權(quán)利要求
1.離子型礦山廢水處理裝置，其特征在于：包括四個(gè)矩形的絮凝池體單元與四個(gè)矩形的氣浮池組成的組合式氣浮系統(tǒng)，所述組合式氣浮系統(tǒng)包括沿水流方向依次設(shè)置的進(jìn)水區(qū)、絮凝區(qū)、接觸區(qū)、氣浮區(qū)、出水區(qū)、溶氣罐及回流管道區(qū)，所述進(jìn)水區(qū)包括進(jìn)水管(1)、溶液池(2)、進(jìn)水孔(3)，所述絮凝區(qū)包括絮凝池(4)、機(jī)械混凝單元(5)、過(guò)水孔(6)、溢流墻(7)、放空槽(8)、放空管(9)，所述機(jī)械混凝單元(5)包括混凝轉(zhuǎn)刷及控速機(jī)組，所述接觸區(qū)包括接觸室(10)、溶氣釋放單元(11)及過(guò)水板(12)，所述氣浮區(qū)包括分離室(13)、刮沫機(jī)(14)、排渣槽(15)、沖洗水管(16)、排渣管(17)、管式集水器(18)及排泥結(jié)構(gòu)，所述出水區(qū)包括出水閘(23)、集水溝(24)及出水管(25)，所述溶氣罐及回流管道區(qū)包括溶氣回流管(27)、壓力溶氣罐(28)及貯氣罐(29)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子型礦山廢水處理裝置，其特征在于：污水由進(jìn)水分配井配備的自動(dòng)控制進(jìn)水泵交替分配進(jìn)水至溶液池(2)，且污水由設(shè)置在進(jìn)水分配井底部的射流噴頭進(jìn)入；所述進(jìn)水孔(3)位于溶液池(2)與絮凝池(4)相隔池壁底部；所述絮凝池(4)包括沿水流方向設(shè)置的第一絮凝室、第二絮凝室及第三絮凝室，水流經(jīng)過(guò)水孔(6)及溢流墻(7)進(jìn)入接觸區(qū)；所述過(guò)水孔(6)分別位于第一絮凝室與第二絮凝室的下方、第三絮凝室與接觸區(qū)連接池壁的下方；所述溢流墻(7)位于第二絮凝室與第三絮凝室池壁處，高度為絮凝池壁高度的80％；所述絮凝池(4)底部均沿長(zhǎng)邊方向及進(jìn)水側(cè)短邊設(shè)有放空槽(8)；所述放空管(9)位于放空槽(8)的兩個(gè)拐角處及槽體下方；所述機(jī)械混凝單元(5)配有兩組混凝轉(zhuǎn)刷，所述兩組混凝轉(zhuǎn)刷間設(shè)有用于固定轉(zhuǎn)軸的隔板，高度為絮凝室深度的40％～45％，厚度與池壁相當(dāng)，所述混凝轉(zhuǎn)刷長(zhǎng)度不高于0.8倍絮凝室有效水深，葉片長(zhǎng)度為0.75～0.85倍絮凝池寬度，葉片寬度不少于0.25m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子型礦山廢水處理裝置，其特征在于：所述接觸室(10)長(zhǎng)寬比為1:4～1:1，寬度與絮凝室相同，有效水深不少于3.0m，底面坡度大于0.1，水力停留時(shí)間不高于8min；溶氣釋放單元(11)選用TV型溶氣釋放器，規(guī)格為接口直徑25mm，兩個(gè)一組，共七組兩排設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子型礦山廢水處理裝置，其特征在于：所述分離室(14)長(zhǎng)寬比為2.25:1～3.75:1，寬度與接觸室(10)相同，有效水深不少于2.5m，水力停留時(shí)間9～16min；所述排渣槽(15)位于氣浮區(qū)出水側(cè)，長(zhǎng)度不少于0.4m，寬度與氣浮區(qū)相當(dāng)，高度不少于0.6m，以1％的坡度坡向排渣管(17)一端；所述排渣管(17)位于池體外側(cè)的排渣槽(15)底部；所述管式集水器(18)位于分離室(13)底部，長(zhǎng)度為分離室的45％～55％，直徑為250mm，出水流速為0.1～1.0m/s；所述分離室(13)池底設(shè)置排泥結(jié)構(gòu)，所述排泥結(jié)構(gòu)包括六組污泥斗(19)、設(shè)置在所述污泥斗(19)下的穿孔排泥管(20)、連接所述穿孔排泥管(20)的排泥溝(21)、連通兩組分離區(qū)排泥溝(21)的排泥連通管(30)以及設(shè)置在所述排泥溝(21)末端的排泥主管(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子型礦山廢水處理裝置，其特征在于：所述出水閘(23)設(shè)有電動(dòng)明桿式閘門啟閉機(jī)控制開(kāi)合，每個(gè)分離室(13)配有三個(gè)出水閘(13)；所述集水溝(24)長(zhǎng)為1.8～3.2m，壁厚0.2～0.5m，高度為池體高度的75～85％，且配有可調(diào)節(jié)堰門(26)；所述出水管(25)位于集水溝(24)底部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子型礦山廢水處理裝置，其特征在于：所述溶氣回流管(27)始于出水區(qū)集水溝(24)，回流水經(jīng)溶氣水泵(31)提至壓力溶氣罐(28)；所述貯氣罐(29)內(nèi)空氣由空壓機(jī)組(32)輸送至壓力溶氣罐(28)。