專利名稱：煤礦酸性礦井水生態(tài)處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及環(huán)境治理及采礦領域，具體涉及一種煤礦礦井水處理工藝。本發(fā)明將中和法、細菌法和濕地法綜合運用，分別去除酸性廢水中的硫酸根離子、二價鐵離子和重金屬離子，可處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水。
背景技術：
煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占70%以上，煤炭在開采和利用過程中產(chǎn)生的環(huán)境問題是十分嚴重的，其中水污染是突出的環(huán)境問題之一。缺水問題，影響了礦區(qū)居民的生活及煤礦的正常生產(chǎn)，制約了煤炭工業(yè)持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展。據(jù)調(diào)查，北方煤礦70%缺水，40%為嚴重缺水，人均生活用水量不足0. 06m3/d。隨著我國煤礦產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，缺水問題將越來越突出。
在煤炭開采過程中，要排放大量的礦井水。在排放過程中，由于受到煤粉、巖粉、有害物質(zhì)及其它雜物等的污染，而成為污水。如果直接排放，會污染礦區(qū)環(huán)境。在煤礦水資源極為匱乏的條件下，礦井水直接排放，也是水資源的極大浪費。為此，實現(xiàn)礦井水處理后綜合利用是解決煤礦缺水和礦井水污染環(huán)境的最佳選擇。礦井排水量受礦區(qū)水文地質(zhì)條件的影響較大，各地相差懸殊。據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)I噸原煤，井下排水量約為0. 5-10m3，平均涌水量約3m3。礦井廢水的污染程度較其他工業(yè)廢水輕，有機污染物很少，一般不含有毒物質(zhì)，只是經(jīng)常在酸度、懸浮物、濁度、硬度、礦化度、硫酸鹽、氟化物等方面超標，適于作回用水水源。酸性礦山廢水是含硫化物礦物的礦床在開采過程中被氧化而產(chǎn)生的pH小于6. 5的礦山廢水，其PH —般為3. 0-6. 5，總酸度高。酸性礦井水不僅腐蝕井下排水設備及其他開采設備，造成經(jīng)濟損失，而且影響井下工人的身體健康；酸性礦井水中某些重金屬離子的濃度隨酸度增高而增加，毒性也增大，對生物產(chǎn)生潛在危害，使用未經(jīng)處理的酸性礦井水灌溉時，可破壞土壤的團粒結(jié)構(gòu)，影響農(nóng)作物產(chǎn)量。因此，酸性礦井水必須進行處理方可排放。酸性礦井水的產(chǎn)生主要是由于黃鐵礦FeSJ^氧化而引起的。黃鐵礦的氧化分為化學氧化和生物氧化兩個過程，其中生物氧化起著決定性的作用。化學氧化過程主要為黃鐵礦的連續(xù)氧化過程(I)在水和氧存在的條件下黃鐵礦(FeS2)被氧化為FeSO4和H2SO4 ； (2)在游離氧存在的條件下FeSO4不穩(wěn)定，進一步氧化為Fe2 (SO4) 3 ； (3) Fe2 (SO4) 3水解產(chǎn)生游離酸和沉淀。在微生物參與下，生物氧化過程分為三個階段(I)黃鐵礦發(fā)生氧化反應；(2)細菌大量繁殖增多使pH值急劇下降；(3)在細菌作用下,氧化反應速度大大加快,產(chǎn)酸速度相應加快。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足提供一種。本發(fā)明的技術方案如下
一種煤礦酸性礦井水生態(tài)處理方法，包括串聯(lián)的水池或水池組、池塘或池塘組、沼澤濕地；水池或水池組裝有粒徑d < 3. 0_細顆粒石灰石濾料，深度3-10m，水池面積大小視處理水量及水質(zhì)而定，每處理1000m3/d需要10-30m2，水流自下而上通過濾料；池塘或池塘組中放入氧化亞鐵硫桿菌，池塘或池塘組深度Im以上，面積大小為每IOOOmVd水量需要50-100m2，水溫28—30°C，pH值為2. 0-2. 3，菌種接種量為10%，水流平順流過池塘，流速小于0. 2m/s2 ；沼澤濕地內(nèi)種植有蘆葦、蒲草或柳樹等耐水性植物,面積大小為每1000m3/d水量需要1000-2000m2，水流緩緩慢流過沼澤濕地，流速小于0. 05m/s2本發(fā)明將中和法、細菌法和濕地法綜合運用，利用各自特點，分別去除酸性廢水中的硫酸根離子、二價鐵離子和重金屬離子，可處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水。并且解決了常規(guī)方法處理酸性礦井水所需費用較高，石灰渣的二次污染間題。而且該方法操作管理簡便、處理費用低，能夠保證處理后的水質(zhì)達標。


圖I是一組串聯(lián)的池塘的俯視圖
