一種重金屬尾礦庫滲濾液多元組合生態處理系統和方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于危廢滲濾液處理領域，進一步是指一種重金屬尾礦庫滲濾液多元組合 生態處理系統和方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著環保法規的日趨嚴格，很多來源于冶金、礦山等重金屬尾礦庫的滲濾 液需要處理，未經處理的滲濾液具有毒性強、持久性、不可降解等特點，如排放到環境中對 大氣、土壤和水環境會造成嚴重污染。
[0003] 重金屬很多都具有顯著的生物毒性，特別是汞、鎘、鉛等。這類物質在水體中不能 被生物降解，在水體中發生各種形態的相互轉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變成甲基汞，從而使其生物毒性加強。一些重金屬可以在 動物體的肝臟和腎臟等器官內積累，造成機體組織損傷。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 體的正常生理功能。水體中的重金屬，即使濃度小，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝類 體表吸附，產生食物鏈濃縮，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，而且還取決于金屬元素的濃度及存在的價態和形態，即使有益的金屬 元素濃度超過某一數值也會有劇烈的毒性，使動植物中毒，甚至死亡。
[0004] 重金屬尾礦庫一般含有砷、鉛、鋅、鉻、鎘、錳、鎳、銅等主要污染物質，現階段的處 理方法大致分為化學法和物化法。
[0005] 化學法主要是通過在重金屬滲濾液中投加某種或幾種化學物質，使其與滲濾液中 重金屬發生反應、生產難溶沉淀而去除。傳統的化學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 中和沉淀法反應慢、藥劑用量大，難以精確控制，處理出水水質難以達到最新的排放要求， 且大量藥劑使用導致污泥產量大，對設備構筑物的腐蝕嚴重。雖然工藝成熟、穩定，但存在 著運彳丁成本尚，占地面積大等缺點。
[0006] 物理法一般不改變重金屬在廢水中存在形態，通過吸附、過濾等機理過程將重金 屬從水體中分離出來，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 中進行，此方法借助離子交換劑來完成，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交換劑時，交換劑上的離子同水中的重金屬離子進行交換，達到去 除滲濾液中重金屬離子的目的。這種方法受到交換劑種類、產量和成本的影響。
[0007] 膜分離技術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形 態的基礎上，將滲濾液和溶質進行分離或濃縮的方法，包括電滲析和隔膜電解，膜分離技術 在處理過程中會通過電極極化，結垢和腐蝕等缺點。
[0008] 物理法處理重金屬廢水目前使用較多，但是投資成本高，吸附劑及膜材料等價格 昂貴，運行成本高，規模化應用難度大。
[0009] 在重金屬尾礦庫滲濾液的治理中，單一的方法往往很難達到日趨嚴苛的環保要 求，研發各種組合技術代替單一的處理技術。從國內外的發展動態來看，趨向于以化學方法 為主，再輔以其他組合技術，研發多功能組合處理技術和工藝是今后的發展方向。
【發明內容】
[0010]針對現有技術的不足，本發明提供以電化學、曝氣、沉淀等為前處理工藝；以人工 生態過濾床、人工生態氧化渠為后處理工藝的一種重金屬尾礦庫滲濾液多元組合生態處理 系統和方法，實現了從處理到修復的進步，該技術具有處理和修復效率高、多功能、生態環 保、無二次污染。
[0011] 本發明所采取的方案是：
[0012] 一種重金屬尾礦庫滲濾液多元組合生態處理系統，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調節池、pH調整池、電化學設備池、曝氣池和斜管沉淀池、生 態過濾床和人工生態氧化渠，所述斜管沉淀池的一側還設有污泥池;所述均質調節池設有 供滲濾液流入處理裝置的進水管，而人工生態氧化渠設有供處理后的滲濾液排出處理裝置 的出水管；
[0013] 所述電化學設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，其中排在奇數位的極板用陰極導線與外部電源的負極連接，排 在偶數位的極板用陽極導線與外部電源正極連接；