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)中所述的離子型礦山廢水處理裝置的運(yùn)行方法，其特征在于：所述運(yùn)行方法包括通過(guò)調(diào)整硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)pLMS、pH控制絮體粒徑，通過(guò)調(diào)整回流量和溶氣壓力3～10bar、上升流速控制微氣泡粒徑在20～100μm；使用納米級(jí)微氣泡釋放頭，控制微氣泡粒徑在100nm～10μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的運(yùn)行方法，其特征在于：第一階段銅的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第一個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝3～4下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)達(dá)到30～35，水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在4bar，回流量30％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為25m/h，所生成的納米級(jí)硫化銅絮體粒徑范圍在2-15nm，利用100nm～5000nm的納米級(jí)微氣泡層托起絮體上浮，進(jìn)入氣浮區(qū)并通過(guò)刮沫機(jī)與水體分離，本階段的水力停留時(shí)間在20～30min；
第二階段鉛、鎘的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第二個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝4～5下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)pLMS達(dá)到25～30，在浮選硫化鎘絮體時(shí)，添加硫化鉛分散劑，水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在5bar，回流量20％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為12-25m/h；待硫化鎘收集完成后，加入投加量20～50g/t的硫化鉛捕集劑六偏磷酸鈉，并以相同的氣浮參數(shù)從水體中分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的運(yùn)行方法，其特征在于：第三階段鎳、鐵的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第三個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝5～6.5下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)達(dá)到15～25；水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在5～8bar，回流量20％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為10～15m/h；加入投加量為5～10*10-4mol/L的硫化鎳捕集劑油酸鈉及投加量為5～20mg/L的磁絮凝劑，通過(guò)排泥結(jié)構(gòu)從池體下方排出并與水體分離；所生成的硫化亞鐵絮體粒徑范圍在60-200μm，利用20μm～70μm的微氣泡層托起絮體上浮，進(jìn)入氣浮區(qū)并通過(guò)刮沫機(jī)與水體分離。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的運(yùn)行方法，其特征在于：第四階段錳的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第四個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝7.5～8下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)達(dá)到10～15；水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在10bar，回流量10％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為8m/h；所生成的硫化錳絮體粒徑范圍在200μm以上，利用40μm～100μm的微氣泡層托起絮體上浮，進(jìn)入氣浮區(qū)并通過(guò)刮沫機(jī)與水體分離。
說(shuō)明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及離子型礦山廢水處理裝置及其運(yùn)行方法，具體涉及一種較低pH、較高硫酸鹽含量條件下仍能夠有效去除廢水中重金屬污染物的廢水處理裝置及其運(yùn)行方法。
