一種重金屬尾礦庫(kù)滲濾液多元組合生態(tài)處理系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于危廢滲濾液處理領(lǐng)域，進(jìn)一步是指一種重金屬尾礦庫(kù)滲濾液多元組合 生態(tài)處理系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格，很多來(lái)源于冶金、礦山等重金屬尾礦庫(kù)的滲濾 液需要處理，未經(jīng)處理的滲濾液具有毒性強(qiáng)、持久性、不可降解等特點(diǎn)，如排放到環(huán)境中對(duì) 大氣、土壤和水環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重污染。
[0003] 重金屬很多都具有顯著的生物毒性，特別是汞、鎘、鉛等。這類物質(zhì)在水體中不能 被生物降解，在水體中發(fā)生各種形態(tài)的相互轉(zhuǎn)化和分散以及富集到生物體中。有些重金屬 比如汞，在微生物的作用下可以轉(zhuǎn)變成甲基汞，從而使其生物毒性加強(qiáng)。一些重金屬可以在 動(dòng)物體的肝臟和腎臟等器官內(nèi)積累，造成機(jī)體組織損傷。汞、鎘、鉛、鋅等親硫重金屬元素可 以與人體某些組織的一些酶的巰基(-SH)有特別大的親和力，能抑制酶的活性從而影響機(jī) 體的正常生理功能。水體中的重金屬，即使?jié)舛刃?，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝類 體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害。水體中金屬元素有利或有害不僅取決于金屬元 素的種類、理化性質(zhì)，而且還取決于金屬元素的濃度及存在的價(jià)態(tài)和形態(tài)，即使有益的金屬 元素濃度超過(guò)某一數(shù)值也會(huì)有劇烈的毒性，使動(dòng)植物中毒，甚至死亡。
[0004] 重金屬尾礦庫(kù)一般含有砷、鉛、鋅、鉻、鎘、錳、鎳、銅等主要污染物質(zhì)，現(xiàn)階段的處 理方法大致分為化學(xué)法和物化法。
[0005] 化學(xué)法主要是通過(guò)在重金屬滲濾液中投加某種或幾種化學(xué)物質(zhì)，使其與滲濾液中 重金屬發(fā)生反應(yīng)、生產(chǎn)難溶沉淀而去除。傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法 和鋇鹽沉淀法等。中和沉淀法是目前應(yīng)用最為廣泛的一種處理重金屬滲濾液的方法。但是 中和沉淀法反應(yīng)慢、藥劑用量大，難以精確控制，處理出水水質(zhì)難以達(dá)到最新的排放要求， 且大量藥劑使用導(dǎo)致污泥產(chǎn)量大，對(duì)設(shè)備構(gòu)筑物的腐蝕嚴(yán)重。雖然工藝成熟、穩(wěn)定，但存在 著運(yùn)彳丁成本尚，占地面積大等缺點(diǎn)。
[0006] 物理法一般不改變重金屬在廢水中存在形態(tài)，通過(guò)吸附、過(guò)濾等機(jī)理過(guò)程將重金 屬?gòu)乃w中分離出來(lái)，主要包括吸附法、離子交換法和膜分離法。離子交換法是離子交換器 中進(jìn)行，此方法借助離子交換劑來(lái)完成，在交換器中按要求裝入不同類型的離子交換劑，重 金屬離子的滲濾液通過(guò)交換劑時(shí)，交換劑上的離子同水中的重金屬離子進(jìn)行交換，達(dá)到去 除滲濾液中重金屬離子的目的。這種方法受到交換劑種類、產(chǎn)量和成本的影響。
[0007] 膜分離技術(shù)利用一種特殊的半透膜，在壓力的作用下，在不改變滲濾液中化學(xué)形 態(tài)的基礎(chǔ)上，將滲濾液和溶質(zhì)進(jìn)行分離或濃縮的方法，包括電滲析和隔膜電解，膜分離技術(shù) 在處理過(guò)程中會(huì)通過(guò)電極極化，結(jié)垢和腐蝕等缺點(diǎn)。
[0008] 物理法處理重金屬?gòu)U水目前使用較多，但是投資成本高，吸附劑及膜材料等價(jià)格 昂貴，運(yùn)行成本高，規(guī)?；瘧?yīng)用難度大。
