[发明专利]一种利用梯级拦截坝辅助处理酸性矿山废水的系统及其工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用梯级拦截坝辅助处理酸性矿山废水的系统及其工艺，属于污水处理技术领域。

背景技术

在我国西南地区含有大量的金属矿产和煤矿资源，而大部分金属矿山以金属硫化物的形式存在。现开采的以及废弃金属矿山或煤矿中的硫化物在空气中氧和微生物的作用下，经过程后形成硫酸盐化合物而溶解于水中。如此，不仅增加了水中重金属离子的浓度，提高水体的酸性(即降低水体的pH值)。

目前国内外关于矿山酸性废水的治理方法主要有物理法(吸附法)、化学法(絮凝法、沉淀法、螯合剂法)、膜处理法及人工湿地法等，各种处理技术得到一定的应用，但也因各自的缺点和局限性而难以得到推广，主要体现在：

吸附法：该方法是利用某些具有微孔结构的物质(主要为活性炭等)的吸附性能对重金属离子的吸引而去除重金属离子以达到净化废水的目的。活性炭对污染物的吸附能力是有限度的，饱和的活性炭不经处理而废弃必然引发资源浪费及环境污染等问题，同时，现在使用的吸附剂种类很多，最常见的是活性炭，但活性炭吸附速率较慢，且吸附容量较小，故不适于处理污染物浓度较高的废水，另外活性炭再生程序复杂，也限制了它的使用范围。

中和法：该方法是利用酸碱中和沉淀的原理，根据大部分重金属氢氧化物不溶于水或微溶于水，通过向酸性矿井水中加入一定量的碱性物质使重金属离子形成氢氧化物沉淀，以达到去除废水中重金属离子和提高废水pH的一种方法。但由于处理产生的废渣量大、不易处理及可能会引发二次污染等问题。

微电解絮凝法：该方法以Fe-C填料为主，利用铁屑在废水中产生的电化学腐蚀作用，是电化学氧化还原、电化学对絮体的电富集作用、电化学作用产生的凝聚、新生絮体的吸附和床层过滤等作用的综合效应，其主要缺点体现在：①、电解塔底的铁屑易板结，这导致Fe-C电子转移困难，而使铁屑上H⁺→H₂包裹着铁屑使其难以氧化溶解，而降低处理效果。②、铁-碳微电解反应需在酸性条件下进行（pH一般在3-4），这使得对pH的控制成为一个重要问题。而排出水则要求中性，两者的矛盾提高了运行成本。③、在微电解过程中，阳极反应：Fe-2e^-→Fe²⁺，需要及时的补充铁屑和更换残渣，增加了操作难度，在水处理反应进行到一段时间后，出现堵塞、结块等不利现象，同时微电解反应进行前和进行后都存在着pH值调节的问题，提高了成本。

硫化物沉淀浮选法：主要是利用重金属硫化物在水中的溶解度比金属氢氧化物小的原理，通过加入一定量的硫化剂使重金属以硫化物形式沉淀而达到降低水中重金属浓度的方法。该方法中使用到了H₂S、Na₂S等硫化剂，容易造成硫化物的二次污染、硫化物形成过程中pH不易控制、原料的成本较高且处理后的废水中硫含量达不到国家排放标准，硫的二次污染严重，且硫化剂的成本较高等缺点使其应用受到限制。

高分子螯合剂法：采用高分子有机螯合剂与金属离子发生螯合反应，生成稳定且不溶于水的金属螯合物来除去废水中重金属离子的方法。用于处理废水高分子螯合剂必须满足下列条件：①生成的金属络合物不溶于水及酸碱溶液中，且半径较大易于沉降。②生成的金属络合物毒性小。③稳定性相对较好，能稳定存在。④反应过程中的螯合剂的添加量应较少，且市场价格便宜。

人工湿地法：由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地表生态系统，主要利用基质-微生物-植物这个复合生态系统的物理、化学、生物三重协同作用实现对污水的高度净化。但该方法也存在一些限制性因素例如：部分植物的生长周期长、生长慢、吸附能力有限且大部分的植物适于生长在中性及低碱性的水体中。

膜处理法：膜分离技术是利用膜两侧的渗透压差，水中的离子在渗透压不等的作用下，利用膜的选择透过性，将水中离子进行分离和浓缩的一种分离技术。但由于工业废水往往含有酸、碱等物质，处理条件较苛刻。且该方法处理成本较高，膜处理技术在一定程度上能有效的处理矿山酸性废水，但是膜的使用寿命以及膜的制备成本及维护费用使得该技术不能广泛的推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用梯级拦截坝辅助处理酸性矿山废水的系统及其工艺，能提高酸性矿山废水的处理效果，简化处理工艺，降低处理难度，减少成本。