背景技術(shù)
[0002]未經(jīng)妥善處理而失控排放的礦山廢水，對(duì)地下水生態(tài)環(huán)境功能及公共健康安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，地下水無(wú)機(jī)污染已成為中國(guó)現(xiàn)階段水源水質(zhì)安全的主要問(wèn)題之一。鐵、錳元素是地下水無(wú)機(jī)污染的常見(jiàn)元素，通常是由于巖石和礦物其難溶化合物中鐵錳質(zhì)經(jīng)微生物介導(dǎo)氧化反應(yīng)的溶解而致，主要以二價(jià)鐵離子和二價(jià)錳離子形式存在于礦山廢水中，此類礦山廢水一般具有低pH,高鐵、高錳、高硫酸鹽的特點(diǎn)。
[0003]目前對(duì)于礦山廢水處理，主流的中和沉淀工藝仍存在因硫酸鈣泥渣的形成導(dǎo)致產(chǎn)泥量大、系統(tǒng)失效快、選擇性差以及二次污染的問(wèn)題，而硫化物沉淀法具有分離有價(jià)金屬效果好、pH適用范圍廣、產(chǎn)泥量少等優(yōu)點(diǎn)，成為一個(gè)可行的探索方向。生物硫化物沉淀工藝是一種基于硫還原、低污泥產(chǎn)出的礦山廢水處理新工藝。在該工藝中，礦山廢水中的硫酸鹽首先在硫酸鹽還原菌的作用下被還原為硫化物，然后硫化物與重金屬反應(yīng)并形成難溶金屬硫化絡(luò)合物，實(shí)現(xiàn)凈化水體的目的。該工藝不僅可實(shí)現(xiàn)去除重金屬、削減有機(jī)物、提高水體可生化性等水處理要求，還從源頭上解決了礦山廢水常規(guī)處理產(chǎn)生大量硫酸鈣泥渣的問(wèn)題。
[0004]然而，在生物硫化物沉淀法應(yīng)用中，常規(guī)處理裝置難以在達(dá)到硫酸鹽還原菌所需的嚴(yán)格厭氧環(huán)境的同時(shí)抑制硫化氫氣體的產(chǎn)生，裝置氣密性要求高；并且與礦山廢水直接接觸的微生物受重金屬離子脅迫會(huì)影響還原硫酸鹽的效率，二價(jià)硫離子產(chǎn)生不穩(wěn)定，無(wú)法根據(jù)不同難溶化合物溶度積的差異進(jìn)行分級(jí)沉淀。再者，生物硫化物沉淀法形成的絡(luò)合物粒徑較小，難以澄清分離；單級(jí)生物反應(yīng)器不好清理，重金屬回收困難，處理不當(dāng)會(huì)造成二次污染。
[0005]因此，如何構(gòu)建一個(gè)基于生物硫化物沉淀法的彌補(bǔ)各技術(shù)缺陷的反應(yīng)裝置及處理流程是解決生物硫化物沉淀工藝在礦山廢水處理應(yīng)用亟待解決的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種離子型礦山廢水物理、化學(xué)組合處理裝置及運(yùn)行方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種離子型礦山廢水處理裝置，包括四個(gè)矩形的絮凝池體單元與四個(gè)矩形的氣浮池組成的組合式氣浮系統(tǒng)，所述組合式氣浮系統(tǒng)包括沿水流方向依次設(shè)置的進(jìn)水區(qū)、絮凝區(qū)、接觸區(qū)、氣浮區(qū)、出水區(qū)、溶氣罐及回流管道區(qū)，所述進(jìn)水區(qū)包括進(jìn)水管、溶液池、進(jìn)水孔，所述絮凝區(qū)包括絮凝池、機(jī)械混凝單元、過(guò)水孔、溢流墻、放空槽、放空管，所述機(jī)械混凝單元包括混凝轉(zhuǎn)刷及控速機(jī)組，所述接觸區(qū)包括接觸室、溶氣釋放單元及過(guò)水板，所述氣浮區(qū)包括分離室、刮沫機(jī)、排渣槽、沖洗水管、排渣管、管式集水器及排泥結(jié)構(gòu)，所述出水區(qū)包括出水閘、集水溝及出水管，所述溶氣罐及回流管道區(qū)包括溶氣回流管、壓力溶氣罐及貯氣罐。
[0008]優(yōu)選地，污水由進(jìn)水分配井配備的自動(dòng)控制進(jìn)水泵交替分配進(jìn)水至溶液池，且污水由設(shè)置在進(jìn)水分配井底部的射流噴頭進(jìn)入；所述進(jìn)水孔位于溶液池與絮凝池相隔池壁底部；所述絮凝池包括沿水流方向設(shè)置的第一絮凝室、第二絮凝室及第三絮凝室，水流經(jīng)過(guò)水孔及溢流墻進(jìn)入接觸區(qū)；所述過(guò)水孔分別位于第一絮凝室與第二絮凝室的下方、第三絮凝室與接觸區(qū)連接池壁的下方；所述溢流墻位于第二絮凝室與第三絮凝室池壁處，高度為絮凝池壁高度的80％；所述絮凝池底部均沿長(zhǎng)邊方向及進(jìn)水側(cè)短邊設(shè)有放空槽；所述放空管位于放空槽的兩個(gè)拐角處及槽體下方；所述機(jī)械混凝單元配有兩組混凝轉(zhuǎn)刷，所述兩組混凝轉(zhuǎn)刷間設(shè)有用于固定轉(zhuǎn)軸的隔板，高度為絮凝室深度的40％～45％，厚度與池壁相當(dāng)，所述混凝轉(zhuǎn)刷長(zhǎng)度不高于0.8倍絮凝室有效水深，葉片長(zhǎng)度為0.75～0.85倍絮凝池寬度，葉片寬度不少于0.25m。
