公布日：2023.03.14
申請日：2022.12.15
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/56(2019.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F1/00(2019.01)I;C02F11/14(2023.01)I;C02F11/122
(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F11/00(2006.01)N;C02F103/10(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種礦山酸性廢水處理方法及處理設(shè)備，其中處理方法包括步驟：S1、水質(zhì)調(diào)節(jié)與化學(xué)混凝；S2、接觸氧化除錳；S3、重金屬捕捉反應(yīng)；S4、水質(zhì)調(diào)節(jié)與再次混凝；S5、高效沉淀；以及后續(xù)處理步驟A和后續(xù)處理步驟B。本發(fā)明的礦山酸性廢水處理方法，重金屬去除率較高、處理出水指標較低、幾乎無二次污染；該處理方法的各工藝環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污水均采用精準處置，根據(jù)產(chǎn)生環(huán)節(jié)以及污水性質(zhì)回流至各個對應(yīng)工藝環(huán)節(jié)，進水指標不會因為各工藝環(huán)節(jié)污水的混入導(dǎo)致污染物積聚而影響到最終出水指標，極大的提升了工藝運行穩(wěn)定性。本發(fā)明的礦山酸性廢水處理設(shè)備一體化程度高，可隨著礦山采礦規(guī)模的變化隨時進行轉(zhuǎn)移。
權(quán)利要求書
1.一種礦山酸性廢水處理方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟S1、水質(zhì)調(diào)節(jié)與化學(xué)混凝：將礦山酸性廢水收集后用泵泵入帶有機械攪拌裝置的第一調(diào)節(jié)池(1)，向所述第一調(diào)節(jié)池投加堿性化學(xué)藥劑并攪拌，將所述第一調(diào)節(jié)池內(nèi)水體的pH值調(diào)節(jié)至8-9，在所述第一調(diào)節(jié)池的出口處投加混凝劑；步驟S2、接觸氧化除錳：從所述第一調(diào)節(jié)池的出口處流出的水體自流進入帶有曝氣裝置的接觸氧化池(2)，通過所述接觸氧化池曝氣使得水體發(fā)生接觸氧化反應(yīng)，在所述接觸氧化池的出口處投加絮凝劑；步驟S3、重金屬捕捉反應(yīng)：經(jīng)過接觸氧化反應(yīng)處理后的水體從所述接觸氧化池的出口流出以后，通過管道提升泵泵送至帶有機械攪拌裝置的反應(yīng)池(3)，在所述反應(yīng)池的進水口投加重金屬捕捉劑；步驟S4、水質(zhì)調(diào)節(jié)與再次混凝：經(jīng)反應(yīng)池反應(yīng)后的水體從所述反應(yīng)池的出口自流進入帶有機械攪拌裝置的第二調(diào)節(jié)池(4)，向所述第二調(diào)節(jié)池投加堿性化學(xué)藥劑并攪拌，將所述第二調(diào)節(jié)池內(nèi)水體的pH值調(diào)節(jié)至10-11，在所述第二調(diào)節(jié)池的出口處投加混凝劑、砂；步驟S5、高效沉淀：從所述第二調(diào)節(jié)池的出口處流出的水體自流進帶有機械攪拌裝置及沉淀區(qū)的高效沉淀池(5)，在所述高效沉淀池的進水端投加絮凝劑，水體與絮凝劑充分攪拌后進入所述沉淀區(qū)進行泥水分離；經(jīng)泥水分離后得到的水體和污泥分別按步驟A和B進行