权利要求
1.一种酸性矿山废水处理设备，其特征在于，包括：反应器(1)和供气装置(2)，所述反应器(1)包括容器(11)和设于所述容器(11)内的膜组件(12)，所述膜组件(12)用于附着生物膜，所述膜组件(12)设有进气口(121)，所述供气装置(2)与所述膜组件(12)的进气口(121)连通，用于向所述膜组件(12)供给气态电子供体。
2.根据权利要求1所述的酸性矿山废水处理设备，其特征在于，所述气态电子供体包括氢气和/或甲烷。
3.根据权利要求1所述的酸性矿山废水处理设备，其特征在于，所述反应器(1)还包括膜厚度控制装置，所述膜厚度控制装置设于所述容器(11)内，所述膜厚度控制装置沿所述膜组件(12)的表面可移动。
4.根据权利要求1所述的酸性矿山废水处理设备，其特征在于，所述容器(11)设有排气口(111)，所述膜组件(12)设有出气口(122);
所述酸性矿山废水处理设备还包括气体收集装置(3)，所述气体收集装置(3)连接所述排气口(111)和/或所述出气口(122)，以收集所述排气口(111)和/或所述出气口(122)排出的气体。
5.根据权利要求4所述的酸性矿山废水处理设备，其特征在于，所述反应器(1)还包括曝气器(13)，所述曝气器(13)设于所述膜组件(12)的下方，所述曝气器(13)与所述气体收集装置(3)相连，以接收所述气体收集装置(3)提供的气体并曝气。
6.根据权利要求5所述的酸性矿山废水处理设备，其特征在于，所述容器(11)设有进水管(112)和排水口(113)，所述进水管(112)用于向所述容器(11)内供给废水，所述进水管(112)的出口与所述膜组件(12)的底部平齐或低于所述膜组件(12);
所述酸性矿山废水处理设备还包括加碱装置(4)，所述加碱装置(4)与所述进水管(112)相连，用于向所述进水管(112)提供碱液。
7.根据权利要求6所述的酸性矿山废水处理设备，其特征在于，所述容器(11)包括由上至下依次连接的三相分离器(114)、主体(115)和排泥斗(116)，所述三相分离器(114)设有所述排气口(111)和所述排水口(113)，所述主体(115)设有所述进水管(112)，所述排泥斗(116)设有排泥口(117)。
8.根据权利要求6所述的酸性矿山废水处理设备，其特征在于，所述反应器(1)为依次连接的至少两个，且前一所述反应器(1)的所述排水口(113)连接后一所述反应器(1)的所述进水管(112)。
9.根据权利要求8所述的酸性矿山废水处理设备，其特征在于，所述加碱装置(4)包括碱液源、加碱管和阀门(42)，所述加碱管具有入口端和至少两个出口端(41)，所述碱液源与所述入口端相连，每个所述进水管(112)均连接对应的所述出口端(41)，每个所述出口端(41)均设有对应的阀门(42)，以控制所述出口端(41)的启闭。
10.根据权利要求9所述的酸性矿山废水处理设备，其特征在于，所述加碱装置(4)还包括pH
传感器和控制终端，每个所述容器(11)内均设有对应的所述pH传感器，所述pH传感器与所述控制终端电连接，以将检测的pH值传输至所述控制终端，所述控制终端与每个所述阀门(42)均电连接，以根据所述pH传感器传输的pH值控制与该所述pH传感器设于相同所述容器(11)上的所述阀门(42)的启闭。
说明书
技术领域
[0001]本实用新型涉及水处理领域，具体涉及一种酸性矿山废水处理设备。
背景技术
[0002]酸性矿山废水是一种酸性很强的溶液，其主要污染物是矿物开采过程中金属硫化物接触氧化产生的重金属离子和硫酸盐，同时酸性矿山废水还含有高浓度的金属，如
铜、砷、
铝、
锌和铁。相关技术中，采用生物法利用硫酸盐还原菌在厌氧条件下将SO42-还原为S2-，S2-与酸性矿山废水中多种重金属结合为硫化物而实现沉淀去除，但是硫酸盐还原菌仍存在受到酸性矿山废水中重金属离子和S2-抑制的问题，导致硫酸盐还原菌的生物活性和硫酸盐还原效率较低。
实用新型内容
[0003]本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本实用新型的实施例提出一种酸性矿山废水处理设备。
[0005]本实用新型实施例的酸性矿山废水处理设备包括：
[0006]反应器和供气装置，所述反应器包括容器和设于所述容器内的膜组件，所述膜组件用于附着生物膜，所述膜组件设有进气口，所述供气装置与所述膜组件的进气口连通，用于向所述膜组件供给气态电子供体。