[0009]優(yōu)選地，所述接觸室長(zhǎng)寬比為1:4～1:1，寬度與絮凝室相同，有效水深不少于3.0m，底面坡度大于0.1，水力停留時(shí)間不高于8min；溶氣釋放單元選用TV型溶氣釋放器，規(guī)格為接口直徑25mm，兩個(gè)一組，共七組兩排設(shè)置。
[0010]優(yōu)選地，所述分離室長(zhǎng)寬比為2.25:1～3.75:1，寬度與接觸室相同，有效水深不少于2.5m，水力停留時(shí)間9～16min；所述排渣槽位于氣浮區(qū)出水側(cè)，長(zhǎng)度不少于0.4m，寬度與氣浮區(qū)相當(dāng)，高度不少于0.6m，以1％的坡度坡向排渣管一端；所述排渣管位于池體外側(cè)的排渣槽底部；所述管式集水器位于分離室底部，長(zhǎng)度為分離室的45％～55％，直徑為250mm，出水流速為0.1～1.0m/s；所述分離室池底設(shè)置排泥結(jié)構(gòu)，所述排泥結(jié)構(gòu)包括六組污泥斗、設(shè)置在所述污泥斗下的穿孔排泥管、連接所述穿孔排泥管的排泥溝、連通兩組分離區(qū)排泥溝的排泥連通管以及設(shè)置在所述排泥溝末端的排泥主管。
[0011]優(yōu)選地，所述出水閘設(shè)有電動(dòng)明桿式閘門啟閉機(jī)控制開(kāi)合，每個(gè)分離室配有三個(gè)出水閘；所述集水溝長(zhǎng)為1.8～3.2m，壁厚0.2～0.5m，高度為池體高度的75～85％，且配有可調(diào)節(jié)堰門；所述出水管位于集水溝底部。
[0012]優(yōu)選地，所述溶氣回流管始于出水區(qū)集水溝，回流水經(jīng)溶氣水泵提至壓力溶氣罐；所述貯氣罐內(nèi)空氣由空壓機(jī)組輸送至壓力溶氣罐。
[0013]本發(fā)明的另一目的在于提供一種離子型礦山廢水處理裝置的運(yùn)行方法，所述運(yùn)行方法包括通過(guò)調(diào)整硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)pLMS、pH控制絮體粒徑，通過(guò)調(diào)整回流量和溶氣壓力3～10bar、上升流速控制微氣泡粒徑在20～100μm；使用納米級(jí)微氣泡釋放頭，控制微氣泡粒徑在100nm～10μm。
[0014]優(yōu)選地，第一階段銅的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第一個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝3～4下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)達(dá)到30～35，水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在4bar，回流量30％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為25m/h，所生成的納米級(jí)硫化銅絮體粒徑范圍在2-15nm，利用100nm～5000nm的納米級(jí)微氣泡層托起絮體上浮，進(jìn)入氣浮區(qū)并通過(guò)刮沫機(jī)與水體分離，本階段的水力停留時(shí)間在20～30min。
[0015]第二階段鉛、鎘的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第二個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝4～5下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)pLMS達(dá)到25～30，在浮選硫化鎘絮體時(shí)，添加硫化鉛分散劑，水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在5bar，回流量20％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為12-25m/h；待硫化鎘收集完成后，加入投加量20～50g/t的硫化鉛捕集劑六偏磷酸鈉，并以相同的氣浮參數(shù)從水體中分離。
[0016]優(yōu)選地，第三階段鎳、鐵的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第三個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝5～6.5下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)達(dá)到15～25；水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在5～8bar，回流量20％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為10～15m/h；加入投加量為5～10*10-4mol/L的硫化鎳捕集劑油酸鈉及投加量為5～20mg/L的磁絮凝劑，通過(guò)排泥結(jié)構(gòu)從池體下方排出并與水體分離；所生成的硫化亞鐵絮體粒徑范圍在60-200μm，利用20μm～70μm的微氣泡層托起絮體上浮，進(jìn)入氣浮區(qū)并通過(guò)刮沫機(jī)與水體分離。
