[发明专利]一种酸性矿井废水的治理装置

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种酸性矿井废水的治理装置。

背景技术

酸性矿井水(Acid Mine Drainage,简称AMD)是指在煤层或者硫铁矿等矿床开采过程中，黄铁矿与矿井水及空气中的氧气接触，经过一系列氧化、水解产生的矿山排水，其pH值低于6、SO₄^2-浓度高、且含有重金属离子。酸性矿井水会腐蚀矿山排水设备、钢轨及其他机电设备，使混凝土筑物结构疏松，污染地下水，破坏环境。

现有技术“201410081974.7一种酸性矿井废水的治理装置”中公开一种酸性矿井废水的治理装置，该装置包括基于微生物电池的可渗透反应井，反应井底部铺设布水集水层，中部为混合填料生化反应与微生物燃料电池区，微生物燃料电池与反应井以同心圆结构布置，微生物燃料电池阴极由金属丝网支撑的碳布围成的筒状体构成，筒状体与反应井壁之间填充固载硫酸盐还原菌的生物质及大陶粒的混合填料，筒状体内部填充生活污水厂活性污泥作为阳极区，碳棒作为阳极插入污泥中，反应井上部铺设泌水过滤层，阴阳两极均用导线导出，外接电阻构成一个完整的电回路。该装置可以有效调节酸性矿山废水pH，去除重金属离子。

但基于硫酸盐还原菌还原法的生化反应处理装置、或基于上述硫酸盐还原菌生物阴极微生物电池的可渗透反应井原位治理酸性矿井废水时，需补加碳源COD量不易控制，处理后的废水在SO₄^2-以及重金属离子达标排放时，部分碳源不能完全氧化，产生出水COD易超标的问题。急需新技术解决这一矛盾。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种酸性矿井废水的治理装置。本发明治理装置采用空气阴极微生物燃料电池与固载硫酸盐还原菌活性介质法结合的可渗透反应井，能保证硫酸盐还原菌生长的碳源供给和保持适宜的pH环境，消除硫酸盐还原产物H₂S和重金属离子对其的抑制，提高硫酸盐还原菌活性，使硫酸盐还原菌(SRB)处理硫酸根和重金属效果得到进一步强化，并有效降低可渗透反应井出水COD浓度。

本发明采用的技术方案是：

一种酸性矿井废水的治理装置，包括基于空气阴极微生物燃料电池的可渗透反应井，反应井中下部填充活性介质，上部为空气阴极微生物燃料电池区，空气阴极微生物燃料电池以同心圆结构布置，微生物燃料电池区结构由中心向外依次为：空气阴极区、质子交换膜、阳极区、活性介质区；空气阴极区下口由密封管套密封，用于阻隔阳极区水扩散进入阴极区和阴极区空气扩散进入阳极区；

所述空气阴极区由多孔圆筒状通气管、阴极组成，所述多孔圆筒状通气管由耐腐蚀材料制成，孔径4-6mm，开孔率70％-80％，通气管上口通大气，所述阴极为负载Pt/C催化剂的碳布，阴极包裹在多孔圆筒状通气管的外表面，质子交换膜包裹在阴极的外表面；

所述阳极区由阳极、阳极内外侧的活性污泥以及位于阳极外侧的活性污泥与活性介质之间的格栅管组成，阳极由碳布围成的筒状体构成，阴极外表面与阳极内表面极间距3mm±1mm，阳极与质子交换膜之间的间隙以及阳极与格栅管之间的间隙填充活性污泥；格栅管用于支撑活性介质区，保证阳极区不受其挤压。

所述活性污泥为城市生活污水厂厌氧区活性污泥；

所述格栅管与可渗透反应井井壁之间为活性介质区，活性介质区填充有活性介质；

所述活性介质由小陶粒、大陶粒和固载硫酸盐还原菌的玉米芯以质量比为3:3:1～4:4:1混合组成，所述小陶粒粒径为1-2mm，大陶粒粒径为3-5mm，玉米芯粒径3-5mm；

多孔圆筒状通气管中间通大气层，多孔圆筒状通气管与反应井井壁顶端之间的部分进行密封，保持阳极区和活性介质区溶解氧＜0.2mg/L；密封方式可采用端盖或者覆盖土壤进行密封。

所述空气阴极微生物燃料电池区与可渗透反应井为同心圆结构布置时，设置一个空气阴极微生物燃料电池区；空气阴极微生物燃料电池区与可渗透反应井为非同心圆结构布置时，设置若干个空气阴极微生物燃料电池区。

可渗透反应井主体为固载SRB(硫酸盐还原菌)的活性介质层，在反应井上部布置空气阴极微生物燃料电池于反应井活性介质层中。在阳极和质子膜之间以及阳极外围添加活性污泥作为微生物燃料电池的碳源，阳极与阴极分别用导线引出，外接电阻，形成电回路，电池工作时，以活性污泥和酸性矿井水为阳极区介质。