一种酸性矿山废水处理系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及酸性废水的净化技术，具体设及一种酸性矿山废水处理系统及方法。
【背景技术】
[0002] 我国南方金属矿产资源丰富，金属矿的开采导致大量酸性矿山废水（AMD)的产 生。AMD的抑低、重金属含量高，未经处理的AMD进入周边水体，导致水体生态退化，重金属 污染扩散。受此影响，AMD污染河流水体沿岸及其灌概区农田±壤抑下降，重金属含量超 标，使农产品产量、质量下降，并威胁人体健康。修复AMD及其污染水体对生态环境与农业 生产保护具有重要意义。
[0003] 为了克服AMD的污染问题，化学中和技术是目前应用最为广泛的酸性废水处理技 术，但是此处理技术存在如下技术缺陷；需要持续地投加碱性物质，运行、维护成本高，并产 生大量富含重金属的污泥。
[0004] "被动（Passive)"处理技术具有运行、维护成本低，环境友好的特点。AMD的处理 适合采用堆肥湿地等基于有机基质的被动处理技术。但是传统堆肥湿地是一种表面流湿 地，传统堆肥湿地存在如下技术缺陷；酸性废水不能与其底部的有机基质、碱性物质充分接 触，酸度与金属的去除效率较低。
[0005] 垂直流的堆肥湿地解决了传统堆肥湿地的技术问题，但是垂直流的堆肥湿地存在 如下技术缺陷：建造成本高，处理化、A1含量高的AMD会产生堵塞问题，并且需要较专业的 维护。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题提供了一种酸性矿山废水处理系统，本处理系统结构 简单，建造成本低，经济有效，维护简单。
[0007] 本发明还提供了一种酸性矿山废水处理系统的处理方法，本处理方法通过定期补 充或替换有机基质，系统可长期、有效地降低AMD中的酸度和重金属含量。
[000引本发明解决上述技术问题的方案如下：
[0009] 一种酸性矿山废水处理系统，包括按照水流方向排列的石灰石沟、沉淀池和潜流 堆肥湿地，所述潜流堆肥湿地包括厌氧池（2)和石灰石床巧）；所述厌氧池（2)内填充堆肥 (3)，厌氧池（2)与石灰石床（5)相互隔开并且厌氧池（2)的底部与石灰石床（5)相通，石 灰石床（5)上覆盖一层有机基质层化），有机基质层（6)上种植有湿地植物（7)。
[0010] 所述潜流堆肥湿地的进水口位于厌氧池（2)的顶部，潜流堆肥湿地的排水口与有 机基质层（6)位于同一高度，整个潜流堆肥湿地的水位都与石灰石床平齐。
[001U 所述石灰石沟宽0. 2m~Im、深0. 3m~1. Om，长度则由水力负荷决定，石灰石粒径 5cm~10cm。沉淀池的长宽比为2~4,深0. 5m~Im。
[001引所述潜流堆肥湿地长5m~8m、深0. 8m~1. 2m，宽则由处理负荷决定。厌氧池（2) 的体积占潜流堆肥湿地总体积的比例为10%~30%，堆肥（3)为植物废料堆肥。
[0013] 所述石灰石床巧）的深度比厌氧池（2)的深度大20cm~40cm。
[0014] 所述有机基质层（6)厚10cm~20畑1。
[0015] 所述湿地植物（7)为香蒲，并间套种Cd/化超富集植物，强化系统对重金属CcUZn 的去除。
[0016] 所述Cd/化超富集植物为东南景天。
[0017] 上述酸性矿山废水处理系统的处理方法，包括如下步骤：
[001引 （1)酸性矿山废水进入石灰石沟进行中和，促进化、A1的氧化与水解，实现AMD的 初步净化，废水在石灰石沟中的停留时间为2~化，此2~化之内酸性废水的中和是快速、 高效的，当抑乂后，酸性废水与石灰石的中和效率极大下降，废水进入沉淀池；
[0019] (2)沉淀池分离废水中的不溶性重金属，废水在沉淀池里的停留时间为1~化，使 水中的金属沉淀物得到沉降，避免其进入潜流堆肥湿地；
[0020] (3)然后废水进入厌氧池，废水在厌氧池内垂直向下流过堆肥，堆肥对重金属产生 吸附、离子交换和有机络合作用，堆肥降解形成的厌氧环境促进微生物的硫酸还原过程，产 生碱度并使重金属W硫化物的形式沉淀；
[0021] (4)废水进入石灰石床，pH得到进一步提升，并且部分金属W碳酸盐、氨氧化物形 式沉淀；石灰石床表面的有机基质层及湿地植物对重金属产生吸附与吸收作用，进一步提 高出水水质；废水在厌氧池和石灰石床的总停留时间为1. 5d~2. 5d。
[0022] 所述有机基质层的成分为泥炭±和堆肥，其中堆肥的体积占10-30%。
[0023] 本发明相对于现有技术具有如下的优点：
