[发明专利]降低石灰石表面阻塞的酸性矿山废水处理系统及方法

说明书

本发明公开了降低石灰石表面阻塞的酸性矿山废水处理系统及方法，涉及实验水箱以及设置在实验水箱内的石灰石层，将所述的酸性矿山废水从石灰石层中部通入所述实验水箱中，通过所述石灰石层进行处理，处理完后从所述的实验箱体底部设置的阀门排出，并测定处理后的酸性矿山废水的pH及Al³⁺浓度来分析石灰石表面阻塞情况；本发明通过排除处理后的高位酸性矿山废水自动冲刷石灰石表面沉积的沉淀，使冲刷掉的沉淀随处理后的酸性矿山废水流出，从而降低石灰石表面阻塞，提高石灰石的利用效率，减缓矿山废水对环境的危害；且处理酸性矿山废水的处理装置结构简单那，所用的仪器设备少，并无特殊要求，操作简单方便，成本低，效率高。

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体是降低石灰石表面阻塞的酸性矿山废水处理系统及方法。

背景技术

酸性矿山废水(Acid mine drainage，AMD)由尾矿中含硫矿石的氧化产生，具有重金属离子浓度高、pH值低等特点，是环境危害最大的一类矿山废水。酸性矿山废水的处理方法可以分为主动处理(active treatment)和被动处理(passive treatment)两种方法，其中被动处理因其具有较高的经济效益得到了广泛的应用。在被动处理方法中，最常用的碱性矿物是石灰石。目前，处理系统的阻塞问题是制约酸性矿山废水被动处理方法在实际广泛应用中的主要原因之一。产生阻塞的原因主要是因为石灰石的溶解导致废水的化学性质变化，产生金属化合物沉淀。

石灰石在酸性矿山废水溶液中溶解主要存在以下的平衡：

由于碳酸根和碳酸氢根的水解，溶液中会产生大量的氢氧根；产生的氢氧根一方面与溶液中氢离子结合使溶液的pH值升高，另一方面由于溶液中Al³⁺的存在，在pH值变化过程中涉及到产生氢氧化铝沉淀的反应：

由于一些沉淀物未能被水流带走，在石灰石表面沉积结壳，最终导致系统空隙率降低，产生阻塞(clogging)。阻塞现象的产生导致石灰石与废水的接触面减少，溶解速度降低，使处理系统在运行一段时间后的处理效果下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供降低石灰石表面阻塞的酸性矿山废水处理系统及方法，有效解决石灰石表面阻塞问题，从而提高酸性矿山废水的处理效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：降低石灰石表面阻塞的酸性矿山废水处理的方法，涉及实验水箱以及设置在实验水箱内的石灰石层，将所述的酸性矿山废水从石灰石层中部通入所述实验水箱中，通过所述石灰石层进行处理，所述石灰石层由多个石灰石颗粒均匀铺设形成，处理完后从所述的实验箱体底部设置的阀门排出，并测定处理后的酸性矿山废水的pH及Al³⁺浓度来分析石灰石表面阻塞情况；从石灰石层中部进水，由于水流从下至上对石灰石颗粒的冲击作用，可使通入的酸性矿山废水在石灰石之间形成漩涡，不断冲刷石灰石的表面，降低废水处理过程中产生的沉淀沉积在石灰石表面的几率。

所述酸性矿山废水处理过程中，当首次处理后的酸性矿山废水排放完后，关闭阀门，再次通入酸性矿山废水进行处理，处理完后进行排放，重复进水-处理-排放步骤，形成间歇式处理酸性矿山废水的模式，使得每次产生的沉淀都被处理完的酸性矿山废水带走，而不是不断积累后沉积在石灰石表面，而每次进水步骤都会对石灰石表面进行冲刷，进一步阻止产生的沉淀在石灰石表面沉积。

降低石灰石表面阻塞的酸性矿山废水处理的方法，包括以下步骤：

S1：向实验水箱中放入带孔底板，再向带孔底板上装入石灰石，得到石灰石层；

S2：向石灰石层中通入酸性矿山废水，进行反应；