公布日：2023.04.28
申請日：2022.10.26
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C22B47/00(2006.01)I;C22B7/00(2006.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F103/10(2006.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F1/58(2023.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理系統(tǒng)及方法，屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，其系統(tǒng)包括鐵回收單元、錳回收單元和深度處理單元，所述鐵回收單元與所述錳回收單元連接，所述錳回收單元與所述深度處理單元連接；通過礦山廢水的處理，低成本生產(chǎn)出氫氧化鐵和氫氧化錳，不僅將廢水變廢為寶和減少二次污染，而且保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，具有運(yùn)行費(fèi)用低、處理效率高、出水穩(wěn)定、操作簡單、工藝設(shè)備要求低等特點(diǎn)，而且得到的氫氧化鐵和氫氧化錳結(jié)晶細(xì)小、顆粒柔軟、較易研磨，可以用作重金屬治理藥劑、水處理藥劑、礦物涂料以及其它鐵錳相關(guān)制劑的原料，與現(xiàn)有技術(shù)比較起來本發(fā)明可回收獲得氫氧化鐵和氫氧化錳，同時處理了礦涌水的污染問題。
權(quán)利要求書
1.一種可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：包括鐵回收單元、錳回收單元和深度處理單元，所述鐵回收單元與所述錳回收單元連接，所述錳回收單元與所述深度處理單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述鐵回收單元包括調(diào)節(jié)池，所述調(diào)節(jié)池與離子反應(yīng)器連通，所述離子反應(yīng)器與第一污泥暫存池連通，所述第一污泥暫存池還與所述調(diào)節(jié)池連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述離子反應(yīng)器內(nèi)安裝有反應(yīng)組件，所述反應(yīng)組件包括吸附結(jié)晶填料、支架和連接裝置，所述吸附結(jié)晶填料的直徑為150mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述錳回收單元包括泥水分離器，所述泥水分離器與所述離子反應(yīng)器連通，所述泥水分離器還與第二污泥暫存池連通，所述第二污泥暫存池與所述調(diào)節(jié)池連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述泥水分離器包括池體和分離模塊，所述分離模塊包括過濾布料、支架和連接件，所述過濾布料的孔徑為5000-8000目。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述深度處理單元包括一級深床離子交換反應(yīng)器和二級深床離子交換反應(yīng)器，所述一級深床離子交換反應(yīng)器與所述泥水分離器連通，所述二級深床離子交換反應(yīng)器與所述一級深床離子交換反應(yīng)器連通，所述一級深床離子交換反應(yīng)器和所述二級深床離子交換反應(yīng)器內(nèi)均設(shè)有反應(yīng)填料模塊。
7.一種可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理方法，其特征在于：包括以下步驟：S1.將需要處理的酸性礦山廢水通過管渠引至調(diào)節(jié)池，常溫下加入調(diào)節(jié)藥劑并攪拌混合，調(diào)節(jié)pH至4.0-5.0；S2.將調(diào)節(jié)后的廢水引入離子反應(yīng)器，經(jīng)離子反應(yīng)器的誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)，使Fe3+形成氫氧化鐵結(jié)晶沉淀物，反應(yīng)時間為3-4h，上清液流入泥水分離器，沉淀物進(jìn)入第一污泥暫存池；S3.廢水進(jìn)入泥水分離器前端將pH調(diào)節(jié)至9.0，形成錳的氫氧化物沉淀，通過分離模塊去除沉淀顆粒物，沉淀分離時間為2-3h，上清液流入一級深床離子交換反應(yīng)器，沉淀物進(jìn)入第二污泥暫存池；S4.廢水進(jìn)入一級深床離子交換反應(yīng)器與反應(yīng)填料模塊接觸后發(fā)生中和、離子交換作用，調(diào)節(jié)廢水pH和進(jìn)一步去除廢水中鐵、錳金屬離子，控制反應(yīng)時間不低于3h；S5.廢水進(jìn)入二級深床離子交換反應(yīng)器與反應(yīng)填料模塊接觸后發(fā)生催化氧化、過濾、吸附作用，進(jìn)一步去除廢水中其它金屬離子，控制反應(yīng)時間不低于4h；S6.二級深床離子交換反應(yīng)器出水通過管渠排入受納水體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理方法，其特征在于：所述調(diào)節(jié)藥劑采用氫氧化鈉、氫氧化鈣或氧化劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理方法，其特征在于：所述反應(yīng)填料模塊中元素構(gòu)成為Ca、Mn、Si、Fe、S、Mg、O或Fe、Mn、Si、Al、O、H或Si、Fe、Al、Ca、O。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理方法，其特征在于：還包括：S7.將第一污泥暫存池和第一污泥暫存池中的泥水混合物通過濾布過濾，上清液回流至調(diào)節(jié)池，底泥自然沉淀于池底停留24h后將其抽出置入脫水機(jī)，脫水后分別形成含水率80％的氫氧化鐵沉淀物和氫氧化錳沉淀物；經(jīng)過進(jìn)一步的晾曬后得到含水率50％-60％的氫氧化鐵和氫氧化錳，并進(jìn)行粉碎、裝袋形成袋裝的氫氧化鐵粉劑和氫氧化錳粉劑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理系統(tǒng)及方法，以解決上述現(xiàn)有酸性礦山廢水處理運(yùn)行成本高、難以維持穩(wěn)定處理達(dá)標(biāo)的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：