[0017]優(yōu)選地，第四階段錳的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第四個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝7.5～8下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)達(dá)到10～15；水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在10bar，回流量10％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為8m/h；所生成的硫化錳絮體粒徑范圍在200μm以上，利用40μm～100μm的微氣泡層托起絮體上浮，進(jìn)入氣浮區(qū)并通過(guò)刮沫機(jī)與水體分離。
[0018]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0019]本發(fā)明的離子型礦山廢水處理裝置及其運(yùn)行方法，按四個(gè)工藝階段周期運(yùn)行，有效解決了常規(guī)處理裝置難以在達(dá)到硫酸鹽還原菌所需的嚴(yán)格厭氧環(huán)境的同時(shí)抑制硫化氫氣體的產(chǎn)生，微生物受重金屬離子脅迫會(huì)影響還原硫酸鹽的效率，無(wú)法根據(jù)不同難溶化合物溶度積的差異進(jìn)行分級(jí)沉淀，有價(jià)金屬回收困難的問(wèn)題。
[0020]本發(fā)明的處理裝置的組合式氣浮系統(tǒng)，其運(yùn)行方法通過(guò)合理控制不同階段酸性廢水中硫化物含量、pH值及氣浮除渣過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)中和沉淀及有價(jià)金屬分級(jí)回收；該系統(tǒng)具有工藝簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，處理費(fèi)用低，占地面積小，經(jīng)處理后的廢水達(dá)到地表水3類水體排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的離子型礦山廢水處理裝置即使在進(jìn)水情況不穩(wěn)定及較高污染負(fù)荷條件下，仍能良好運(yùn)行，保證污水得到有效凈化，出水水質(zhì)良好。
附圖說(shuō)明
[0021]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0022]圖1為離子型礦山廢水處理裝置平面示意圖；
[0023]圖2為離子型礦山廢水處理裝置1-1剖面圖；
[0024]圖3為離子型礦山廢水處理裝置2-2剖面圖；
[0025]圖4為離子型礦山廢水處理裝置3-3剖面圖；
[0026]圖5為離子型礦山廢水處理裝置4-4剖面圖。
具體實(shí)施方式
[0027]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0028]本發(fā)明提供了一種離子型礦山廢水處理裝置，如圖1～圖5所示，其中示出了本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式。
[0029]本發(fā)明為解決常規(guī)處理裝置難以在達(dá)到硫酸鹽還原菌所需的嚴(yán)格厭氧環(huán)境的同時(shí)抑制硫化氫氣體的產(chǎn)生，微生物受重金屬離子脅迫會(huì)影響還原硫酸鹽的效率，無(wú)法根據(jù)不同難溶化合物溶度積的差異進(jìn)行分級(jí)沉淀，反應(yīng)器不好清理，有價(jià)金屬回收困難的問(wèn)題，提出一種根據(jù)pH、硫化物濃度交替控制不同工段溶度平衡狀態(tài)的三單元式分級(jí)沉淀裝置及其配套處理工藝，以改善有價(jià)金屬的回收效率。
[0030]如圖1所示，所述離子型礦山廢水處理裝置包括四個(gè)矩形的絮凝池體單元與四個(gè)矩形的氣浮池組成的組合式氣浮系統(tǒng)，所述組合式氣浮系統(tǒng)包括沿水流方向依次設(shè)置的進(jìn)水區(qū)、絮凝區(qū)、接觸區(qū)、氣浮區(qū)、出水區(qū)、溶氣罐及回流管道區(qū)。
[0031]所述組合式氣浮系統(tǒng)主體由4個(gè)大小相同的矩形絮凝池體單元和4個(gè)大小相同的矩形氣浮池組成，單個(gè)絮凝池體長(zhǎng)寬比約為2:1，單個(gè)氣浮池體長(zhǎng)寬比約為3:1，具體規(guī)格根據(jù)來(lái)水情況確定，寬度不少于5m，高約2.75～3.25m。池壁厚0.2～0.3m，進(jìn)、出水管分別穿過(guò)池體兩端池壁，水管高度位于池體下部，與池體同軸，距裝置50～80cm；水流經(jīng)進(jìn)水孔進(jìn)入絮凝區(qū)。池體底部設(shè)有防滲土工膜，采用二布一膜(400g/m2～700g/m2)形式，膜底部基層平整，膜與隔墻和外墻邊的接口設(shè)錨固溝，溝深大于或等于0.6m，并采用粘土或素混凝土錨固。裝置頂部整體設(shè)有防水頂棚，工字鋼結(jié)構(gòu)，高于頂部0.8～1m。頂棚可加光伏板，補(bǔ)償部分電耗。