[0007]本实用新型实施例的酸性矿山废水处理设备，通过容器容纳酸性矿山废水与硫酸盐还原菌，膜组件在容器内作为硫酸盐还原菌附着生长的载体，从而提供稳定的生长环境，有利于硫酸盐还原菌的生长和富集，以使硫酸盐还原菌在膜组件上形成生物膜，并避免硫酸盐还原菌与金属沉淀物混合导致难以分离的问题。供气装置向膜组件供给气态电子供体，避免投放诸如乳酸钠、乙醇、甲酸等液态电子供体导致酸性矿山废水进一步酸化，导致酸性矿山废水回调中性难度提升的问题。气态电子供体由膜组件的膜丝提供给附着的生物膜，由此气态电子供体经过气相和固相就完成转移，传质环节较少，从而具有较高的传质效率。因此，本实用新型实施例的酸性矿山废水处理设备，硫酸盐还原菌的生物活性较强，硫酸盐还原效率较高，金属沉淀物容易沉淀和收集，回调中性的难度和成本较低甚至无需回调中性。
[0008]在一些实施例中，所述气态电子供体包括氢气和/或甲烷。
[0009]在一些实施例中，所述反应器还包括膜厚度控制装置，所述膜厚度控制装置设于所述容器内，所述膜厚度控制装置沿所述膜组件的表面可移动。
[0010]在一些实施例中，所述容器设有排气口，所述膜组件设有出气口;
[0011]所述酸性矿山废水处理设备还包括气体收集装置，所述气体收集装置连接所述排气口和/或所述出气口，以收集所述排气口和/或所述出气口排出的气体。
[0012]在一些实施例中，所述反应器还包括曝气器，所述曝气器设于所述膜组件的下方，所述曝气器与所述气体收集装置相连，以接收所述气体收集装置提供的气体并曝气。
[0013]在一些实施例中，所述容器设有进水管和排水口，所述进水管用于向所述容器内供给废水，所述进水管的出口与所述膜组件的底部平齐或低于所述膜组件;
[0014]所述酸性矿山废水处理设备还包括加碱装置，所述加碱装置与所述进水管相连，用于向所述进水管提供碱液。
[0015]在一些实施例中，所述容器包括由上至下依次连接的三相分离器、主体和排泥斗，所述三相分离器设有所述排气口和所述排水口，所述主体设有所述进水管，所述排泥斗设有排泥口。
[0016]在一些实施例中，所述反应器为依次连接的至少两个，且前一所述反应器的所述排水口连接后一所述反应器的所述进水管。
[0017]在一些实施例中，所述加碱装置包括碱液源、加碱管和阀门，所述加碱管具有入口端和至少两个出口端，所述碱液源与所述入口端相连，每个所述进水管均连接对应的所述出口端，每个所述出口端均设有对应的阀门，以控制所述出口端的启闭。
[0018]在一些实施例中，所述加碱装置还包括pH传感器和控制终端，每个所述容器内均设有对应的pH传感器，所述pH传感器与所述控制终端电连接，以将检测的pH值传输至所述控制终端，所述控制终端与每个所述阀门均电连接，以根据所述pH传感器传输的pH值控制与该所述pH传感器设于相同所述容器上的所述阀门的启闭。
附图说明
[0019]图1是本实用新型实施例的酸性矿山废水处理设备的示意图一;
[0020]图2是本实用新型实施例的酸性矿山废水处理设备的示意图二。
[0021]附图标记：
[0022]1、反应器;11、容器;111、排气口;112、进水管;113、排水口;114、三相分离器;115、主体;116、排泥斗;117、排泥口;12、膜组件;121、进气口;122、出气口;13、曝气器;2、供气装置;3、气体收集装置;4、加碱装置;41、出口端;42、阀门。
具体实施方式
[0023]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0024]下面参考图1和图2描述根据本实用新型实施例的酸性矿山废水处理设备。
[0025]如图1和图2所示，本实用新型实施例的酸性矿山废水处理设备包括反应器1和供气装置2。
[0026]反应器1包括容器11和设于容器11内的膜组件12，膜组件12用于附着生物膜，膜组件12设有进气口121，供气装置2与膜组件12的进气口121连通，用于向膜组件12供给气态电子供体。
[0027]例如，如图1所示，反应器1包括容器11和膜组件12，容器11优选但不限于为竖直设置，容器11内设有膜组件12，膜组件12优选但不限于为竖直设置，供气装置2至少部分位于反应器1的外部，供气装置2与膜组件12的进气口121连通。