[0009] 在重金屬尾礦庫(kù)滲濾液的治理中，單一的方法往往很難達(dá)到日趨嚴(yán)苛的環(huán)保要 求，研發(fā)各種組合技術(shù)代替單一的處理技術(shù)。從國(guó)內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)態(tài)來(lái)看，趨向于以化學(xué)方法 為主，再輔以其他組合技術(shù)，研發(fā)多功能組合處理技術(shù)和工藝是今后的發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供以電化學(xué)、曝氣、沉淀等為前處理工藝；以人工 生態(tài)過(guò)濾床、人工生態(tài)氧化渠為后處理工藝的一種重金屬尾礦庫(kù)滲濾液多元組合生態(tài)處理 系統(tǒng)和方法，實(shí)現(xiàn)了從處理到修復(fù)的進(jìn)步，該技術(shù)具有處理和修復(fù)效率高、多功能、生態(tài)環(huán) 保、無(wú)二次污染。
[0011] 本發(fā)明所采取的方案是：
[0012] 一種重金屬尾礦庫(kù)滲濾液多元組合生態(tài)處理系統(tǒng)，包括處理裝置，其特征是，所述 處理裝置包括依次連通的均質(zhì)調(diào)節(jié)池、pH調(diào)整池、電化學(xué)設(shè)備池、曝氣池和斜管沉淀池、生 態(tài)過(guò)濾床和人工生態(tài)氧化渠，所述斜管沉淀池的一側(cè)還設(shè)有污泥池;所述均質(zhì)調(diào)節(jié)池設(shè)有 供滲濾液流入處理裝置的進(jìn)水管，而人工生態(tài)氧化渠設(shè)有供處理后的滲濾液排出處理裝置 的出水管；
[0013] 所述電化學(xué)設(shè)備池包括安裝在池底上方300mm-500mm的極板支架、平行安裝在極 板支架上的2N塊極板，N2 1，其中排在奇數(shù)位的極板用陰極導(dǎo)線與外部電源的負(fù)極連接，排 在偶數(shù)位的極板用陽(yáng)極導(dǎo)線與外部電源正極連接；
[0014] 所述人工生態(tài)過(guò)濾床從床底往上200mm~400mm空間處設(shè)置有濾板濾頭組合件，床 底空間和濾板濾頭組合件組成配水間；濾板濾頭組合件上方設(shè)有承托層，所述承托層上方 設(shè)有人工生態(tài)填料層，所述人工生態(tài)填料層從下往上依次包括粗石英砂填料層、中礫石填 料層、牡蠣殼填料層、中礫石填料層、粉煤灰填料層、細(xì)石英砂保護(hù)層、天然土壤層;在所述 天然土壤層中種有植挺水植物；
[0015] 所述人工生態(tài)氧化渠內(nèi)部縱向設(shè)置有來(lái)回推流隔板，人工生態(tài)氧化渠底部種植沉 水植物。
[0016] 優(yōu)選地，處理裝置外周填充人工改良土壤，并在人工改良土壤上種植富集重金屬 植物。
[0017] 優(yōu)選地，均質(zhì)調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置有除渣格柵。
[0018] 優(yōu)選地，pH調(diào)整池底部設(shè)置有空氣攪拌管，pH調(diào)整池內(nèi)壁邊設(shè)置有pH計(jì)，pH調(diào)整池 外邊沿設(shè)置有第一加藥裝置。
[0019] 優(yōu)選地，電化學(xué)設(shè)備池池外邊沿設(shè)置pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0020] 優(yōu)選地，曝氣池池內(nèi)底部設(shè)置有旋流曝氣器，曝氣池內(nèi)壁設(shè)置有液位計(jì)，曝氣池外 邊沿設(shè)置有第二加藥裝置。
[0021 ]優(yōu)選地，斜管沉淀池內(nèi)中部設(shè)置有斜管支架，斜管支架上面設(shè)置有斜管，斜管沉淀 池底部設(shè)置有將底部污泥排往污泥池的底部排泥管，池斜管沉淀池外設(shè)置有將水從斜管沉 淀池提升至人工生態(tài)過(guò)濾床的提升栗。
[0022 ] 優(yōu)選地，污泥池內(nèi)壁設(shè)置有泥位計(jì)，污泥池外設(shè)置有污泥螺桿栗和板框壓濾機(jī)。
[0023]優(yōu)選地，人工生態(tài)填料層中所述粗石英砂填料層選用粒徑為4~8mm的石英砂，厚 度為100~200mm;所述中爍石填料層選用粒徑為8~16mm的中爍石，厚度為100~200mm;所 述牡·殼填料層選用16~32mm的牡顆粒，厚度為400~500mm;所述中爍石填料層選用8~ 16mm的中爍石，厚度為100~200mm;所述粉煤灰填料層選用粒徑為4~8mm的粉煤灰顆粒，厚 度為400~500mm;所述細(xì)石英砂保護(hù)層選用粒徑為1~2mm的石英砂，厚度為100~200mm。
[0024] 在處理工藝流程中設(shè)置人工生態(tài)過(guò)濾床的目的是為了經(jīng)過(guò)上游工藝物化處理后 難以達(dá)標(biāo)的低濃度重金屬?gòu)U水進(jìn)行微生物-植物聯(lián)合處理。因?yàn)椴捎梦锢砘瘜W(xué)方法對(duì)1~ 3mg/L低濃度重金屬?gòu)U水處理效率十分低下，所以利用微生物-植物對(duì)低濃度重金屬離子的 吸附和轉(zhuǎn)化作用，可以有效的進(jìn)一步降低廢水中重金屬的濃度。