[0032]如圖2所示，所述進(jìn)水區(qū)包括進(jìn)水管1、溶液池2、進(jìn)水孔3。進(jìn)水管1污水由進(jìn)水分配井配備的自動(dòng)控制進(jìn)水泵交替分配進(jìn)水至溶液池2，進(jìn)水管直徑取400～600mm，根據(jù)實(shí)際情況選型。礦山廢水中顆粒懸浮物質(zhì)多，在進(jìn)水分配井前設(shè)格柵調(diào)蓄池預(yù)處理單元，控制進(jìn)入組合式氣浮裝置時(shí)SS小于500mg/L。進(jìn)水管1設(shè)在溶液池2底部，通過(guò)配水泵控制，根據(jù)來(lái)水情況以射流形式進(jìn)入溶液池2。
[0033]污水由底部的射流噴頭進(jìn)入室內(nèi)，溶液池2為方形，其容積為絮凝區(qū)的20％～30％，底部坡度不小于0.02。池壁厚度0.2～0.25m，設(shè)超高0.2m，防止攪拌溶液時(shí)溢出。硫化物飽和溶液(由分離回收的硫單質(zhì)所制硫化鈉與硫化鉀粉劑質(zhì)量比1:1～1:2復(fù)配得到，具體比例需調(diào)試獲得由頂部排入并與來(lái)水混合，水力混合后通過(guò)進(jìn)水孔流向絮凝區(qū)，其濃度根據(jù)分級(jí)混凝的運(yùn)行過(guò)程決定。當(dāng)污染負(fù)荷較大時(shí)(TSS＞250mg/L，外排污泥濃度大于15g/L)，加入絮凝劑，投加量5kg/t TSS(即鐵鹽或鋁鹽5mg/L)。
[0034]進(jìn)水孔3位于溶液池2與絮凝池相隔池壁底部，寬度與溶液池2尺寸相同，高度不少于0.2m，由數(shù)控裝置控制上下開(kāi)合。
[0035]如圖、圖3所示，所述絮凝區(qū)包括絮凝池4、機(jī)械混凝單元5、過(guò)水孔6、溢流墻7、放空槽8、放空管9，所述機(jī)械混凝單元5包括混凝轉(zhuǎn)刷及控速機(jī)組。絮凝池4單池長(zhǎng)寬比為1.75:1～2.25:1，寬不小于5.0m，有效水深不少于2.5m，池壁與溶液池同高。每個(gè)絮凝池分為三個(gè)絮凝室，水流經(jīng)過(guò)水孔及溢流墻進(jìn)入接觸區(qū)。每個(gè)絮凝室內(nèi)配有一組混凝轉(zhuǎn)刷及配套控速裝置。
[0036]具體地，污水由進(jìn)水分配井配備的自動(dòng)控制進(jìn)水泵交替分配進(jìn)水至溶液池2，且污水由設(shè)置在進(jìn)水分配井底部的射流噴頭進(jìn)入；所述進(jìn)水孔3位于溶液池2與絮凝池4相隔池壁底部；所述絮凝池4包括沿水流方向設(shè)置的第一絮凝室、第二絮凝室及第三絮凝室，水流經(jīng)過(guò)水孔6及溢流墻7進(jìn)入接觸區(qū)；所述過(guò)水孔6分別位于第一絮凝室與第二絮凝室的下方、第三絮凝室與接觸區(qū)連接池壁的下方；所述溢流墻7位于第二絮凝室與第三絮凝室池壁處，高度為絮凝池壁高度的80％；所述絮凝池4底部均沿長(zhǎng)邊方向及進(jìn)水側(cè)短邊設(shè)有放空槽8，用于檢修維護(hù)時(shí)排空池體。所述放空管9位于放空槽8的兩個(gè)拐角處及槽體下方，直徑100mm，防腐蝕管材。
[0037]所述機(jī)械混凝單元5配有兩組混凝轉(zhuǎn)刷，用于促成絮體和輔助混合循環(huán)。所述兩組混凝轉(zhuǎn)刷間設(shè)有用于固定轉(zhuǎn)軸的隔板，高度為絮凝室深度的40％～45％，厚度與池壁相當(dāng)，所述混凝轉(zhuǎn)刷長(zhǎng)度不高于0.8倍絮凝室有效水深，葉片長(zhǎng)度為0.75～0.85倍絮凝池寬度，葉片寬度不少于0.25m?？厮贆C(jī)組控制轉(zhuǎn)刷以勻速攪拌，使絮凝時(shí)間維持在5～30min，使形成微小絮體。
[0038]如圖2所示，所述接觸區(qū)包括接觸室10、溶氣釋放單元11及過(guò)水板12。優(yōu)選地，所述接觸室10長(zhǎng)寬比為1:4～1:1，寬度與絮凝室相同，有效水深不少于3.0m，底面坡度大于0.1，水力停留時(shí)間不高于8min。溶氣釋放單元11選用TV型溶氣釋放器，規(guī)格為接口直徑25mm，兩個(gè)一組，共七組兩排設(shè)置。針對(duì)溶氣膜片可能擁堵的情況，采取脈沖掃洗模式進(jìn)行清理。溶氣釋放單元操作參數(shù)為，8～40％回流增壓水2～10bar壓力，噸水電耗0.02～0.08kWh。過(guò)水板12的規(guī)格及布孔形式需通過(guò)水力優(yōu)化試驗(yàn)確定，其高度為接觸室內(nèi)壁的45～55％。水流經(jīng)過(guò)水板12，上升流速達(dá)30～40m/h(水溫＞15℃)，雷諾數(shù)范圍在800～1500。過(guò)水板12的作用是促進(jìn)氣泡絮體結(jié)合，誘導(dǎo)氣泡床反轉(zhuǎn)形成分層流和豎向?qū)恿?，增大氣泡上升可能性，同時(shí)確保流態(tài)均勻。