[0028]在酸性矿山废水处理设备使用时，容器11容纳酸性矿山废水与硫酸盐还原菌，硫酸盐还原菌附着在膜组件12表面并形成生物膜，供气装置2向膜组件12供给气态电子供体，气态电子供体由膜组件12的膜丝提供给附着的生物膜，使硫酸盐还原菌将酸性矿山废水中的SO42-还原为S2-，S2-与酸性矿山废水中多种重金属结合为金属硫化物，并使金属硫化物沉淀。
[0029]本实用新型实施例的酸性矿山废水处理设备，通过容器容纳酸性矿山废水与硫酸盐还原菌，膜组件在容器内作为硫酸盐还原菌附着生长的载体，从而提供稳定的生长环境，有利于硫酸盐还原菌的生长和富集，以使硫酸盐还原菌在膜组件上形成生物膜，并避免硫酸盐还原菌与金属沉淀物混合导致难以分离的问题。
[0030]供气装置向膜组件供给气态电子供体，避免投放诸如乳酸钠、乙醇、甲酸等液态电子供体导致酸性矿山废水进一步酸化，导致酸性矿山废水回调中性难度提升的问题。
[0031]气态电子供体由膜组件的膜丝提供给附着的生物膜，由此气态电子供体经过气态电子供体形成的气相和生物膜形成的固相就完成转移，传质环节较少，从而提高传质效率。
[0032]因此，本实用新型实施例的酸性矿山废水处理设备，硫酸盐还原菌的生物活性较强，硫酸盐还原效率较高，金属沉淀物容易沉淀和收集，回调中性的难度和成本较低甚至无需回调中性。
[0033]在一些实施例中，膜组件12包括由抗酸碱的中空纤维膜丝制成的板式膜、卷式膜、管式膜中至少一种，膜丝的中空空间用于气态电子供体流动。
[0034]在一些实施例中，气态电子供体包括氢气和/或甲烷。
[0035]如图1所示，供气装置2包括气源和供气管，气源优选但不限于为储存气态电子供体的气罐，供气管连接在气源和进气口121之间，优选地，供气管设有加压气泵、气体流量计和调节阀。
[0036]气源可以储存氢气，也可以储存甲烷，还可以储存氢气与甲烷的混合气，氢气和/或甲烷通过膜组件12的膜丝提供给附着的生物膜，使硫酸盐还原菌将酸性矿山废水中的SO42-还原并生成硫化氢气体，硫化氢气体与酸性矿山废水混合，并与酸性矿山废水中多种重金属结合为金属硫化物，同时产生的碱度可替代添加药剂进行废水pH调质，降低回调中性的难度和成本。
[0037]同时，由于氢气和/或甲烷由膜组件12的膜丝提供，硫酸盐还原菌附着在膜组件12表面形成生物膜，因此具有较高的硫化氢产率和碱度产率，并提升了金属硫化物的生成效率。
[0038]在一些实施例中，反应器1还包括膜厚度控制装置(图中未示出)，膜厚度控制装置设于容器11内，膜厚度控制装置沿膜组件12的表面可移动。
[0039]具体地，膜厚度控制装置优选但不限于包括驱动器和刮板，驱动器连接在容器11的内壁上或者连接在膜组件12的架体上，刮板与驱动器相连并与膜组件12的表面具有预定间距，驱动器驱动刮板沿膜组件12的表面移动，用于将附着在膜组件12上的金属沉淀物剥离，以及将生物膜超出预定间距的部分剥离，以维持生物膜的厚度，从而确保生物膜具有较高的活性和硫酸盐还原效率，并避免生物膜过厚增加传质阻力。
[0040]在一些实施例中，容器11设有排气口111，膜组件12设有出气口122。
[0041]如图1所示，容器11的顶部设有排气口111，容器11内生成的硫化氢气体向上流动，并从排气口111排出。
[0042]膜组件12的顶部设有进气口121，底部设有出气口122，氢气和/或甲烷由进气口121进入膜组件12，然后沿膜丝的中空空间向下流动，并在流动的过程中通过膜丝提供给生物膜，未被提供给生物膜的剩余氢气和/或甲烷从出气口122排出，氢气和/或甲烷在膜丝内由上至下移动使生物膜形成较高的硫化氢产率和碱度产率。
[0043]酸性矿山废水处理设备还包括气体收集装置3，气体收集装置3连接排气口111和/或出气口122，以收集排气口111和/或出气口122排出的气体。
[0044]如图1所示，气体收集装置3优选但不限于包括收集罐和两个集气管，其中一个集气管连接在排气口111和收集罐之间，以将排气口111排出的硫化氢气体收集至收集罐内，避免硫化氢气体排至大气造成空气污染。另一个集气管连接在出气口122和收集罐之间，以将出气口122排出的氢气和/或甲烷收集至收集罐内，避免剩余的氢气和/或甲烷进入容器11，然后由排气口111排至大气造成空气污染。
[0045]在一些实施例中，反应器1还包括曝气器13，曝气器13设于膜组件12的下方，曝气器13与气体收集装置3相连，以接收气体收集装置3提供的气体并曝气。
