一種酸性礦井水處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種酸性礦井水處理方法，由三級處理裝置串聯(lián)組成，酸性礦井水首先進(jìn)入第一級處理裝置，礦井水依次流過土壤層、石灰石層、砂石層，經(jīng)過中和反應(yīng)、過濾、吸附等去除酸性礦井水中的OH-、懸浮物等污染物，處理后的出水通過重力自流進(jìn)入第二級處理裝置，礦井水依次流過土壤層、粉煤灰和石灰石混合層、砂石層，經(jīng)過中和反應(yīng)、過濾、吸附等進(jìn)一步去除酸性礦井水中的OH-、鐵、錳等污染物，處理后的出水通過重力自流進(jìn)入第三級處理裝置，礦井水依次流過土壤層、石灰石和果殼濾料混合層、砂石層，進(jìn)一步去除酸性礦井水中的OH-、顆粒物、鐵、錳等污染物，出水可外排或回用。本方法操作簡單，利用石灰石、粉煤灰、果殼濾料等廉價材料，可有效解決礦區(qū)酸性礦井水污染問題，同時降低處理成本。
【專利說明】一種酸性礦井水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境工程領(lǐng)域，更具體地說是一種酸性礦井水的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦酸性礦井水是指pH值在3.0-6.5之間的礦山廢水。礦井水的酸性主要是由于采煤活動的影響，原來的還原環(huán)境變?yōu)檠趸h(huán)境，與煤相伴生的硫鐵礦被氧化，形成硫酸，導(dǎo)致PH值下降，就形成了酸性礦井水。酸性礦井水的形成除與煤的賦存狀態(tài)、含硫量有關(guān)外，還和礦井的空氣流通狀況、涌水量以及微生物的種類和數(shù)量等有密切的關(guān)系。酸性礦井水是煤礦開采過程中的一大污染源，不僅腐蝕井下生產(chǎn)設(shè)備，造成經(jīng)濟(jì)損失，還會影響工人身體健康，酸性礦井水若未經(jīng)處理而直接排放，會對環(huán)境中的水體、土壤、植物造成嚴(yán)重污染，同時也浪費了寶貴的水資源。
[0003]目前，酸性礦井水的處理工藝有中和法、微生物法、人工濕地法等。常用的是石灰或石灰石中和法，石灰中和法處理后的出水中，存在著大量的H2CO3,使出水pH值難以達(dá)到中國污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)6~9的要求，一般只能維持在5.5左右，且對二價鐵的去除率低；而石灰乳中和法的運轉(zhuǎn)費用昂貴，中和沉淀后，生成物為硫酸鈣，氧化鐵以及未完全反應(yīng)的石灰和碳酸鈣的膠狀混合物，易造成二次污染。此外，生化處理、人工濕地等技術(shù)不成熟，沒有得到廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足，提供了一種方法簡單、操作管理方便、成本低的酸性的礦井水處理方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的酸性礦井水處理方法，利用有落差的三級處理裝置進(jìn)行進(jìn)行處理，第一級處理裝置包括依次設(shè)在容器內(nèi)的砂石層、石灰石層、土壤層，第二級處理裝置包括依次設(shè)在容器內(nèi)的砂石層、粉煤灰/石灰石層、土壤層，第三級處理裝置包括依次設(shè)在容器內(nèi)的砂石層、果殼濾料/石灰石層、土壤層，三級處理裝置的容器上部均設(shè)有入水口，下部均設(shè)有出水口，處理方法步驟如下:
[0006]a、將酸性礦井水引入第一級處理裝置中，酸性礦井水在第一級處理裝置中向下分別流經(jīng)土壤層、石灰石層、和砂石層，其中:土壤層的厚度為40-50cm，石灰石層的厚度為90-120cm,砂石層的厚度為25-35cm,土壤層上覆水的深度為35_55cm ；
[0007]b.第一級處理裝置處理后的礦井水通過重力自流進(jìn)入第二級處理裝置，礦井水在第二級處理裝置中向下分別流經(jīng)土壤層、石灰石和粉煤灰混合層、砂石層；其中:土壤層的厚度為40-50cm，石灰石和粉煤灰層的厚度為80-110cm，砂石層的厚度為25-35cm，土壤層上覆水的深度為30-50cm ;第二級處理裝置中石灰石和粉煤灰的質(zhì)量比為1:1~2:1 ;