后續(xù)處理；所述步驟A包括以下具體步驟：步驟A.1、水質(zhì)調(diào)節(jié)：經(jīng)所述高效沉淀池泥水分離后的水體從所述高效沉淀池的出口流出后，通過管道提升泵泵送至帶有機械攪拌裝置的第三調(diào)節(jié)池(7)，向所述第三調(diào)節(jié)池投加酸性化學(xué)藥劑并攪拌，將所述第三調(diào)節(jié)池內(nèi)水體的pH值調(diào)節(jié)至7-8；步驟A.2、錳砂過濾：從第三調(diào)節(jié)池出口處流出的水體經(jīng)過增壓泵泵送至帶有平衡布水裝置的錳砂床(8)，經(jīng)所述錳砂床過濾后達標水體的一部分自錳砂床底部出水口排放或進行回用，另一部分作為反洗廢水通過管道泵泵送至所述反應(yīng)池；所述步驟B包括以下具體步驟：步驟B.1、高效沉淀池污泥處置：所述高效沉淀池內(nèi)的污泥經(jīng)過回流泵旁通管道輸送至旋流沉沙器(6)進行泥砂分離，分離出的砂回流至所述高效沉淀池進水口循環(huán)使用，分離出的污泥則排放至污泥濃縮池(9)；步驟B.2、污泥濃縮：通過添加藥劑以及自然靜置使所述污泥濃縮池的污泥進行濃縮，所述污泥濃縮池內(nèi)上清液經(jīng)管道泵泵送至所述第三調(diào)節(jié)池；步驟B.3、污泥脫水干化：所述污泥濃縮池內(nèi)濃縮后的污泥經(jīng)過螺桿泵泵送至污泥脫水設(shè)備(10)進行壓榨脫水，且脫水干化后的污泥在所述污泥脫水設(shè)備中貯存一段時間，使污泥進一步脫水干化，脫水過程的壓榨水以及貯存過程的離析水均經(jīng)過管道泵泵送至所述第三調(diào)節(jié)池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山酸性廢水處理方法，其特征在于，經(jīng)過長時間運行后，所述反應(yīng)池的底部會產(chǎn)生污泥，利用吸泥裝置將所述反應(yīng)池內(nèi)的污泥通過管道排放至所述污泥濃縮池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山酸性廢水處理方法，其特征在于，所述礦山酸性廢水的pH值為2-5，所述礦山酸性廢水中：SS≤500mg/L，總鐵濃度為10-40mg/L，總錳濃度為10-45mg/L，總銅濃度為10-20mg/L，總鋅濃度為7-15mg/L，總鎘濃度為0.1-0.5mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山酸性廢水處理方法，其特征在于，所述堿性化學(xué)藥劑為石灰、氫氧化鈉或復(fù)合堿中的任意一種；所述混凝劑為聚合氯化鋁、硫酸鋁、聚合氯化鐵或三氯化鐵中的任意一種；所述機械攪拌裝置為攪拌機，所述攪拌機的攪拌轉(zhuǎn)速為200-300r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山酸性廢水處理方法，其特征在于，所述重金屬捕捉劑為硫化鈉；所述絮凝劑為聚丙烯酰胺或聚乙烯亞胺中的任意一種；所述酸性化學(xué)藥劑為硫酸、鹽酸或硝酸中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山酸性廢水處理方法，其特征在于，所述砂為石榴石砂、石英砂或金剛砂比重較大且含泥量較低的砂中的任意一種；所述砂的篩選粒徑為80-120目，含泥量≤0.1％，含水量≤0.2％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山酸性廢水處理方法，其特征在于，所述錳砂床為由多個密封設(shè)置的錳砂罐(11)通過布水裝置(12)并聯(lián)形成的矩陣式錳砂過濾床，所述錳砂罐包括膠囊形結(jié)構(gòu)的罐體(11.1)，所述罐體由耐腐蝕玻璃鋼制成，所述罐體