废弃矿山酸性矿井水被动式治理方法与流程

1.本发明涉及环境工程领域，具体为废弃矿山酸性矿井水被动式治理方法。


背景技术：

2.含硫化矿物较多的各种矿床分布区，由于硫化矿物在采矿和天然因素影响下易氧化，故矿区地下水通常形成酸性水，酸性水的形成取决于成矿特点、构造条件和地下水的特征等，如含硫量多和富矿体的部位易生成酸性水；裂隙和带状结构的矿石比致密块状的易氧化；急倾斜矿层比缓倾斜、浅水平比深水平、地下水循环快的比慢的易形成酸性水，几种不同成分的水混合后，也可形成具腐蚀性的酸性水，酸性水对矿区各种金属设备的腐蚀性破坏很强，要充分利用各种条件尽量避免形成酸性水，已形成的要积极地治理。矿井水处理技术主要有：中和酸性水、絮凝处理去除悬浮颗粒物、反渗透去除可溶性盐类等技术以及组合，采取各种方法去除或减少矿井水中的有害物质，使之达到排放标准并满足受纳水体环境质量标准的要求，或者处理到各种需求的目标水质。
3.中国专利公开号cn109336241b公开的一种关闭煤矿酸性矿井水处理方法，首先，在煤矿关闭前与矿井口处开挖一条与坑道，与原有巷道平行，在坑道的顶端与原有巷道开挖一条连接通道，煤矿关闭后，在矿井口废弃的原有巷道和开挖的巷道中去除酸性矿井水中的h 、悬浮物、铁、锰、硫酸根等污染物；经过处理后的出水进入人工湿地系统，在湿地系统通过进一步的中和、吸附、过滤、离子交换、植物吸收等去除水中剩余的h 铁、锰等污染物，经湿地处理后的出水可外排或回用。该方法操作简单，利用石灰石等廉价材料，利用关闭煤矿原有的巷道，节约土地，可有效解决关闭煤矿酸性矿井水污染问题，同时降低处理与维护成本。但是这种处理方法需要交替使用原有巷道和新开挖巷道，在清理污泥时，只能靠人工进行清运，并且硫酸根离子的处理效果并不高，并且大多数活性填料对金属离子处理过于单一，反应后出水仍然达不到处理要求。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了废弃矿山酸性矿井水被动式治理方法，解决了酸性矿井水处理效果不高的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：废弃矿山酸性矿井水被动式治理方法，包括以下步骤：
8.s1、将酸性矿井水通过酸性进水管引入第一处理池，酸性矿井水在第一处理池内依次流经砂石层、石灰石层和可渗透反应墙后进入复合混凝液内形成混合液体，其中，砂石层的厚度为40
‑
45cm，石灰石层的厚度为80
‑
90cm；
9.s2、待混合液体充满第一处理池后，用搅拌器搅拌20min，静置沉淀30min，用水泵将上层清液抽入第二处理池内；
10.s3、上层清液进入第二处理池内流经混合滤料后进入第三处理池内，继续流经废铁屑层和焦炭层，其中，废铁屑层的厚度为30cm
‑
45cm，焦炭层的厚度为50
‑
55cm。
11.优选的，所述复合混凝液为聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺和水混合组成，硫氯化铝与聚丙烯酰胺和水的重量比为100：34：280。
12.优选的，所述混合滤料由砂粒和果壳滤料混合均匀后组成，所述砂粒的粒径为0.1～1.5mm，所述果壳滤料的粒径为1.2
‑
1.6mm。
13.优选的，一种利用所述废弃矿山酸性矿井水被动式治理方法的装置，包括第一处理池、第二处理池和第三处理池，所述第一处理池的中部固定连接有密封墙，所述第一处理池的一侧顶部设置有酸性水进水管，所述第一处理池的另一侧设置有水泵，所述第一处理池的内部靠近酸性水进水管的一侧依次设置有砂石层和石灰石层，所述密封墙的底部设置有通孔并且通孔处固定连接有可渗透反应墙，所述第一处理池的内部设置有复合混凝液，所述水泵的输出端通过连接管连接在第二处理池的顶部，所述第二处理池的内部设置有混合滤料，所述第二处理池的底部通过管道连接在第三处理池的顶部，所述第三处理池的内部依次设置有焦炭层和废铁屑层。
14.优选的，所述第一处理池的底部相邻可渗透反应墙设置有污泥泵，所述污泥泵的输出端固定连接有排污管，所述排污管的顶部贯穿第一处理池。
15.优选的，所述第一处理池的另一侧相邻水泵设置有搅拌器。
16.(三)有益效果
17.本发明提供了废弃矿山酸性矿井水被动式治理方法。具备以下有益效果：
18.本发明通过将酸性矿井水通过酸性进水管引入第一处理池，酸性矿井水在第一处理池内依次流经砂石层、石灰石层和可渗透反应墙后进入复合混凝液内形成混合液体，待混合液体充满第一处理池后，用搅拌器搅拌20min，静置沉淀30min，用水泵将上层清液抽入第二处理池内，上层清液进入第二处理池内流经混合滤料后进入第三处理池内，继续流经废铁屑层和焦炭层，对于杂质沉降，酸性矿井水的ph调节起到显著效果，不仅具有物理吸附作用还有离子交换的化学作用，经处理后的水可以外排，提高处理效果，达到水处理要求。