[0024] 本发明的酸性矿山废水处理系统及其处理方法，建造成本低，维护简单，可有效降 低AMD中的酸度和重金属。石灰石沟预处理可防止低抑对厌氧池中微生物的生长产生不 利影响，降低堆肥湿地的金属处理负荷。堆肥集中放置在湿地前端的厌氧池，使堆肥的补充 或更换变得灵活方便，堵塞问题也可通过翻动或松动厌氧池堆肥而解决。石灰石床表面的 有机基质层使石灰石床成为一个密封体系，促进石灰石床中碱度的产生。潜流式的设计使 湿地植物和超富集植物的根系吸收对出水水质的提高有着更为直接、重要的作用。本处理 系统通过堆肥的更换就可使系统长期有效地运行，从而经济有效地保障矿区农田灌概水安 全。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明的酸性矿山废水处理系统流程图。
[0026] 图2为本发明的潜流堆肥湿地剖面结构图。
[0027] 图3为AMD原料池、石灰石沟、潜流堆肥湿地中的水体的抑检测值曲线图。
[002引图4为AMD原料池、石灰石沟、潜流堆肥湿地中的水体的化含量检测值曲线图。
[0029] 图5为AMD原料池、石灰石沟、潜流堆肥湿地中的水体的Cd含量检测值曲线图。
[0030] 图6为AMD原料池、石灰石沟、潜流堆肥湿地中的水体的化含量检测值曲线图。
[0031] 图3-图6中，各个曲线的对于关系为：
[0032] + AMD 一^石灰石沟一》-潜流堆肥湿地
[0033] 正方形点表示检测水样取自AMD原料池，
[0034] S角形点表示检测水样取自石灰石沟，
[0035] 菱形点表示检测水样取自潜流堆肥湿地。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0037] 一种酸性矿山废水处理系统，包括按照水流方向排列的石灰石沟、沉淀池和潜流 堆肥湿地，如图2所示，所述潜流堆肥湿地包括厌氧池2和石灰石床5 ;所述厌氧池2内填 充堆肥3,厌氧池2与石灰石床5相互隔开并且厌氧池2的底部与石灰石床5相通，石灰石 床5上覆盖一层有机基质层6,有机基质层6上种植有湿地植物7。
[003引所述潜流堆肥湿地的进水口位于厌氧池2的顶部，潜流堆肥湿地的排水口与有机 基质层6位于同一高度，整个潜流堆肥湿地的水位都与石灰石床平齐。
[0039] 所述石灰石沟宽0. 6m、深0. 6m，长度则由水力负荷决定，石灰石粒径5cm~10cm。 沉淀池的长宽比为3,深0. 8m。
[0040] 所述潜流堆肥湿地长7m、深Im，宽则由处理负荷决定。厌氧池2的体积占潜流堆 肥湿地总体积的比例为20%，堆肥3为植物废料堆肥。
[0041] 所述石灰石床5的深度比厌氧池2的深度大30cm，石灰石床5的石灰石部分延伸 到厌氧池2的堆肥3下方。
[0042] 所述有机基质层6厚15畑1。
[0043] 所述湿地植物7为香蒲，并间套种东南景天，强化系统对重金属CM、化的去除。
[0044] 上述酸性矿山废水处理系统的处理方法，如图1所示，包括如下步骤：
[0045] (1)酸性矿山废水进入石灰石沟进行中和，促进化、A1的氧化与水解，实现AMD的 初步净化，废水在石灰石沟中的停留时间为化，此化之内酸性废水的中和是快速、高效的， 当抑乂后，酸性废水与石灰石的中和效率极大下降，废水进入沉淀池；
[0046] (2)沉淀池分离废水中的不溶性重金属，废水在沉淀池里的停留时间为化，使水 中的金属沉淀物得到沉降，避免其进入潜流堆肥湿地；
[0047] (3)然后废水进入厌氧池，废水在厌氧池内垂直向下流过堆肥，堆肥对重金属产生 吸附、离子交换和有机络合作用，堆肥降解形成的厌氧环境促进微生物的硫酸还原过程，产 生碱度并使重金属W硫化物的形式沉淀；
[0048] (4)废水进入石灰石床，pH得到进一步提升，并且部分金属W碳酸盐、氨氧化物形 式沉淀；石灰石床表面的有机基质层及湿地植物对重金属产生吸附与吸收作用，进一步提 高出水水质；废水在厌氧池和石灰石床的总停留时间为2d。
[0049] 所述有机基质层的成分为泥炭±和堆肥，其中堆肥的体积占20%。
[00加]为了证连本酸忡矿山废水化理系统的化理效果，讲行化下橫拟连輪1 ；
[0化^ 石灰石沟用PVC管模拟建立。PVC管的尺寸按照比例缩小，PVC管内填充石灰石， 在PVC管的两端装上弯头，弯头的另一端垂直向上，使水能完全浸没管内的石灰石，PVC管 两端弯头的外侧开一个孔，分别作为进水口和出水口。
[0化2] 潜流堆肥湿地用塑料箱模拟建立。塑料箱的尺寸按照比例缩小，箱子内设置长 15cm的分隔板，分隔板下端留有5cm高的空隙。隔离的小空间作为厌氧池，其底部填充石灰 石至隔板下端