上設(shè)有罐體進水口(11a)、反沖洗污水排放口(11b)以及過濾出水口(11c)，所述罐體內(nèi)從上至下依次設(shè)置有細粒徑錳砂(11.2)、中粒徑錳砂(11.3)和中粒徑錳砂(11.4)；單個所述錳砂罐的額定壓力為0.4Mpa，額定容積為2-3m3，額定處理量為10-15m3/h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的礦山酸性廢水處理方法，其特征在于，所述布水裝置為錐形結(jié)構(gòu)，所述布水裝置的外殼(12.1)由耐腐蝕金屬材質(zhì)制成，所述外殼的額定承壓1.0Mpa，所述外殼上包含一個布水進水口(12a)以及與所述錳砂罐的數(shù)量相當?shù)牟妓?/span>(12b)，所述布水口末端設(shè)置球閥，并在所述球閥與所述布水口之間設(shè)壓力傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山酸性廢水處理方法，其特征在于，所述曝氣裝置為微孔曝氣盤或膜片管式曝氣器；所述旋流沉沙器采用離心分離技術(shù)；所述脫水設(shè)備為帶式壓濾脫水機或板框壓濾脫水機。
10.一種礦山酸性廢水處理設(shè)備，其特征在于，所述處理系統(tǒng)用于所述權(quán)利要求1-9中任一項所述的礦山酸性廢水處理方法，所述處理系統(tǒng)包括第一調(diào)節(jié)池(1)、接觸氧化池(2)、反應(yīng)池(3)、第二調(diào)節(jié)池(4)、高效沉淀池(5)、旋流沉沙器(6)、第三調(diào)節(jié)池(7)、錳砂床(8)、污泥濃縮池(9)和污泥脫水設(shè)備(10)，所述第一調(diào)節(jié)池、接觸氧化池、反應(yīng)池、第二調(diào)節(jié)池、高效沉淀池、第三調(diào)節(jié)池和錳砂床依次連通，所述錳砂床的反沖洗廢水口與所述反應(yīng)池連通，所述高效沉淀池的污泥出口與所述旋流沉沙器的進口連通，所述旋流沉沙器、污泥濃縮池和污泥脫水設(shè)備依次連通，所述旋流沉沙器的出砂口與所述高效沉淀池的進水口連通，所述旋流沉沙器的污泥出口與所述污泥濃縮池的進口連通，所述污泥濃縮池的出口與所述污泥脫水設(shè)備的進口連通，所述污泥濃縮池以及所述污泥脫水設(shè)備的出水口均與所述第三調(diào)節(jié)池連通，所述污泥脫水設(shè)備的出口用于排出干化污泥。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種礦山酸性廢水處理方法，以解決背景技術(shù)中提出的傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法去除率較低、處理出水指標較高、同時工藝環(huán)節(jié)可能造成二次污染，而且大部分化學(xué)沉淀工藝除去最終出水以及干化后污泥外的其他各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的水的處置較為粗獷，易導(dǎo)致出水指標進一步提高，無法滿足日益嚴苛的“綠色礦山”建設(shè)發(fā)展要求等問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種礦山酸性廢水處理方法，包括如下步驟：
步驟S1、水質(zhì)調(diào)節(jié)與化學(xué)混凝：將礦山酸性廢水收集后用泵泵入帶有機械攪拌裝置的第一調(diào)節(jié)池，向所述第一調(diào)節(jié)池投加堿性化學(xué)藥劑并攪拌，將所述第一調(diào)節(jié)池內(nèi)水體的pH值調(diào)節(jié)至8-9，在所述第一調(diào)節(jié)池的出口處投加混凝劑；