附图说明
19.图1为本发明的装置结构示意图；
20.图2为本发明的方法流程图。
21.其中，1、酸性水进水管；2、第一处理池；3、砂石层；4、石灰石层；5、可渗透反应墙；6、污泥泵；7、排污管；8、复合混凝液；9、密封墙；10、搅拌器；11、连接管；12、水泵；13、第二处理池；14、混合滤料；15、第三处理池；16、废铁屑层；17、焦炭层。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例一：
24.如图1
‑
2所示，本发明实施例提供废弃矿山酸性矿井水被动式治理方法，包括以下步骤：
25.s1、将酸性矿井水通过酸性进水管1引入第一处理池2，酸性矿井水在第一处理池2内依次流经砂石层3、石灰石层4和可渗透反应墙5后进入复合混凝液8内形成混合液体，复合混凝液8在第一处理池2内对酸性矿井水中的有机物进行吸附和中和作用，形成絮凝体，便于后续沉降，通过复合混凝液8可以对砂石层3和石灰石层4起到清洗作用，砂石层3的厚度为40
‑
45cm，石灰石层4的厚度为80
‑
90cm，砂石层3和石灰石层4吸附反应去除水中h、悬浮物、fe、mn等污染物，其中，复合混凝液8为聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺和水混合组成，硫氯化铝与聚丙烯酰胺和水的重量比为100：34：280，对于杂质沉降，酸性矿井水的ph调节起到显著效果；
26.s2、待混合液体充满第一处理池2后，用搅拌器10搅拌20min，静置沉淀30min，用水泵12将上层清液抽入第二处理池13内，通过搅拌器10加速混合反应，使絮凝体沉降后利用污泥泵6可以清理沉淀物；
27.s3、上层清液进入第二处理池13内流经混合滤料14后进入第三处理池15内，继续流经废铁屑层16和焦炭层17，其中，混合滤料14由砂粒和果壳滤料混合均匀后组成，砂粒的粒径为0.1～1.5mm，果壳滤料的粒径为1.2
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1.6mm，废铁屑层16的厚度为30cm
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45cm，焦炭层17的厚度为50
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55cm，混合滤料14的厚度为100
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120cm，混合物料14坚韧性大、耐磨抗压、吸附能力强、抗油浸、不结块、不腐烂，对酸性矿井水处理后的上层清液具有良好的过滤吸附效果，废铁屑层16和焦炭层17在第三处理池15内，不仅具有物理吸附作用还有离子交换的化学作用，经第三处理池15处理后的水可以外排，达到相关水处理要求。
28.实施例二：
29.如图1所示，本发明实施例提供用于废弃矿山酸性矿井水被动式治理方法的装置，包括第一处理池2、第二处理池13和第三处理池15，第一处理池2的中部固定连接有密封墙9，第一处理池2的一侧顶部设置有酸性水进水管1，第一处理池2的另一侧设置有水泵12，第一处理池2的内部靠近酸性水进水管1的一侧依次设置有砂石层3和石灰石层4，密封墙9的底部设置有通孔并且通孔处固定连接有可渗透反应墙5，第一处理池2的内部设置有复合混凝液8，水泵12的输出端通过连接管11连接在第二处理池13的顶部，第二处理池13的内部设置有混合滤料14，第二处理池13的底部通过管道连接在第三处理池15的顶部，第三处理池15的内部依次设置有焦炭层17和废铁屑层16，通常在自然水力梯度下，酸性矿井水渗流通过可渗透反应墙5，污染物与介质发生物理、化学作用得到阻截或去除，酸性矿井水处理后从可渗透反应墙5的一侧流出，通过砂石层3、石灰石层4、复合混凝液8、混合滤料14、焦炭层17和废铁屑层16，不仅能有效去除高浓度的酸性重金属废水中各种重金属离子以及硫酸根离子，而且能将出水ph控制在一定范围。
30.第一处理池2的底部相邻可渗透反应墙5设置有污泥泵6，污泥泵6的输出端固定连接有排污管7，排污管7的顶部贯穿第一处理池2，排污快速，清理方便，降低人工成本。
31.第一处理池2的另一侧相邻水泵12设置有搅拌器10，加速混合，提高酸性矿井水的处理效果。
32.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。