[0039]所述氣浮區(qū)包括分離室13、刮沫機(jī)14、排渣槽15、沖洗水管16、排渣管17、管式集水器18及排泥結(jié)構(gòu)。所述分離室14長(zhǎng)寬比為2.25:1～3.75:1，寬度與接觸室10相同，有效水深不少于2.5m，水力停留時(shí)間9～16min；分離室13中臨近過(guò)水板12位置，氣泡集中形成氣泡床(40～70nm)，池內(nèi)分層流強(qiáng)化浮選效果。
[0040]刮沫機(jī)14選用XSD型刮沫機(jī)，對(duì)分離室中形成的微氣泡浮渣層(氣泡床)進(jìn)行刮除。軌道及鋪設(shè)要求如下，安裝時(shí)池臺(tái)頂面平整，軌道的縱向直線偏差不超過(guò)±3mm，軌道縱向水平度不超過(guò)1/1000，兩平行軌道的相對(duì)高度不超過(guò)3mm。兩平行軌道接頭位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)布置，其錯(cuò)開(kāi)距離應(yīng)大于輪距。
[0041]優(yōu)選地，所述排渣槽15位于氣浮區(qū)出水側(cè)，長(zhǎng)度不少于0.4m，寬度與氣浮區(qū)相當(dāng)，高度不少于0.6m，以1％的坡度坡向排渣管17一端。沖洗水管16是溶氣回流水管的分支，管徑為70mm，用于沖洗排渣槽，加速排渣過(guò)程。所述排渣管17位于池體外側(cè)的排渣槽15底部，管徑為200mm。所述管式集水器18位于分離室13底部，排泥結(jié)構(gòu)之上，緊挨出水區(qū)，長(zhǎng)度為分離室的45％～55％，直徑為250mm，出水流速為0.1～1.0m/s。
[0042]進(jìn)一步，所述分離室13池底設(shè)置排泥結(jié)構(gòu)，所述排泥結(jié)構(gòu)包括六組污泥斗19、設(shè)置在所述污泥斗19下的穿孔排泥管20、連接所述穿孔排泥管20的排泥溝21、連通兩組分離區(qū)排泥溝21的排泥連通管30以及設(shè)置在所述排泥溝21末端的排泥主管22。排泥斗19斗底寬0.25～0.5m，斗壁與水平面的傾角為60°，斗高0.4～0.8m；穿孔排泥管20于斗底中心處，管徑0.4～0.6m，距池底0.1～0.2m，通過(guò)重力作用經(jīng)數(shù)控閥門周期排出磁性絮體及剩余污泥。排泥溝21位于分離室13下方，作用是匯集穿孔排泥管20及排泥連通管30匯入的污泥。排泥連通管30位于分離室13底部以下，連通相鄰兩組分離區(qū)排泥溝21，使剩余污泥從一側(cè)排泥主管22排出，管徑200mm。排泥主管22位于排泥溝21末端，管徑200mm。排泥周期4～5min，水頭損失2～3％，水力排泥濃度1～5g/L(機(jī)械排泥濃度15～25g/L)。
[0043]如圖1、圖4所示，所述出水區(qū)包括出水閘23、集水溝24及出水管25。出水閘23有電動(dòng)明桿式閘門啟閉機(jī)控制開(kāi)合，以使管式集水器水流通過(guò)。每個(gè)分離室配有三個(gè)出水閘23，規(guī)格為直徑400mm。集水溝24位于池體出水區(qū)，長(zhǎng)為1.8～3.2m，壁厚0.2～0.5m，高度為池體高度的75～85％，配有可調(diào)節(jié)堰,26控制出水情況。所述出水管25位于集水溝24底部。
[0044]如圖1、圖5所示，所述溶氣罐及回流管道區(qū)包括溶氣回流管27、壓力溶氣罐28及貯氣罐29。優(yōu)選地，所述溶氣回流管27始于出水區(qū)集水溝24，回流水經(jīng)溶氣水泵31提至壓力溶氣罐28，管徑200mm。壓力溶氣罐28采用填充式溶氣罐，直徑1200mm，高3～4m，作用是實(shí)現(xiàn)回流水和空氣的充分接觸，加速空氣溶解。填充式溶氣罐采用階梯環(huán)作為填料，溶氣效率達(dá)90％，填料層厚度大于0.8m，表面負(fù)荷取1500～2000m3/(m2·d)。所述貯氣罐29規(guī)格為直徑2000mm，高3～3.5m，內(nèi)空氣由空壓機(jī)組32輸送至壓力溶氣罐28，其裝機(jī)功率500～800kW，額定工作壓力40bar。
[0045]本發(fā)明還提供一種離子型礦山廢水處理裝置的運(yùn)行方法，所述運(yùn)行方法包括通過(guò)調(diào)整硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)pLMS、pH控制絮體粒徑，通過(guò)調(diào)整回流量和溶氣壓力3～10bar、上升流速控制微氣泡粒徑在20～100μm；使用納米級(jí)微氣泡釋放頭，控制微氣泡粒徑在100nm～10μm。
[0046]優(yōu)選地，第一階段銅的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第一個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝3～4下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)達(dá)到30～35，水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在4bar，回流量30％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為25m/h，所生成的納米級(jí)硫化銅絮體粒徑范圍在2-15nm，利用100nm～5000nm的納米級(jí)微氣泡層托起絮體上浮，進(jìn)入氣浮區(qū)并通過(guò)刮沫機(jī)與水體分離，本階段的水力停留時(shí)間在20～30min。
