[发明专利]一种处理酸性矿山废水的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种充分利用碳酸盐岩酸中和潜力处理酸性矿山废水的装置。

背景技术

近年来,我国加大了矿产资源的开采，然而对酸性矿山废水(acid mine drainage,以下简称AMD)的处理却没有达到应有的程度。大量硫化物矿石在分离矿产有效价值成份后，被弃至于废石堆、尾矿库、洗矿槽等处，在地表与大气和雨水接触逐渐氧化产生了大量硫酸类的酸性废水，同时溶解有毒理性较高的重金属离子，影响水环境，污染生活生产用水。

AMD的处理主要分为主动处理、被动（间接）处理及生物生态处理。主动处理主要是直接加药中和，存在消耗大量药剂且沉积物过多的问题；生物生态处理主要利用植物和微生物处理，存在着植物和微生物抵抗AMD的能力差处理时间长的问题。所以，众多研究者采用被动（间接）处理，即使用碳酸盐型岩石(CaCO₃含量高于90%)作为中和AMD的经济优选方案。然而在实际生产过程中，普遍存在反应物岩石表面易沉积铁的氢氧化物及钙镁的硫酸盐类等反应产物，影响反应速度和进行程度；出水碱度不够，出水金属离子浓度较高；反应速率较慢，不能满足生产要求等问题。为了使生成的铁的氢氧化物及钙镁的硫酸盐类的物质不沉积于岩石表面，研究人员作了许多努力：在利用碳酸盐岩AMD处理的前期，利用好氧微生物生长需要消耗溶解氧的原理，加入有机质消耗AMD内的溶解氧，后续反应在无氧状态下进行，以避免Fe(2+)氧化成Fe（3+）并形成氢氧化物沉积在岩石表面，待碱度提高了再复氧以利于金属离子沉积，然而这种利用好氧微生物分解有机物达到去除氧的方法，受到微生物活性耐进水水质冲击的抵抗能力、有机物对后续岩石的堵塞以及氧的去除程度不理想等不利因素限制。利用AMD流经尺寸由大到小的碳酸盐岩来达到前期沉积铁的氢氧化物和钙镁的硫酸盐而不易堵塞后续处理，延长水力停留时间的方法来达到去除效果，同样存在着不同尺寸岩石酸中和潜力利用不充分的问题。总的来说，几种利用石灰岩处理AMD在实际应用中都存在着反应岩石酸中和潜力利用不充分、系统寿命短、抗进水变化能力弱、处理污水总量小及速度慢等问题，不能满足矿山实际生产所产生废水的处理需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理酸性矿山废水的装置。

本发明是这样实现的：废水处理装置包括废水池、进水管、碳酸盐岩、主反应池、跌水挡板、澄清池、出水管和排泥管；废水池通过进水管与主反应池相连，废水池位置高于主反应池；主反应池底部为倒圆锥体设计，内部加入粒径小于或等于3.0cm的碳酸盐岩到锥体高度的1/2（静止时），主反应池通过跌水挡板与澄清池相连；澄清池为倒锥体形的池体设计，澄清池顶部连接出水管，底部连接排泥管。 

废水池底部与主反应池液面液位差大于或等于4.6m，满足其在主反应池底部产生6m/s的上升流速，该流速能使主反应池厚度1.5-2.5m的碳酸盐岩颗粒进入悬浮状态。

酸性矿山废水从废水池在一定水头下经进水管流入主反应池；利用进水处截面积小流速大的特点，使碳酸盐岩颗粒始终处于挠动状态，出水处截面积大流速小，利于较大颗粒的重复使用。

主反应池的浑浊液流经跌水挡板，使混合液充分复氧后进入澄清池；澄清池倒锥体形的池体设计，利于沉积的底泥利用重力从排泥管排出，上清液由出水管排出。

发明的显著特点在于：①主反应池底部的倒圆锥体设计，底部进水产生的上升流速使碳酸盐岩颗粒形成悬浮流态，使碳酸盐岩颗粒保持搅动摩擦，脱落附着在碳酸盐岩表面的絮体或沉淀，不断使石灰石出现新的可反应表面；②主反应池的截面尺寸：借鉴滤池反冲洗的特点，底部截面积为顶部截面积的1%，流入流速为不小于6m/s；③储水池底部与主反应池的上液面差:以一定体积的水流的势能转化为同等体积密度为水的2.3-2.5倍的岩石颗粒的动能的能量守恒原理核算，以流速6m/s,锥体高1m，母线与地面夹角为60°计算，故作用自由水头应将保持在4.6m以上；④这种设计能保持池底部流速大、挠动较强，利于碳酸盐岩充分反应，而顶部流速较缓，利于未充分反应的岩石下沉继续反应，而充分反应后形成的絮体及沉淀物等浑浊液流入澄清池；⑤主反应池中产生的CO₂气体，也能对池内碳酸盐岩石产生搅动作用；⑥在澄清池顶部设置跌水版，让流入澄清池的浑浊水复氧；⑦澄清池底部设排泥管，顶部设出水管；⑧主反应池和储水池都可以植入地下以降低液面。