[0008]C、第二級處理裝置處理后的出水通過重力自流進(jìn)入第三級處理裝置，礦井水在第三級處理裝置中向下分別流經(jīng)土壤層、石灰和果殼濾料混合層、砂石層；其中:土壤層的厚度為45-60cm，石灰石和果殼濾料層的厚度為80-100cm，砂石層的厚度為25-35cm，土壤層上覆水的深度為25-40cm ;第三級處理裝置中石灰石和果殼濾料的質(zhì)量比為1:1~1:3 ;礦井水在第三級處理裝置中進(jìn)一步去除礦井水中的H+、懸浮物、Fe、Mn等污染物，出水從底部由管道引出外排或回用。
[0009]所述各級處理裝置中土壤層中的土壤有機質(zhì)的含量為8.0~12.0g/kg。
[0010]所述第一級處理裝置與第二級處理裝置兩級之間的高度差為1.0-2.0m ;第二級處理裝置與第三級處理裝置兩級之間的高度差為1.0-1.5m。
[0011]有益效果:本發(fā)明利用三級串聯(lián)的反應(yīng)裝置處理酸性礦井水，利用在中和反應(yīng)體系中的厭氧環(huán)境，可連續(xù)釋放0H_與酸性礦井水發(fā)生中和反應(yīng)，同時利用土壤、粉煤灰、果殼濾料等材料的吸附性能去除礦井水中鐵、錳等金屬離子，在處理過程中，利用粉煤灰可減少對石灰石的使用量，同時充分利用礦區(qū)常見的固體廢棄物，在串聯(lián)的處理裝置中連續(xù)產(chǎn)生堿通過中和反應(yīng)處理酸性礦井水，在反應(yīng)裝置中保持一定的積水深度以及利用土壤釋放出有機質(zhì)消耗水中的溶解氧，使得在處理裝置中形成厭氧環(huán)境，在處理過程中可減少中和反應(yīng)形成的堿性物質(zhì)的金屬沉積和結(jié)垢，保證0H—持續(xù)從石灰石、粉煤灰中釋放；礦井水中的重金屬通過吸附作用而去除。本方法操作簡單可靠，利用重力自流運行費用低，可減少常用方法酸性礦井水處理成本的40-60%，在本【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)具有廣泛的實用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的酸性礦井水處理工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0013]下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作進(jìn)一步的說明:
[0014]本發(fā)明酸性礦井水的處理方法:利用重力自流原理，設(shè)置有落差的三級處理裝置，第一級處理裝置包括依次設(shè)在容器 內(nèi)的砂石層、石灰石層、土壤層，容器的上部設(shè)有入水口，下部設(shè)有出水口 ；第二級處理裝置包括依次設(shè)在容器內(nèi)的砂石層、粉煤灰/石灰石層、土壤層，容器的上部設(shè)有入水口，下部設(shè)有出水口 ；第三級處理裝置包括依次設(shè)在容器內(nèi)的砂石層、果殼濾料/石灰石層、土壤層，容器的上部設(shè)有入水口，下部設(shè)有出水口 ；第一級處理后出水通過管道利用重力自流進(jìn)入第二級處理裝置，兩級處理裝置之間的高度差為
1.0-2.0m ;第二級處理后出水通過管道利用重力自流進(jìn)入第三級處理裝置，兩級處理裝置之間的高度差為1.0-1.5m。具體處理方法如下:
[0015]將酸性礦井水引入第一級處理裝置中，酸性礦井水在第一級處理裝置中向下分別流經(jīng)40-50cm厚的土壤層，土壤層上覆深度為35-55cm的水層，所用的土壤為壤土，土壤有機質(zhì)的含量為8.0~12.0g/kg,利用土壤中有機質(zhì)消耗掉水中溶解的氧氣,進(jìn)入90-120cm厚的石灰石層，在石灰石層發(fā)生中和反應(yīng)去除酸性礦井水中H+，中和反應(yīng)后的礦井水進(jìn)入25-35cm厚的砂石進(jìn)行過濾；過濾后的出水從第一級處理裝置底部由管道引出，利用重力自流進(jìn)入第二級處理裝置，兩級處理裝置之間的高度差為1.0-2.0m ;礦井水在第二級處理裝置中向下分別流經(jīng)40-50cm厚的土壤層，所用的土壤為壤土，土壤有機質(zhì)的含量為8.0~12.0g/kg, 