[0047]第二階段鉛、鎘的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第二個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝4～5下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)pLMS達(dá)到25～30，在浮選硫化鎘絮體時(shí)，添加硫化鉛分散劑，水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在5bar，回流量20％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為12-25m/h；待硫化鎘收集完成后，加入投加量20～50g/t的硫化鉛捕集劑六偏磷酸鈉，并以相同的氣浮參數(shù)從水體中分離。
[0048]優(yōu)選地，第三階段鎳、鐵的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第三個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝5～6.5下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)達(dá)到15～25；水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在5～8bar，回流量20％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為10～15m/h；加入投加量為5～10*10-4mol/L的硫化鎳捕集劑油酸鈉及投加量為5～20mg/L的磁絮凝劑，通過(guò)排泥結(jié)構(gòu)從池體下方排出并與水體分離；所生成的硫化亞鐵絮體粒徑范圍在60-200μm，利用20μm～70μm的微氣泡層托起絮體上浮，進(jìn)入氣浮區(qū)并通過(guò)刮沫機(jī)與水體分離。
[0049]優(yōu)選地，第四階段錳的處理步驟包括：在提升泵作用下，水流過(guò)流量計(jì)并進(jìn)入絮凝區(qū)，第四個(gè)絮凝-氣浮階段在pH＝7.5～8下運(yùn)行，飽和生物硫化鈉/硫化鉀溶液根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)添加，使得硫化物溶度積負(fù)對(duì)數(shù)達(dá)到10～15；水體進(jìn)入接觸區(qū)后在溶氣釋放器作用下，使得溶氣壓強(qiáng)在10bar，回流量10％的溶氣水與水體混勻，調(diào)整上升流速為8m/h；所生成的硫化錳絮體粒徑范圍在200μm以上，利用40μm～100μm的微氣泡層托起絮體上浮，進(jìn)入氣浮區(qū)并通過(guò)刮沫機(jī)與水體分離。
[0050]有價(jià)金屬硫化物回收后的利用途徑：使用硫化生物反應(yīng)工藝將重金屬作為沉淀物去除和回收后，沉淀物主要含有納米級(jí)的金屬硫化物，其應(yīng)用領(lǐng)域包括但不限于太陽(yáng)能電池、電極催化材料、醫(yī)學(xué)抗菌涂料研發(fā)、農(nóng)業(yè)植物病原真菌滅活。
[0051]本發(fā)明的離子型礦山廢水處理裝置及其運(yùn)行方法，按四個(gè)工藝階段周期運(yùn)行，有效解決了常規(guī)處理裝置難以在達(dá)到硫酸鹽還原菌所需的嚴(yán)格厭氧環(huán)境的同時(shí)抑制硫化氫氣體的產(chǎn)生，微生物受重金屬離子脅迫會(huì)影響還原硫酸鹽的效率，無(wú)法根據(jù)不同難溶化合物溶度積的差異進(jìn)行分級(jí)沉淀，有價(jià)金屬回收困難的問(wèn)題。
[0052]本發(fā)明的處理裝置的組合式氣浮系統(tǒng)，其運(yùn)行方法通過(guò)合理控制不同階段酸性廢水中硫化物含量、pH值及氣浮除渣過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)中和沉淀及有價(jià)金屬分級(jí)回收；該系統(tǒng)具有工藝簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，處理費(fèi)用低，占地面積小，經(jīng)處理后的廢水達(dá)到地表水3類水體排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的離子型礦山廢水處理裝置即使在進(jìn)水情況不穩(wěn)定及較高污染負(fù)荷條件下，仍能良好運(yùn)行，保證污水得到有效凈化，出水水質(zhì)良好。
[0053]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
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