CN113185062A - 一种煤矸石堆淋出废水处理*** - Google Patents

一种煤矸石堆淋出废水处理*** Download PDF

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郭严文
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Abstract

本发明公开了一种煤矸石堆淋出废水处理***，包括顺次连接的集水池、物化处理单元和湿地处理单元，物化处理单元内部放置装有净化物质的填料箱，用于对废水的净化处理；填料箱中的净化物质可更换，提高处理效率和灵活性；湿地处理单元用于对废水的进一步处理。本发明充分利用煤矸石堆场的地形特点，合理设置集水池、物化处理单元和湿地处理单元的高度差，利用自然重力，废水依次流经物化处理单元和湿地处理单元，缩小了设备占用空间，无需大量构筑物，降低了建设成本，可更换不同的净化物质，进一步提高了处理***的效率、灵活性和节能性。

Description

一种煤矸石堆淋出废水处理***
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种煤矸石堆淋出废水处理***。
背景技术
煤矸石是煤矿开采洗选加工过程中产生的固体废物，属于一种含碳率低、热值利用价值低、质地坚硬的黑灰色岩石，从产生环节可分为井下掘进矸石和洗选过程中的分选矸石。当存在大量的氧气和水分可透过煤矸石进入其内部协同微生物促进氧化反应时，且硫化物氧化形成酸性滤液的速率超过煤矸石中碱性物质的中和速率时，便产生了煤矸石淋出废水。煤矸石淋出酸性废水的主要特征是低pH，其水量的波动情况主要受当地降水量的影响。在传统煤矸石淋出酸性废水处理的众多工艺中，中和法是目前最为成熟的方法之一，其基本原理是通过将煤矸石酸性废水汇集起来，然后投加碱性物质与其中和，同时将重金属沉淀下来，从而达到煤矸石山酸性废水处理的目的，该方法具有成本低、操作简单方便等优点，且能够处理各种浓度的废水。
但是传统的中和法使用化学试剂大多是工业生产的，成本较高，处理过程中会产生大量含水率较高的污泥，其中的金属难以回收利用，需要特殊设计的场地进行处理，需要建设大量构筑物，整体建设成本较高。如何低成本，简单有效的处理酸性煤矸石堆淋出废水，成为了各矿场必须面对的大问题。
发明内容
本发明提出了一种煤矸石堆淋出废水处理***，充分利用煤矸石堆场的地形特点，合理设置物化处理单元和湿地处理单元的地理位置，对煤矸石废水进行分级处理，实现简单有效的净化处理煤矸石堆淋出废水；同时无需建设大量的构筑物，也减少了处理设备的建设成本与占地面积，降低成本支出。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种煤矸石堆淋出废水处理***，包括：集水池、物化处理单元、填料箱和湿地处理单元；
所述集水池与所述物化处理单元连接，所述物化处理单元与所述湿地处理单元连接，所述填料箱位于所述物化处理单元内部；
所述集水池用于收集煤矸石堆淋出的废水；
所述物化处理单元用于接收所述废水，排出所述一级处理废水至所述湿地处理单元；
所述物化处理单元为箱体结构，所述物化处理单元的顶面设有顶部密闭组件，所述物化处理单元的顶面设有草坪封层；
所述填料箱为箱体结构，所述填料箱内部装有净化物质，用于对所述废水进行净化处理，得到一级处理废水；
所述湿地处理单元用于接收一级处理废水并对一级处理废水进行净化处理。
优选的，所述物化处理单元设有废水入口和一级处理废水出口；
所述废水入口与所述集水池连接，用于所述废水流入所述物化处理单元；所述废水入口高度低于所述填料箱的高度；
所述一级处理废水出口设于所述物化处理单元侧壁，所述一级处理废水出口与所述湿地处理单元相连，用于所述一级处理废水流出至所述湿地处理单元。
优选的，所述填料箱与所述废水入口连接。
优选的，所述填料箱的侧壁设有开孔，用于所述废水与所述净化物质产生净化反应。
优选的，所述净化物质为碱性净化处理物质。
优选的，所述顶部密闭组件设有可开合机构，用于更换所述填料箱。
优选的，所述物化处理单元包括顺次连接的若干个不同的分类子处理单元，所述分类子处理单元用于对所述废水中的不同污染物进行处理。