[0014] 所述人工生態過濾床從床底往上200mm~400mm空間處設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有承托層，所述承托層上方 設有人工生態填料層，所述人工生態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、細石英砂保護層、天然土壤層;在所述 天然土壤層中種有植挺水植物；
[0015] 所述人工生態氧化渠內部縱向設置有來回推流隔板，人工生態氧化渠底部種植沉 水植物。
[0016] 優選地，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] 優選地，均質調節池內設置有除渣格柵。
[0018] 優選地，pH調整池底部設置有空氣攪拌管，pH調整池內壁邊設置有pH計，pH調整池 外邊沿設置有第一加藥裝置。
[0019] 優選地，電化學設備池池外邊沿設置pH調節系統。
[0020] 優選地，曝氣池池內底部設置有旋流曝氣器，曝氣池內壁設置有液位計，曝氣池外 邊沿設置有第二加藥裝置。
[0021 ]優選地，斜管沉淀池內中部設置有斜管支架，斜管支架上面設置有斜管，斜管沉淀 池底部設置有將底部污泥排往污泥池的底部排泥管，池斜管沉淀池外設置有將水從斜管沉 淀池提升至人工生態過濾床的提升栗。
[0022 ] 優選地，污泥池內壁設置有泥位計，污泥池外設置有污泥螺桿栗和板框壓濾機。
[0023]優選地，人工生態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;所述細石英砂保護層選用粒徑為1~2mm的石英砂，厚度為100~200mm。
[0024] 在處理工藝流程中設置人工生態過濾床的目的是為了經過上游工藝物化處理后 難以達標的低濃度重金屬廢水進行微生物-植物聯合處理。因為采用物理化學方法對1~ 3mg/L低濃度重金屬廢水處理效率十分低下，所以利用微生物-植物對低濃度重金屬離子的 吸附和轉化作用，可以有效的進一步降低廢水中重金屬的濃度。
[0025] 優選方案，所述挺水植物為東南景天和遏藍菜，兩種植物間種，密度為8~12叢/ rrf，3~4株/叢。
[0026] 優選方案，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]本發明的另一個技術方案為，一種重金屬尾礦庫滲濾液多元組合生態處理方法， 使用上述系統，具體步驟包括：
[0029] 首先，對人工生態過濾床進行調試和掛膜：
[0030] (1)選取某重金屬污泥堆場進行樣品采集，經實驗室分離篩選得到能有效去除低 濃度的優勢菌株為氧化硫酸桿菌和氧化亞鐵硫桿菌，在實驗室進行馴化，并配制成菌液待 用；
[0031] (2)在中試室菌液培養箱內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，并加入營養物質，按污泥量的1/20~1/10導入菌 液，間歇式開啟低速攪拌機，開30~40分鐘，停30~40分鐘，每天攪拌10~12小時，控制溫度 20°C~25°C，pH8~9，溶解氧DO < 1. Omg/L，經過7-8天的培養，液體成粉紅色狀，得優勢菌 種；
[0032] (3)在人工生態過濾床內按床容的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將優勢菌種導入人工生態過濾床，每2~3天導入 一次，其導入4~5次，控制溫度20~25°C，pH7~11，溶解氧D0<0.5mg/L，經過8-10天時間， 使得人工生態過濾床中所述人工生態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，豐富的微生物就吸附固定在填料上，形成優勢菌群;經過調試后，控制人工生態 過濾床的溫度20~30°C，溶解氧D0<0.5mg/L，pH 7~11;人工生態過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，與填料上的優勢菌群聯合作用，共 同富集重金屬離子；
[0033] 然后，對重金屬尾礦庫滲濾液多元組合生態處理系統進行正式運行，包括如下步 驟：
[0034] (1)重金屬尾礦庫滲濾液進入均質調節池對水質進行均和，對水量進行調節；
[0035] (2)均和后的出水進入pH調整池，調pH至8~9;
[0036] (3)pH調整后的出水進入電化學設備進行電解反應，同時調pH至8~10.5;
[0037] (4)經電化學設備處理后的出水進入曝氣池進行曝氣攪拌及氧化反應，在此加入 絮凝劑以進行絮凝反應；
[0038] (5)經曝氣池處理后的出水再進入斜管沉淀池去除污染物絮凝團；
[0039] (6)斜管沉淀池處理后的上清液栗送至人工生態過濾床，經人工生態床處理后由 底部配水間進入人