qū)填充介質(zhì)為石英砂和細陶�；旌衔�，石英砂和細陶粒的體積比為1:2，石英砂和細陶粒的粒徑分別為1-5mm、1-3mm。

　　10.如權(quán)利要求1所述的治理裝置，其特征在于：所述微生物微電池反應(yīng)區(qū)頂部設(shè)置有布泥管，微生物微電池反應(yīng)區(qū)底部設(shè)置有出泥口。

　　說明書

　　一種酸性礦井廢水的治理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種酸性礦井廢水的治理裝置。

　　背景技術(shù)

　　酸性重金屬礦井廢水(AcidicMineDrainage,簡稱AMD)污染是一個世界性的問題，AMD 中含有高濃度的硫酸鹽和可溶性的重金屬離子，同時pH低、酸度大。因此一旦排放將會對 河流及其生物產(chǎn)生嚴重影響，甚至?xí)�污染地下水體。一旦污染發(fā)生將很難治理。

　　現(xiàn)有技術(shù)“201410081974.7一種酸性礦井廢水的治理裝置”中公開一種酸性礦井廢水的 治理裝置，該裝置包括基于微生物電池的可滲透反應(yīng)井，反應(yīng)井底部鋪設(shè)布水集水層，中部 為混合填料生化反應(yīng)與微生物燃料電池區(qū)，微生物燃料電池與反應(yīng)井以同心圓結(jié)構(gòu)布置，微 生物燃料電池陰極由金屬絲網(wǎng)支撐的碳布圍成的筒狀體構(gòu)成，筒狀體與反應(yīng)井壁之間填充固 載硫酸鹽還原菌的生物質(zhì)及大陶粒的混合填料，筒狀體內(nèi)部填充生活污水廠活性污泥作為陽 極區(qū)，碳棒作為陽極插入污泥中，反應(yīng)井上部鋪設(shè)泌水過濾層，陰陽兩極均用導(dǎo)線導(dǎo)出，外 接電阻構(gòu)成一個完整的電回路。該裝置以硫酸鹽還原菌為生物陰極，可以有效調(diào)節(jié)酸性礦山 廢水pH值，去除重金屬離子，達標(biāo)排放。但該微生物燃料電池采用碳布吸附硫酸鹽還原菌 生物陰極，硫酸鹽還原菌易隨水流流失，易受進水水質(zhì)沖擊;導(dǎo)線易被腐蝕，與陰陽兩極接 觸不良，而影響處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種酸性礦井廢水的治理裝置。本發(fā)明治理裝置采用 三維微生物燃料微電池與固載硫酸鹽還原菌活性介質(zhì)結(jié)合的可滲透反應(yīng)床，能保證硫酸鹽還 原菌生長的碳源供給和保持適宜的pH環(huán)境，消除反應(yīng)產(chǎn)物H2S濃度和重金屬離子對其的抑制， 提高硫酸鹽還原菌活性，使SRB處理硫酸根和重金屬效果得到進一步強化，并有效提高可滲 透反應(yīng)床原位治理抗負荷波動性能，減少硫酸鹽還原菌菌體流失，厭氧、無膜、無導(dǎo)線結(jié)構(gòu) 的三維微生物燃料微電池延長了電池的使用壽命。

　　本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

　　一種酸性礦井廢水的治理裝置，整體呈長方體狀槽體，沿槽體長度方向依次設(shè)置布水區(qū)、 微生物微電池預(yù)處理區(qū)、活性介質(zhì)反應(yīng)區(qū)、過濾區(qū)、出水區(qū)，槽體上部密封，各區(qū)之間設(shè)置 有孔板，孔板開孔率為70-80%;微生物微電池預(yù)處理區(qū)、活性介質(zhì)反應(yīng)區(qū)、過濾區(qū)的體積比 為2：6：1;槽體四周還可以設(shè)置保溫層;

　　所述微生物微電池預(yù)處理區(qū)填充介質(zhì)為活性炭顆粒、厭氧活性污泥和固定有硫酸鹽還原 菌的活性小球的混合物，三種介質(zhì)均勻混合構(gòu)成微生物微電池;活性炭顆粒和厭氧活性污泥 構(gòu)成微生物微電池的陽極，活性炭顆粒和厭氧活性污泥的質(zhì)量比為1:2，固定有硫酸鹽還原菌 的活性小球構(gòu)成微生物微電池的陰極，生物陰極和陽極體積比為1:10;所述微生物微電池?zé)o 膜、無導(dǎo)線，陰極和陽極均勻混合呈多點接觸的三維結(jié)構(gòu);