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。酸性礦井水通過一組串聯(lián)的池塘，逐步達到凈化性煤礦礦井水的目的。參考圖1，水池I (或水池組)裝有粒徑d < 3. Omm細顆粒石灰石濾料，一般深度3-10m，水池大小視處理水量及水質(zhì)而定，每處理IOOOmVd需要10_30m2，水流自下而上(進水口低于出水口，過濾的更充分)通過濾料，石灰石顆粒與酸性水中硫酸根發(fā)生中和反應，產(chǎn)生微溶硫酸鈣和易分解的碳酸，從而降低酸度(由于被處理水的PH值是變化的，所以降低酸度的效果也不一樣，一般PH越小，降低效果越明顯；同時，水流的流速越慢，處理效果越好。因此，處理效果依處理水質(zhì)、水量及流速而變)，一般PH值降低到2. 0-2. 3。池塘(或池塘組)2中放入氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillusferrooxidans, T. f),氧化亞鐵硫桿菌是能產(chǎn)生三價鐵離子的一類特殊細菌，屬于鐵細菌的一種，它們能加速亞鐵離子的氧化，池塘(或池塘組)2深度Im以上，面積大小為每1000m3/d水量需要50_100m2，水溫28—30°C，pH值為2. 0-2. 3，菌種接種量為10% (體積分數(shù))。水流平順流過池塘，流速小于0. 2m/s2，水體和淤泥中的氧化亞鐵硫桿菌在酸性條件下將水中的Fe2+氧化成Fe3+，以實現(xiàn)酸性礦井水的除鐵。氧化亞鐵硫桿菌能從Fe2+的氧化反應中獲取自身生存和繁殖所需的能量，無須加任何營養(yǎng)液。氧化亞鐵硫桿菌培養(yǎng)基采用9K培養(yǎng)基(Fe2濃度為9g/L)，在 pH = 2. O、溫度 28 30°C培養(yǎng) 48-84h。沼澤濕地3內(nèi)種植有蘆葦、蒲草或柳樹等耐水性植物,面積大小為每1000m3/d水量需要1000-2000m2，水流緩緩慢流過沼澤濕地，流速小于0. 05m/s2，通過濕地植物、泥炭基質(zhì)以及細菌對酸性水中的金屬離子(Fe2+、Mn2+等)進行吸附、交換、絡合和氧化還原作用，在酸性水中和的同時除去金屬離子。通過濕地植物、泥炭基質(zhì)以及細菌對酸性水中的金屬離子(Fe2+、Mn2+等)進行吸附、交換、絡合和氧化還原作用，在酸性水中和的同時除去金屬離子，實現(xiàn)對污水的進一步高效凈化。
本發(fā)明將中和法、細菌法和濕地法綜合運用，利用各自特點，分別去除酸性廢水中的硫酸根離子、二價鐵離子和重金屬離子，可處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水。并且解決了常規(guī)方法處理酸性礦井水所需費用較高，石灰渣的二次污染間題。而且該方法操作管理簡便、處理費用低，能夠保證處理后的水質(zhì)達標。
應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種煤礦酸性礦井水生態(tài)處理方法，其特征在于，包括串聯(lián)的水池或水池組、池塘或池塘組、沼澤濕地；水池或水池組裝有粒徑d < 3. Omm細顆粒石灰石濾料，深度3_10m，水池面積大小視處理水量及水質(zhì)而定，每處理IOOOmVd需要10-30m2，水流自下而上通過濾料；池塘或池塘組中放入氧化亞鐵硫桿菌，池塘或池塘組深度Im以上，面積大小為每IOOOmVd水量需要50-100m2，水溫28—30°C，pH值為2. 0-2. 3，菌種接種量為10%，水流平順流過池塘，流速小于O. 2m/s2 ； 沼澤濕地內(nèi)種植有蘆葦、蒲草或柳樹等耐水性植物，面積大小為每IOOOmVd水量需要1000-2000m2，水流緩緩慢流過沼澤濕地，流速小于O. 05m/s2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤礦酸性礦井水生態(tài)處理方法，包括串聯(lián)的水池或水池組、池塘或池塘組、沼澤濕地；水池或水池組裝有粒徑d≤3.0mm細顆粒石灰石濾料，深度3-10m，水池面積大小視處理水量及水質(zhì)而定，每處理1000m3/d需要10-30m2，水流自下而上通過濾料；池塘或池塘組中放入氧化亞鐵硫桿菌，池塘或池塘組深度1m以上，面積大小為每1000m3/d水量需要50-100m2，水溫28-30℃，pH值為2.0-2.3，菌種接種量為10％，水流平順流過池塘，流速小于0.2m/s2；沼澤濕地內(nèi)種植有蘆葦、蒲草或柳樹等耐水性植物，面積大小為每1000m3/d水量需要1000-2000m2，水流緩緩慢流過沼澤濕地，流速小于0.05m/s2；本發(fā)明將中和法、細菌法和濕地法綜合運用，利用各自特點，可處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水。
文檔編號C02F103/10GK102701534SQ201210214488
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權日2012年6月25日
發(fā)明者張蕾, 李瑜, 田華, 管園園, 荊秀艷, 趙曉光, 韓瑋, 黃文鈺 申請人:西安科技大學