[发明专利]一种去除矿井水中重金属和硫酸盐的零排放方法

说明书

本发明提供一种去除矿井水中重金属和硫酸盐的零排放方法，包括矿井水进入初步沉淀系统使重金属和悬浮物形成沉淀，然后进入过滤浓缩系统进行过滤浓缩，再进入混凝加药系统使硫酸根、重金属离子与混凝剂形成沉淀，后进入第二缓冲池与增稠剂形成混合溶液后进入电化学氧化络合装置，混合溶液在电场的作用下生成含硫酸根复合络合盐沉淀废水，最后进入搅拌池老化并在助凝剂的作用进一步生成含硫酸根复合络合盐沉淀，矿井水中重金属和硫酸盐去除完成。本发明方法简单，投资和运行成本低，去除效果好，去除后的硫酸跟浓度低于250ppm，达到地表III类水标准，并且该工艺产生的沉淀物为含硫酸根的复合盐沉淀，可作为原料用于商业化行业。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种去除矿井水中重金属和硫酸盐的零排放方法。

背景技术

酸性矿井水是一个严重的环境问题，它腐蚀矿井管路及设备，污染地表水体及土壤，破坏自然景观，危害动植物，直接影响矿工身体健康，实属煤矿持续发展的一大障碍。煤系地层和煤中的硫铁矿是生酸的物质基础，矿井水酸性的强弱，既取决于生物氧化作用产生H₂SO₄以及以Fe为主的各种煤层及围岩中含硫量，又与开采方式、地质条件等密切相关。我国南方煤矿常见到酸性矿井水，不完全统计显示的pH值介于2.3～5.7。酸性矿井水一般含有Fe²⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Mn²⁺等金属离子以及SO₄^2-，Cl^-，HCO₃^-等阴离子，随着生酸过程中pH值逐渐降低，金属离子及其他杂质就增多，水质变得复杂。

酸性矿井水的物理和化学性质有较大差异，但共同的特征是pH值较低，一般在2～5之间。由于酸性疏干水是由硫化物，主要是黄铁矿(FeS₂)氧化产生，所以水中的Fe、SO₄^2-的浓度很高，总铁含量一般在300～800mg/L之间。由于水中含有大量的煤粉和开采过程中人为活动的影响，导致酸性矿井水的COD值通常很高。我国酸性矿井水基本上是采用中和化学法处理，投加碱性药剂或以石灰石、白云石为虑料进行过滤中和。

酸性矿井水中和法的设备比较庞杂，噪声大，环境条件较差，二次污染严重。反应产物CaSO₄与过剩的石灰石混杂在一起，处理困难且难以通过沉淀CaSO₄将SO₄^2-的浓度降低至250mg/L以下，只能通过膜法分盐浓缩后通过中和法进一步沉淀SO₄^2-，但膜法软化药剂使用量大，投资和运行成本高，平均产水率低，膜组件易污堵。

由于以膜技术为主的零排放系统投资大，运维难度高，在矿井水零排放的应用受到阻碍。为了优化流程的成本和效率，本专利开发了独特的零排放技术，使减少膜系统使用数量，降低投资运行成本。

发明内容

本发明是为了解决酸性矿井水的处理问题，提供一种去除重金属和硫酸盐的零排放系统，包括电絮凝反应器或混凝反应池，使矿井水的SS5ppm，重金属含量0.1ppm，经过超滤、反渗透系统获得产水和浓缩液(减量30％)。浓缩液中通过加入石灰初步将硫酸根浓度降低至1000-2000ppm，沉淀后清液中加入特殊增稠剂，经过电氧化络合单元，形成含硫酸根的复合盐沉淀，使出水硫酸根稳定低于250ppm，达到饮用水和地表三类水标准中硫酸根浓度标准。沉淀物可作为原料用于商业化行业，例如使用GYPSUM材料的道路填充料和其他建筑材料。

本发明提供一种去除矿井水中重金属和硫酸盐的零排放方法，包括如下步骤：

S1、初步沉淀：矿井水进入初步沉淀系统使重金属和悬浮物形成沉淀，沉淀沉降后得到的上清液即为初步沉淀矿井水，初步沉淀矿井水中重金属含量低于0.1ppm，悬浮固体含量低于5ppm；