　　所述活性炭顆粒粒徑3-5mm，比表面積500-900m2/g，厭氧活性污泥中懸浮污泥固體濃度 10-15g/L，固定有硫酸鹽還原菌的活性小球粒徑3-5mm;

　　固定有硫酸鹽還原菌的活性小球的制備方法為：

　　A、制備硫酸鹽還原菌菌液：將硫酸鹽還原菌液態(tài)培養(yǎng)至穩(wěn)定期，離心濃縮菌液中硫酸 鹽還原菌濃度至2×107～3×107個/mL;

　　B、用活性炭粉末吸附硫酸鹽還原菌：將活性炭粉末加入到硫酸鹽還原菌菌液中，密封 靜置至吸附飽和，制得含活性炭粉末菌液;

　　C、制備混合溶液：聚乙烯醇用純水浸泡24h，水浴加熱攪拌溶解后依次加入海藻酸鈉、 二氧化硅、碳酸鈣，水、聚乙烯醇、海藻酸鈉、二氧化硅、碳酸鈣的質(zhì)量比為900：100：10： 30：3;攪拌至全溶后冷卻到35-40℃。

　　D、將混合溶液緩慢加入含活性炭粉末菌液中，攪拌均勻，制得混合懸液，混合溶液與 含活性炭粉末菌液體積比為10:4，將混合懸液滴加至含質(zhì)量百分含量為2%CaCl2的飽和硼酸 溶液中，固化成球交聯(lián)24h以上，然后用0.9%的生理鹽水洗滌，制得生物陰極。

　　所述步驟B中活性炭粉末粒徑55.5-74μm、比表面積3500m2/g，活性炭粉末在硫酸鹽還 原菌菌液中的濃度為90g/L;所述吸附菌液的時間為30min以上;

　　所述步驟C中水浴加熱溫度為90℃;

　　所述活性介質(zhì)反應(yīng)區(qū)的填充介質(zhì)為固載硫酸鹽還原菌的玉米芯和陶粒的混合物，固載硫 酸鹽還原菌玉米芯和陶粒的質(zhì)量比為1：7.5;陶粒粒徑3-5mm;玉米芯粒徑3-8mm。

　　固載硫酸鹽還原菌玉米芯制備方法為：

　　玉米芯破碎、過篩、滅菌為固態(tài)發(fā)酵載體;

　　固載前取4℃低溫保存的硫酸鹽還原菌菌種復(fù)活，將硫酸鹽還原菌35℃液態(tài)培養(yǎng)至對數(shù) 期;將對數(shù)期的硫酸鹽還原菌菌液加入到培養(yǎng)基中，硫酸鹽還原菌菌液與培養(yǎng)基體積比為1:5， 按含硫酸鹽還原菌菌液的培養(yǎng)基與玉米芯(含水率10%)質(zhì)量比2：1，將含硫酸鹽還原菌菌 液的培養(yǎng)基噴灑入處理后的玉米芯中拌勻，控制初始含水率為70%，將接種后的玉米芯裝袋， 抽真空、充入氮氣后，35℃±2℃厭氧固態(tài)發(fā)酵4天得固載硫酸鹽還原菌玉米芯，4℃密封 保存，用時開封。

　　所述過濾區(qū)填充介質(zhì)為石英砂和細陶粒混合物，石英砂和細陶粒的體積比為1:2，石英砂 和細陶粒的粒徑分別為1-5mm、1-3mm;

　　所述微生物微電池預(yù)處理區(qū)頂部設(shè)置有布泥管，用于定期補充活性厭氧污泥，微生物微 電池預(yù)處理區(qū)底部設(shè)置有出泥口，用于定期排出反應(yīng)后的活性厭氧污泥;

　　具體應(yīng)用時，在地下水污染羽狀體下游與地下水流相垂直向開挖溝槽，根據(jù)地下水污染 羽狀體實際情況設(shè)收水斗或布水板，沿水流方向設(shè)微生物微電池預(yù)處理區(qū)-活性介質(zhì)反應(yīng)區(qū)- 過濾區(qū)，各區(qū)按設(shè)計長度采用隔板定容，三區(qū)同步進行填充，逐步提升隔板，微生物微電池 預(yù)處理區(qū)預(yù)留布泥管和排泥口，預(yù)埋pH計在線檢測探頭，下游預(yù)留檢測采樣井。用槽蓋或 土壤密封反應(yīng)槽，微生物微電池系統(tǒng)運行需定期置換污泥，由排泥口排出反應(yīng)后的活性污泥， 由布泥管加入新鮮城市生活污水廠厭氧活性污泥，保證微生物微電池系統(tǒng)正常運行。