[发明专利]一种矿山重金属酸性废水的处理装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及生态与环保领域，具体是，涉及一种矿山重金属污染酸性废水的生物化学处理装置以及对矿山重金属污染酸性废水的处置方法。

背景技术

随着我国矿山资源的不断开采开发，煤矸石等尾矿的大量堆积成为重要的环境问题。据统计当前矿山开采开发产生的尾矿累计高达60-100亿吨，并由此引发了一系列的地质环境问题。其中矿山重金属污染废水成为当前矿山生态环境安全的重大隐患，特别是含有大量硫的煤矸石，由于黄铁矿的氧化产生了大量的酸性废水，同时，酸性条件加速了尾矿中呈钝化态重金属的溶解，因此，矿山废水主要表现为pH值较低、含高浓度的硫酸盐和可溶性的重金属离子。

微生物因素也是矿山重金属污染酸性废水产生的重要因素。SRB是厌氧细菌的一种，并广泛分布于土壤与水体中，它能够利用环境中的有机物作为碳源，并利用细菌生物膜内产生的氢，将硫酸还原成硫化氢，同时其产生个的硫化氢会使得水体的pH降低，而偏低的pH环境又会使得细菌代谢作用加强，从而形成一种恶性循环。因此对矿山重金属污染酸性废水的治理的根本在于去除水体环境中的硫元素。

当前，矿山酸性废水的处理方法主要分为中和法和微生物法2种。中和法是最常用的方法，即向酸性废水中投加碱性中和剂(碱石灰、消石灰、碳酸钙、高炉渣、白云石等)，一方面使废水的pH值提高，另一方面废水中的重金属离子与中和剂发生化学反应形成氢氧化物沉淀、去除水体中的重金属离子。为了提高处理效果，中和法通常与氧化或曝气过程(如将Fe2+转变为Fe3+)相结合使用。微生物法是利用自然界中的硫循环原理，利用硫酸盐还原菌通过异化硫酸盐的生物还原反应，将硫酸盐还原成H2S，并利用某些微生物将H2S氧化为单质硫，同时重金属离子在微生物体内“积累”起来。随着科学的进步，矿山酸性废水的处理技术不断得到新的发展，如湿地处理法、生物膜吸附处理法和生化材料过滤法等。

重金属废水的常规处理方法主要包括：化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、电解法、活性炭和硅胶吸附法和膜分离法等，但这些方法存在去除不彻底、费用昂贵、产生有毒污泥或其他废料等缺点。

目前国内外对于矿山酸性废水pH的调控与矿山废水重金属污染治理的研究取得了一定的进展，然而，矿山污水的特殊性注定了其酸化与重金属污染并存很难通过单一的手段对矿山废水的水质进行彻底的改良。

因此，如何将废水酸碱调节工艺与废水的重金属污染治理工艺有效结合，从根本上彻底的解决矿废水的酸化与重金属污染，通过合理的技术工艺与设备有效的避免次生污染产生，是当前矿山重金属污染废水处理的技术关键。

发明内容

本发明的目的在于提出一种矿山重金属污染酸性废水的生物化学处理装置以及对矿山重金属污染酸性废水的处置方法，该矿山重金属污染酸性废水的生物化学装置方法通过泵系统、导水管系统实现液体在不同处理装置之间的流动，废水通过沉淀装置、还原装置、PRB((Permeable Reactive Barrier可渗透反应墙)装置与pH调节池实现废水中硫酸盐的还原、废水脱硫处理、重金属污染去除与废水的pH调节，还具有脱硫装置，实现脱硫，从根本上解决了矿山重金属污染酸性废水的酸化与重金属污染问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种矿山重金属污染酸性废水的生物化学处理装置，包括：沉淀池、还原装置、脱硫装置、PRB装置与pH调节池，

沉淀池，用于对废水中的固体杂质进行沉淀分离处理，提高后续工艺的工艺效果；

还原装置，用于提供SBR快速繁殖的厌氧环境，提高废水中硫酸盐的还原效率；

脱硫装置，连接所述还原装置的上部，用于有效的对微生物还原过程中产生的废气进行脱硫处理；

PRB装置，用于有效的实现废水中重金属的去除；

pH调节池，用于实现处理后废水的pH调节，使得处理后废水pH稳定在合理范围；

其中，对于沉淀池、还原装置、PRB装置与pH调节池，各个装置间通过依次导水管系统、以及在导水管系统中的泵系统实现液体在不同装置之间的有序流动。

优选地，沉淀池的材料选用为混凝土，沉淀池内部要做水平与垂直防渗处理，防渗材料为HDPE防渗膜，防渗膜厚度≥2mm，沉淀池的侧面底端设置PVC入水管，PVC入水管与第一泵连接。

优选地，还原装置侧面通过第一导水管与沉淀池连接，顶部设置有菌种添加端口，上端通过第一单向导气管与脱硫装置连接，第一导水管的吸入废水的端部具有第一尼龙纱布包裹层，第一导水管还设置有第二泵。