步驟S2、接觸氧化除錳：從第一調(diào)節(jié)池出口處流出的水體自流進入帶有曝氣裝置的接觸氧化池，通過所述接觸氧化池曝氣使得水體發(fā)生接觸氧化反應(yīng)，在所述接觸氧化池的出口處投加絮凝劑；
步驟S3、重金屬捕捉反應(yīng)：經(jīng)過接觸氧化反應(yīng)處理后的水體從所述接觸氧化池的出口流出以后，通過管道提升泵泵送至帶有機械攪拌裝置的反應(yīng)池，在所述反應(yīng)池的進水口投加重金屬捕捉劑；
步驟S4、水質(zhì)調(diào)節(jié)與再次混凝：經(jīng)反應(yīng)池反應(yīng)后的水體從所述反應(yīng)池的出口自流進入帶有機械攪拌裝置的第二調(diào)節(jié)池，向所述第二調(diào)節(jié)池投加堿性化學(xué)藥劑并攪拌，將所述第二調(diào)節(jié)池內(nèi)水體的pH值調(diào)節(jié)至10-11，在所述第二調(diào)節(jié)池的出口處投加混凝劑、砂；
步驟S5、高效沉淀：從所述第二調(diào)節(jié)池的出口處流出的水體自流進帶有機械攪拌裝置及沉淀區(qū)的高效沉淀池，在所述高效沉淀池的進水端投加絮凝劑，水體與絮凝劑充分攪拌后進入所述沉淀區(qū)進行泥水分離；經(jīng)泥水分離后得到的水體和污泥分別按步驟A和B進行后續(xù)處理；
所述處理步驟A包括以下具體步驟：
步驟A.1、水質(zhì)調(diào)節(jié)：經(jīng)所述高效沉淀池泥水分離后的水體從所述高效沉淀池的出口流出后，通過管道提升泵泵送至帶有機械攪拌裝置的第三調(diào)節(jié)池，向所述第三調(diào)節(jié)池投加酸性化學(xué)藥劑并攪拌，將所述第三調(diào)節(jié)池內(nèi)水體的pH值調(diào)節(jié)至7-8；
步驟A.2、錳砂過濾：從第三調(diào)節(jié)池出口處流出的水體經(jīng)過增壓泵泵送至帶有平衡布水裝置的錳砂床，經(jīng)所述錳砂床過濾后達標水體的一部分自錳砂床底部出水口排放或進行回用，另一部分作為反洗廢水通過管道泵泵送至所述反應(yīng)池；
所述步驟B包括以下具體步驟：
步驟B.1、高效沉淀池污泥處置：所述高效沉淀池內(nèi)的污泥經(jīng)過回流泵旁通管道輸送至旋流沉沙器進行泥砂分離，分離出的砂回流至所述高效沉淀池進水口循環(huán)使用，分離出的污泥則排放至污泥濃縮池；
步驟B.2、污泥濃縮：通過添加藥劑以及自然靜置使所述污泥濃縮池的污泥進行濃縮，所述污泥濃縮池內(nèi)上清液經(jīng)管道泵泵送至所述第三調(diào)節(jié)池；
步驟B.3、污泥脫水干化：所述污泥濃縮池內(nèi)濃縮后的污泥經(jīng)過螺桿泵泵送至污泥脫水設(shè)備進行壓榨脫水，且脫水干化后的污泥在所述污泥脫水設(shè)備中貯存一段時間，使污泥進一步脫水干化，脫水過程的壓榨水以及貯存過程的離析水將經(jīng)過管道泵泵送至所述第三調(diào)節(jié)池。
進一步的，經(jīng)過長時間運行后，所述反應(yīng)池的底部會產(chǎn)生污泥，利用吸泥裝置將所述反應(yīng)池內(nèi)的污泥通過管道排放至所述污泥濃縮池。
進一步的，所述礦山酸性廢水的pH值為2-5，所述礦山酸性廢水中：SS≤500mg/L，總鐵濃度為10-40mg/L，總錳濃度為10-45mg/L，總銅濃度為10-20mg/L，總鋅濃度為7-15mg/L，總鎘濃度為0.1-0.5mg/L。
進一步的，所述堿性化學(xué)藥劑為石灰、氫氧化鈉或復(fù)合堿中的任意一種；所述混凝劑為聚合氯化鋁、硫酸鋁、聚合氯化鐵或三氯化鐵中的任意一種；所述機械攪拌裝置為攪拌機，所述攪拌機的攪拌轉(zhuǎn)速為200-300r/min。
進一步的，所述重金屬捕捉劑為硫化鈉；所述絮凝劑為聚丙烯酰胺或聚乙烯亞胺中的任意一種；所述酸性化學(xué)藥劑為硫酸、鹽酸或硝酸中的任意一種。