土壤層上覆深度為30-50cm的水層,利用土壤層中有機質(zhì)消耗掉礦井水中溶解的氧氣后進(jìn)入SO-1lOcm厚的石灰石和粉煤灰混合層，石灰石和粉煤灰混合層中石灰石和粉煤灰的質(zhì)量比為1:1~2:1，在石灰石和粉煤灰混合層中發(fā)生中和反應(yīng)去除礦井水中H+，礦井水進(jìn)入25-35cm砂石層進(jìn)行過濾；過濾后的出水從第二級處理裝置底部由管道引出，利用重力自流進(jìn)入第三級處理裝置，兩級處理裝置之間的高度差為1.0-1.5m ;礦井水在第三級處理裝置中向下分別流經(jīng)厚度為45-60cm 土壤層，所用的土壤為壤土，土壤有機質(zhì)的含量為8.0~12.0g/kg，利用土壤中有機質(zhì)消耗掉水中溶解的氧氣后進(jìn)入厚度為80-100cm的石灰和果殼濾料混合層，石灰和果殼濾料混合層中石灰石和果殼濾料的質(zhì)量比為1:1~1:3，在石灰和果殼濾料混合層中發(fā)生中和反應(yīng)與吸附反應(yīng)去除水中H\懸浮物、Fe、Mn等污染物，處理后的出水進(jìn)入25-40cm厚的砂石層進(jìn)行過濾后外排或回用。 普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)或變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種酸性礦井水處理方法，其特征在于:處理方法利用有落差的三級處理裝置進(jìn)行進(jìn)行處理，第一級處理裝置包括依次設(shè)在容器內(nèi)的砂石層、石灰石層、土壤層，第二級處理裝置包括依次設(shè)在容器內(nèi)的砂石層、粉煤灰/石灰石層、土壤層，第三級處理裝置包括依次設(shè)在容器內(nèi)的砂石層、果殼濾料/石灰石層、土壤層，三級處理裝置的容器上部均設(shè)有入水口，下部均設(shè)有出水口，處理方法步驟如下: a、將酸性礦井水引入第一級處理裝置中，酸性礦井水在第一級處理裝置中向下分別流經(jīng)土壤層、石灰石層、和砂石層，其中:土壤層的厚度為40-50cm，石灰石層的厚度為90-120cm,砂石層的厚度為25-35cm,土壤層上覆水的深度為35_55cm ； b、第一級處理裝置處理后的礦井水通過重力自流進(jìn)入第二級處理裝置，礦井水在第二級處理裝置中向下分別流經(jīng)土壤層、石灰石和粉煤灰混合層、砂石層；其中:土壤層的厚度為40-50cm，石灰石和粉煤灰層的厚度為80-110cm，砂石層的厚度為25-35cm，土壤層上覆水的深度為30-50cm ;第二級處理裝置中石灰石和粉煤灰的質(zhì)量比為1:1~2:1 ; c、第二級處理裝置處理后的出水通過重力自流進(jìn)入第三級處理裝置，礦井水在第三級處理裝置中向下分別流經(jīng)土壤層、石灰和果殼濾料混合層、砂石層；其中:土壤層的厚度為45-60cm，石灰石和果殼濾料層的厚度為80-100cm，砂石層的厚度為25-35cm，土壤層上覆水的深度為25-40cm ;第三級處理裝置中石灰石和果殼濾料的質(zhì)量比為1:1~1:3 ;礦井水在第三級處理裝置中進(jìn)一步去除礦井水中的H\懸浮物、Fe、Mn等污染物，出水從底部由管道引出外排或回用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性礦井水處理方法，其特征在于:所述各級處理裝置中土壤層中的土壤有機質(zhì)的含量為8.0~12.0g/kg。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性礦井水處理方法，其特征在于:所述第一級處理裝置與第二級處理裝置兩級之間的高度差為1.0-2.0m ;第二級處理裝置與第三級處理裝置兩級之間的高度差為1.0-1.5m。
【文檔編號】C02F9/04GK103466842SQ201310450175
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】李向東, 馮啟言 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)