[0025] 優(yōu)選方案，所述挺水植物為東南景天和遏藍(lán)菜，兩種植物間種，密度為8~12叢/ rrf，3~4株/叢。
[0026] 優(yōu)選方案，沉水植物種植金魚草、微齒眼子菜、狐尾藻和黑藻間種，密度為8~10 叢/rrf，5~7株/叢。
[0027]優(yōu)選方案，所述富集重金屬植物為蜈蚣草、栽種在人工改良土壤9上密度為10~12 叢/rrf，6~8株/叢。
[0028]本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案為，一種重金屬尾礦庫(kù)滲濾液多元組合生態(tài)處理方法， 使用上述系統(tǒng)，具體步驟包括：
[0029] 首先，對(duì)人工生態(tài)過(guò)濾床進(jìn)行調(diào)試和掛膜：
[0030] (1)選取某重金屬污泥堆場(chǎng)進(jìn)行樣品采集，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室分離篩選得到能有效去除低 濃度的優(yōu)勢(shì)菌株為氧化硫酸桿菌和氧化亞鐵硫桿菌，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行馴化，并配制成菌液待 用；
[0031] (2)在中試室菌液培養(yǎng)箱內(nèi)置入沼澤污泥和重金屬污泥、加水配制污泥濃度為 9000~lOOOOmg/1的混合污泥300L~350L，并加入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，按污泥量的1/20~1/10導(dǎo)入菌 液，間歇式開(kāi)啟低速攪拌機(jī)，開(kāi)30~40分鐘，停30~40分鐘，每天攪拌10~12小時(shí)，控制溫度 20°C~25°C，pH8~9，溶解氧DO < 1. Omg/L，經(jīng)過(guò)7-8天的培養(yǎng)，液體成粉紅色狀，得優(yōu)勢(shì)菌 種；
[0032] (3)在人工生態(tài)過(guò)濾床內(nèi)按床容的2/3投加含水率為98%以上的城市污水，污泥濃 度為4000~5000mg/L，按泥量的1/5~1/4將優(yōu)勢(shì)菌種導(dǎo)入人工生態(tài)過(guò)濾床，每2~3天導(dǎo)入 一次，其導(dǎo)入4~5次，控制溫度20~25°C，pH7~11，溶解氧D0<0.5mg/L，經(jīng)過(guò)8-10天時(shí)間， 使得人工生態(tài)過(guò)濾床中所述人工生態(tài)填料層的各種填料成褐黑色膠粘狀，表明填料上掛膜 成功;此時(shí)，豐富的微生物就吸附固定在填料上，形成優(yōu)勢(shì)菌群;經(jīng)過(guò)調(diào)試后，控制人工生態(tài) 過(guò)濾床的溫度20~30°C，溶解氧D0<0.5mg/L，pH 7~11;人工生態(tài)過(guò)濾床中的天然土壤層 中種有挺水植物，挺水植物的根系中富含有多種微生物，與填料上的優(yōu)勢(shì)菌群聯(lián)合作用，共 同富集重金屬離子；
[0033] 然后，對(duì)重金屬尾礦庫(kù)滲濾液多元組合生態(tài)處理系統(tǒng)進(jìn)行正式運(yùn)行，包括如下步 驟：
[0034] (1)重金屬尾礦庫(kù)滲濾液進(jìn)入均質(zhì)調(diào)節(jié)池對(duì)水質(zhì)進(jìn)行均和，對(duì)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0035] (2)均和后的出水進(jìn)入pH調(diào)整池，調(diào)pH至8~9;
[0036] (3)pH調(diào)整后的出水進(jìn)入電化學(xué)設(shè)備進(jìn)行電解反應(yīng)，同時(shí)調(diào)pH至8~10.5;
[0037] (4)經(jīng)電化學(xué)設(shè)備處理后的出水進(jìn)入曝氣池進(jìn)行曝氣攪拌及氧化反應(yīng)，在此加入 絮凝劑以進(jìn)行絮凝反應(yīng)；
[0038] (5)經(jīng)曝氣池處理后的出水再進(jìn)入斜管沉淀池去除污染物絮凝團(tuán)；
[0039] (6)斜管沉淀池處理后的上清液栗送至人工生態(tài)過(guò)濾床，經(jīng)人工生態(tài)床處理后由 底部配水間進(jìn)入人