优选的，所述物化处理单元包括N层分量处理单元，当所述废水达到第一层分量处理单元的处理限度时，限制流入第一层分量处理单元的所述废水水量，并将其余所述废水通入第二层分量处理单元进行净化处理，直至所述N层分量处理单元全部达到处理限度。
本发明的有益效果为：
本发明公开了一种煤矸石堆淋出废水处理***，充分利用酸性煤矸石堆场的地形特点，合理设置废水集水池、物化处理单元和湿地处理单元，通过高度差产生的自然重力作用，便可使废水依次通过物化处理单元和湿地处理单元的净化处理，缩小了处理流程和设备占用的空间，也无需建设大量的构筑物，减少处理设备的建设成本，做到简单有效的处理净化酸性煤矸石堆淋出废水。在每个物化处理单元的顶面种植草本植物形成草坪封层，整体上体现实用和美观的双重优势。进一步的，可以使用和更换装有不同净化物质的填料箱，进一步提高了***处理的效率、灵活性和节能性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例煤矸石堆淋出废水处理***结构示意图；
图2为本发明实施例中采用多级多层废水处理***结构示意图；
图3为本发明实施例中填料箱结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种煤矸石堆淋出废水处理***，包括：集水池、物化处理单元、填料箱和湿地处理单元；
集水池与物化处理单元之间、物化处理单元与湿地处理单元之间均通过管道连接，所述填料箱位于所述物化处理单元内部；
集水池用于收集煤矸石堆淋出的废水；
所述物化处理单元用于接收所述废水，排出一级处理废水至所述湿地处理单元；
所述物化处理单元为箱体结构，所述物化处理单元的顶面设有顶部密闭组件，所述物化处理单元的顶面种植草本植物；
所述填料箱为箱体结构，所述填料箱内部装有净化物质，用于对所述废水进行净化处理，得到一级处理废水；
湿地处理单元用于接收一级处理废水并对一级处理废水进行进一步的净化处理。
在本实施例中，集水池的地理位置高于物化处理单元高度，物化处理单元的地理位置高于湿地处理单元，这样，集水池收集的废水可以在自然重力的作用下流入物化处理单元，一级处理废水再流入湿地处理单元做进一步的净化处理。
物化处理单元为箱体结构，顶面采用密闭结构，可防止废水量过大而溢出的情况发生。在物化处理单元的顶面种植草本植物形成草坪封层，整体上也体现了实用和美观的双重优势。同时在顶面设置可开合的盖板，以对其内部的填料箱进行清洗或更换，以保证净化处理的效果。在本实施例中，物化处理单元高为0.8m长为5m。
在本实施例中，废水入口设于物化处理单元左壁板下部，一级处理废水出口设于物化处理单元右壁板，填料箱位于物化处理单元底部左侧，与废水入口相连，可以保证废水在流入物化处理单元后直接进入填料箱与净化物质发生净化反应。
如图2所示，填料箱为一箱体结构，采用PP材质，高度为0.6m长度为2m；四个侧壁留有直径为0.4～0.8cm的圆孔以确保废水科通过开孔与净化物质反应，开孔率达80％～90％，本实施例的开孔直径为0.6cm，开孔率80％；调料箱底部铺有厚度为0.4m的净化物质，净化物质采用质量比为2:1的碱石灰粉和秸秆颗粒混合物。
可选的，一级处理废水出口高度高于填料箱高度，在填料箱的体积小于物化处理单元的容积时，废水经填料箱净化处理后，会因为一级处理废水出口高度较高，导致一级处理废水在物化处理单元内部停留，此时一级处理废水会在物化处理单元内发生沉淀现象，当一级处理废水量达到一级处理废水出口高度时，流出的一级处理废水的水质会更好一些，更有利于湿地处理单元的净化处理。
如图3所示，可进一步设置不同的分类处理单元和分量处理单元，每个分类处理单元中的净化物质和分量处理单元的数量，可根据实际情况灵活设置。在本实施例中，可选的，设置第一类分类处理单元用于中和废水PH值，设置第二类分类处理单元用于处理废水中的重金属离子；每类分类处理单元可分别设置第一、二、三层分量处理单元，其中第一层分量处理单元高0.8m长5m，内部填料箱高0.6m长2m，第二层分量处理单元高0.5m长3m，内部填料箱高0.4m长1.5m，第三层处理单元高0.3m长1.5m，内部填料箱高0.2m长1m，容量从下至上依次减小，当废水量达到第一层分量处理单元处理限度时，可通过控制进入第一层分量处理单元的废水量，引导废水进入第二层分量处理单元，使第一层和第二层分量处理单元同时进行废水处理；进而当废水达到第二层分量处理单元处理限度时，引导废水进入第三层分量处理单元，使上中下三层分量处理单元同时对废水进行物化处理。各个物化处理单元间保持密封，以防止废水串流。