[0046]如图1所示，反应器1还包括曝气器13，曝气器13设在容器11内并位于膜组件12的下方，曝气器13优选但不限于通过设有加压泵的管道连接气体收集装置3的收集罐，收集罐内的混合气体供至曝气器13，并由曝气器13排至容器11内，以形成由下至上的高速流气体，从而吹脱生物膜生成的硫化氢气体，使硫化氢气体与酸性矿山废水充分混合接触以充分生成金属硫化物，同时降低硫化氢气体对生物膜的毒害，确保硫酸盐还原菌具有较强活性。
[0047]在一些实施例中，容器11设有进水管112和排水口113，进水管112用于向容器11内供给废水，进水管112的出口与膜组件12的底部平齐或低于膜组件12。
[0048]如图1所示，容器11设有进水管112和排水口113，进水管112用于向容器11内供给酸性矿山废水，进水管112的出口与膜组件12的底部平齐或低于膜组件12，以使废水进入容器后与附着在膜组件12上的生物膜充分接触反应，排水口113位于容器11的顶部，以将处理后的废水排出。
[0049]需要说明的是，硫酸盐还原菌可以在酸性矿山废水处理设备运行前由人工或投放装置投放至容器11内，也可以随废水一同经进水管112供至容器11内。
[0050]酸性矿山废水处理设备还包括加碱装置4，加碱装置4与进水管112相连，用于向进水管112提供碱液。
[0051]如图1所示，加碱装置4与进水管112相连，以向进水管112提供碱液，碱液在进水管112内与酸性矿山废水混合并一同供入容器11内，从而调节容器11内废水的pH值并达到金属硫化物沉淀的起始pH值，以促进金属硫化物沉淀值容器11底部。
[0052]曝气器13还起到搅拌碱液以加强碱液混合效果的作用。
[0053]在一些实施例中，容器11包括由上至下依次连接的三相分离器114、主体115和排泥斗116，三相分离器114设有排气口111和排水口113，主体115设有进水管112，排泥斗116设有排泥口117。
[0054]如图1所示，容器11包括由上至下依次连接的三相分离器114、主体115和排泥斗116，换言之，三相分离器114设于主体115的顶部，排泥斗116设于主体115的底部。
[0055]膜组件12和曝气器13设于主体115内，进水管112设在主体115的底部，并贯穿主体115的壁面，因此，进水管112出口和曝气器13均位于排泥斗116的上方，避免水流和气流扰动排泥斗116内的沉淀物。
[0056]三相分离器114设有排气口111、排水口113和落泥口，排气口111和排水口113均位于三相分离器114的顶部，落泥口位于三相分离器114的底部并与主体115的内腔连通。
[0057]酸性矿山废水由进水管112进入主体115内，然后在曝气器13产生的高速流气体作用下在主体115内沿竖直面循环流动，酸性矿山废水在流动的过程中与附着在膜组件12上的生物膜充分接触，同时与生物膜产生的硫化氢气体充分混合，从而产生金属硫化物，体积较大的金属硫化物下落并沉淀至排泥斗116内，体积较小的金属硫化物，例如絮状的金属硫化物随部分酸性矿山废水向上流动并经过落泥口进入三相分离器114内，三相分离器114将硫化氢气体、处理后的废水、以及金属硫化物分离，硫化氢气体由排气口111排出，处理后的废水由排水口113排出，分离出的体积较小的金属硫化物相互聚集以增大体积，然后由落泥口回落至主体115内，并继续下落并沉淀至排泥斗116内。
[0058]膜厚度控制装置由膜组件12上剥离的金属沉淀物和生物膜超出预定间距的部分也下落并沉淀至排泥斗116内。
[0059]排泥斗116优选为截面由上至下减小的锥形，以便于沉淀物堆积在排泥斗116的底部。排泥斗116的底部设有可启闭排泥口117，排泥口117用于将排泥斗116内的沉底物排出。
[0060]在一些实施例中，反应器1为依次连接的至少两个，且前一反应器1的排水口113连接后一反应器1的进水管112。
[0061]如图2所示，反应器1为由左至右依次连接的至少两个，优选为三个以上，相邻反应器1中，左侧反应器1的排水口113连接右侧反应器1的进水管112，换言之，沿依次连接的方向，相邻反应器1中上游反应器1的排水口113连接下游反应器1的进水管112。
[0062]最上游的反应器1的进水管112连接废水源，废水源提供的酸性矿山废水依次经过至少两个反应器1并被处理，最后从最下游的反应器1的排水口113排出，以具有更强的废水处理效果。