本發(fā)明提供一種可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理系統(tǒng)，包括鐵回收單元、錳回收單元和深度處理單元，所述鐵回收單元與所述錳回收單元連接，所述錳回收單元與所述深度處理單元連接。
優(yōu)選地，所述鐵回收單元包括調(diào)節(jié)池，所述調(diào)節(jié)池與離子反應(yīng)器連通，所述離子反應(yīng)器與第一污泥暫存池連通，所述第一污泥暫存池還與所述調(diào)節(jié)池連通。
優(yōu)選地，所述離子反應(yīng)器內(nèi)安裝有反應(yīng)組件，所述反應(yīng)組件包括吸附結(jié)晶填料、支架和連接裝置，所述吸附結(jié)晶填料的直徑為150mm。
優(yōu)選地，所述錳回收單元包括泥水分離器，所述泥水分離器與所述離子反應(yīng)器連通，所述泥水分離器還與第二污泥暫存池連通，所述第二污泥暫存池與所述調(diào)節(jié)池連通。
優(yōu)選地，所述泥水分離器包括池體和分離模塊，所述分離模塊包括過濾布料、支架和連接件，所述過濾布料的孔徑為5000-8000目。
優(yōu)選地，所述深度處理單元包括一級深床離子交換反應(yīng)器和二級深床離子交換反應(yīng)器，所述一級深床離子交換反應(yīng)器與所述泥水分離器連通，所述二級深床離子交換反應(yīng)器與所述一級深床離子交換反應(yīng)器連通，所述一級深床離子交換反應(yīng)器和所述二級深床離子交換反應(yīng)器內(nèi)均設(shè)有反應(yīng)填料模塊。
本發(fā)明還提供一種可資源化的深床離子酸性礦山廢水處理方法，包括以下步驟：
S1.將需要處理的酸性礦山廢水通過管渠引至調(diào)節(jié)池，常溫下加入調(diào)節(jié)藥劑并攪拌混合，調(diào)節(jié)pH至4.0-5.0；
S2.將調(diào)節(jié)后的廢水引入離子反應(yīng)器，經(jīng)離子反應(yīng)器的誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)，使Fe3+形成氫氧化鐵結(jié)晶沉淀物，反應(yīng)時間為3-4h，上清液流入泥水分離器，沉淀物進(jìn)入第一污泥暫存池；
S3.廢水進(jìn)入泥水分離器前端將pH調(diào)節(jié)至9.0，形成錳的氫氧化物沉淀，通過分離模塊去除沉淀顆粒物，沉淀分離時間為2-3h，上清液流入一級深床離子交換反應(yīng)器，沉淀物進(jìn)入第二污泥暫存池；
S4.廢水進(jìn)入一級深床離子交換反應(yīng)器與反應(yīng)填料模塊接觸后發(fā)生中和、離子交換作用，調(diào)節(jié)廢水pH和進(jìn)一步去除廢水中鐵、錳金屬離子，控制反應(yīng)時間不低于3h；
S5.廢水進(jìn)入二級深床離子交換反應(yīng)器與反應(yīng)填料模塊接觸后發(fā)生催化氧化、過濾、吸附作用，進(jìn)一步去除廢水中其它金屬離子，控制反應(yīng)時間不低于4h；
S6.二級深床離子交換反應(yīng)器出水通過管渠排入受納水體。
優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)藥劑采用氫氧化鈉、氫氧化鈣或氧化劑。
優(yōu)選地，所述反應(yīng)填料模塊中元素構(gòu)成為Ca、Mn、Si、Fe、S、Mg、O或Fe、Mn、Si、Al、O、H或Si、Fe、Al、Ca、O。
優(yōu)選地，還包括：
S7.將第一污泥暫存池和第一污泥暫存池中的泥水混合物通過濾布過濾，上清液回流至調(diào)節(jié)池，底泥自然沉淀于池底停留24h后將其抽出置入脫水機(jī)，脫水后分別形成含水率80％的氫氧化鐵沉淀物和氫氧化錳沉淀物；經(jīng)過進(jìn)一步的晾曬后得到含水率50％-60％的氫氧化鐵和氫氧化錳，并進(jìn)行粉碎、裝袋形成袋裝的氫氧化鐵粉劑和氫氧化錳粉劑。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下有益技術(shù)效果：
現(xiàn)有礦山廢水的處理，尤其是關(guān)閉金屬礦山廢水的處理，主要問題在于添加大量中和藥劑，產(chǎn)生大量污泥需要處置，使廢水處理運(yùn)營成本大大增加。同時廢水中含有大量鐵錳離子，常規(guī)處理無法對其進(jìn)行有效利用，造成了資源的浪費(fèi)。
針對現(xiàn)有礦山廢水處理技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種處理酸性礦山廢水的新方法，通過加入堿液調(diào)節(jié)pH、氧化劑氧化、沉淀過濾后濾餅風(fēng)干，對鐵錳進(jìn)行沉淀回收，可以有效降低廢水處理的運(yùn)營成本�；厥砧F錳之后的廢水金屬離子含量降低，pH得到調(diào)節(jié)，減少了污泥產(chǎn)生量，在后續(xù)處理中成本也得到了大幅降低。
本發(fā)明的目的是通過礦山廢水的處理，低成本生產(chǎn)出氫氧化鐵和氫氧化錳，不僅將廢水變廢為寶和減少二次污染，而且保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。該方法具有運(yùn)行費(fèi)用低、處理效率高、出水穩(wěn)定、操作簡單、工藝設(shè)備要求低等特點(diǎn)，而且得到的氫氧化鐵和氫氧化錳結(jié)晶細(xì)小、顆粒柔軟、較易研磨，可以用作重金屬治理藥劑、水處理藥劑、礦物涂料以及其它鐵錳相關(guān)制劑的原料。與現(xiàn)有技術(shù)比較起來本發(fā)明可回收獲得氫氧化鐵和氫氧化錳，同時處理了礦涌水的污染問題。
（發(fā)明人：肖偉;馬德云;楊峰;張鳳英;董杰;胡軍;付秋峰;劉少杰）