進一步的，所述砂為石榴石砂、石英砂或金剛砂比重較大且含泥量較低的砂中的任意一種；所述砂的篩選粒徑為80-120目，含泥量≤0.1％，含水量≤0.2％。
進一步的，所述錳砂床為由多個密封設(shè)置的錳砂罐通過布水裝置并聯(lián)形成的矩陣式錳砂過濾床，所述錳砂罐包括膠囊形結(jié)構(gòu)的罐體，所述罐體由耐腐蝕玻璃鋼制成，所述罐體上設(shè)有罐體進水口、反沖洗污水排放口以及過濾出水口，所述罐體內(nèi)從上至下依次設(shè)置有細粒徑錳砂、中粒徑錳砂和中粒徑錳砂；單個所述錳砂罐的額定壓力為0.4Mpa，額定容積為2-3m3，額定處理量為10-15m3/h。
進一步的，所述布水裝置為錐形結(jié)構(gòu)，所述布水裝置的外殼由耐腐蝕金屬材質(zhì)制成，所述外殼的額定承壓1.0Mpa，所述外殼上包含一個布水進水口以及與所述錳砂罐的數(shù)量相當?shù)牟妓�，所述布水口末端設(shè)置球閥，并在所述球閥與所述布水口之間設(shè)壓力傳感器。
進一步的，所述曝氣裝置為微孔曝氣盤或膜片管式曝氣器；所述旋流沉沙器采用離心分離技術(shù)；所述脫水設(shè)備為帶式壓濾脫水機或板框壓濾脫水機。
本發(fā)明還提供一種礦山酸性廢水處理設(shè)備，所述處理系統(tǒng)用于上述的礦山酸性廢水處理方法，所述處理系統(tǒng)包括第一調(diào)節(jié)池、接觸氧化池、反應(yīng)池、第二調(diào)節(jié)池、高效沉淀池、旋流沉沙器、第三調(diào)節(jié)池、錳砂床、污泥濃縮池和污泥脫水設(shè)備，所述第一調(diào)節(jié)池、接觸氧化池、反應(yīng)池、第二調(diào)節(jié)池、高效沉淀池、第三調(diào)節(jié)池和錳砂床依次連通，所述錳砂床的反沖洗廢水口與所述反應(yīng)池連通，所述高效沉淀池的污泥出口與所述旋流沉沙器的進口連通，所述旋流沉沙器、污泥濃縮池和污泥脫水設(shè)備依次連通，所述旋流沉沙器的出砂口與所述高效沉淀池的進水口連通，所述旋流沉沙器的污泥出口與所述污泥濃縮池的進口連通，所述污泥濃縮池的出口與所述污泥脫水設(shè)備的進口連通，所述污泥濃縮池以及所述污泥脫水設(shè)備的出水口均與所述第三調(diào)節(jié)池連通，所述污泥脫水設(shè)備的出口用于排出干化污泥。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)、本發(fā)明的礦山酸性廢水處理方法，重金屬去除率較高、處理出水指標較低、幾乎無二次污染。該礦山酸性廢水處理方法的各工藝環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污水均采用精準處置，根據(jù)產(chǎn)生環(huán)節(jié)以及污水性質(zhì)回流至各個對應(yīng)工藝環(huán)節(jié)，進水指標不會因為各工藝環(huán)節(jié)污水的混入導(dǎo)致污染物積聚而影響到最終出水指標，極大的提升了工藝運行穩(wěn)定性。
(2)、本發(fā)明的礦山酸性廢水處理方法的沉淀效果好，且通過設(shè)置錳砂床過濾，全面杜絕了處理出水因各種原因出現(xiàn)的“跑泥”而導(dǎo)致的超標情況，同時進一步提升鐵錳重金屬的去除率。
(3)、經(jīng)本發(fā)明方法處理后的出水能滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)Ⅲ類水標準，實現(xiàn)礦山酸性廢水的無害化處理。
(4)、本發(fā)明的礦山酸性廢水處理設(shè)備一體化程度高，可隨著礦山采礦規(guī)模的變化隨時進行轉(zhuǎn)移。
（發(fā)明人：言海燕;曹文娟;胡娜;陳亞利;曾智威;彭維強;郭小斌）