根据废水中污染物的化学性质，合理设置不同数量和类别的物化处理单元，大幅提高了***处理的效率、灵活性和节能性。根据废水量的大小灵活设置分量处理单元的数量，从而能够从容且灵活的应对不同的废水量，实现废水处理目标。
在本实施例中，在每个物化处理单元顶部种植草本植物，例如黑麦、山苦草和苜蓿等形成草坪封层，在水域连接处种植水生植物，整体上更可体现实用和美观的双重优势。
本发明煤矸石堆淋出废水处理***步骤如下：
S1.通过集水池收集废水；
S2.废水通过所述废水入口进入物化处理单元，与填料箱中的净化物质发生净化反应，生成一级处理废水；在本实施例中，由于集水池的地理位置高于物化处理单元高度，因此，集水池收集的废水可以在自然重力的作用下流入物化处理单元，同时，由于填料箱与废水入口相连，因此废水在流入物化处理单元后直接进入填料箱与净化物质发生净化反应。
S3.物化处理单元将所述一级处理废水排出至所述湿地处理单元；
可选的，当填料箱的体积明显小于物化处理单元的容积，设置一级处理废水出口高于填料箱高度，则废水在经过填料箱后，并不会直接通过一级处理废水出口流程物化处理单元，而是会在物化处理单元内部停留，此时会发生沉淀现象，处在上层的水质明显会好于下层，这样当水量达到一级处理废水出口高度时，率先流出的水质会更好一些，更有利于后期的进一步净化处理。
S4.湿地处理单元对物化处理单元流出的一级处理废水做进一步净化处理。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种煤矸石堆淋出废水处理***，其特征在于，包括：集水池、物化处理单元、填料箱和湿地处理单元；
所述集水池与所述物化处理单元连接，所述物化处理单元与所述湿地处理单元连接，所述填料箱位于所述物化处理单元内部；
所述集水池用于收集煤矸石堆淋出的废水；
所述物化处理单元用于接收所述废水，排出一级处理废水至所述湿地处理单元；
所述物化处理单元为箱体结构，所述物化处理单元的顶面设有顶部密闭组件，所述物化处理单元的顶面设有草坪封层；
所述填料箱为箱体结构，所述填料箱内部装有净化物质，用于对所述废水进行净化处理，得到一级处理废水；
所述湿地处理单元用于接收所述一级处理废水并对所述一级处理废水进行净化处理。
2.根据权利要求1所述的煤矸石堆淋出废水处理***，其特征在于，所述物化处理单元设有废水入口和一级处理废水出口；
所述废水入口与所述集水池连接，用于所述废水流入所述物化处理单元；所述废水入口高度低于所述填料箱的高度；
所述一级处理废水出口设于所述物化处理单元侧壁，所述一级处理废水出口与所述湿地处理单元相连，用于所述一级处理废水流出至所述湿地处理单元。
3.根据权利要求2所述的煤矸石堆淋出废水处理***，其特征在于，所述填料箱与所述废水入口连接。
4.根据权利要求1所述的煤矸石堆淋出废水处理***，其特征在于，所述填料箱的侧壁设有开孔，用于所述废水与所述净化物质产生净化反应。
5.根据权利要求1所述的煤矸石堆淋出废水处理***，其特征在于，所述净化物质为碱性净化处理物质。
6.根据权利要求1所述的煤矸石堆淋出废水处理***，其特征在于，所述顶部密闭组件设有可开合机构，用于更换所述填料箱。
7.根据权利要求1-6任一项所述的煤矸石堆淋出废水处理***，其特征在于，所述物化处理单元包括顺次连接的若干个不同的分类子处理单元，所述分类子处理单元用于对所述废水中的不同污染物进行处理。
8.根据权利要求1-6任一项所述的煤矸石堆淋出废水处理***，其特征在于，所述物化处理单元包括N层分量处理单元，当所述废水达到第一层分量处理单元的处理限度时，控制流入第一层分量处理单元的所述废水水量，并将其余所述废水通入第二层分量处理单元进行净化处理，直至所述N层分量处理单元全部达到处理限度。
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