[0063]供气装置2、气体收集装置3、加碱装置4可以均为与反应器1一一对应设置的至少两个，也可以均仅设置一个，并连接全部的反应器1。
[0064]在一些实施例中，加碱装置4包括碱液源、加碱管和阀门42，加碱管具有入口端和至少两个出口端41，碱液源与入口端相连，每个进水管112均连接对应的出口端41，每个出口端41均设有对应的阀门42，以控制出口端41的启闭。
[0065]如图2所示，加碱装置4包括碱液源、加碱管和阀门42，碱液源优选但不限于为碱液储存罐，加碱管具有入口端和并联的至少两个出口端41，入口端连接碱液源，出口端41连接对应反应器1的进水管112，且每个反应器1的进水管112均连接至少一个出口端41，碱液源提供的碱液经加碱管供至每个反应器1的进水管112。
[0066]每个出口端41均设有对应的阀门42，以控制出口端41的启闭，从而控制碱液是否供入对应的进水管112。
[0067]通过控制阀门42的启闭控制碱液供入对应进水管112的量，从而控制每个容器11内的pH值，由于不同金属离子的溶度积和起始沉淀的pH值不同，因此通过控制至少两个容器11具有不同的pH值，使每个容器11内生成并沉淀不同金属离子的金属硫化物，通过对不同金属离子的金属硫化物分别收集并进行针对性的处理，以便于回收获取不同的金属。例如至少两个容器11内的pH值沿依次连接的方向增加。
[0068]需要说明的是，控制阀门42的启闭控制碱液供入对应进水管112的量，可以是每个进水管112分别连接一个出口端41，通过控制阀门42的不同开启时长，以控制碱液供入对应进水管112的量，也可以是进水管112连接的出口端41的数量不同，或者连接的数量相同但均连接多个出口端41，每个阀门42的开启时长相同，通过进水管112上连通的出口端41的数量控制供入对应进水管112的量。
[0069]可以理解的是，加碱装置4不限于包括碱液源、加碱管和阀门42，在另一些实施例中，加碱装置4为设于进水管112上的可启闭的容器，其内部容纳碱液，并需要定时添加。
[0070]在一些实施例中，加碱装置4还包括pH传感器和控制终端，每个容器11内均设有对应的pH传感器，pH传感器与控制终端电连接，以将检测的pH值传输至控制终端，控制终端与每个阀门42均电连接，以根据pH传感器传输的pH值控制与该pH传感器设于相同容器11上的阀门42的启闭。
[0071]具体的，加碱装置4还包括pH传感器和控制终端，每个容器11内均设有对应的pH传感器，全部pH传感器和全部阀门42均与控制终端电连接，pH传感器用于检测对应容器11内的实际pH值，并将实际pH值传输至控制终端，控制终端具有人工输入的预设pH值，并将实际pH值与预设pH值比对，在实际pH值小于预设pH值时，控制终端控制该实际pH值对应容器11的进水管112上的阀门42开启，以向该容器11供给碱液，从而调节该容器11内的实际pH值，同时pH传感器实时传输实际pH值，在实际pH值大于等于预设pH值时，控制终端控制该阀门42关闭。从而通过加碱装置4能够自动实时的调节各容器11的pH值，以实现对不同金属的分级沉淀和选择性回收。
[0072]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0073]此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0074]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0075]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0076]在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0077]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
说明书附图(2)
声明：
“酸性矿山废水处理设备” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：北京恩菲环保股份有限公司
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