一种酸性矿井废水的治理装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于污水处理技术领域，特别设及一种酸性矿井废水的治理装置。
【背景技术】
[0002] 酸性矿井水（AcidMineDrainage,简称AMD)是指在煤层或者硫铁矿等矿床开采 过程中，黄铁矿与矿井水及空气中的氧气接触，经过一系列氧化、水解产生的矿山排水，其 pH值低于6、S〇42浓度高、且含有重金属离子。酸性矿井水会腐蚀矿山排水设备、钢轨及其 他机电设备，使混凝上筑物结构疏松，污染地下水，破坏环境。
[0003] 现有技术"201410081974. 7 -种酸性矿井废水的治理装置"中公开一种酸性矿井 废水的治理装置，该装置包括基于微生物电池的可渗透反应井，反应井底部铺设布水集水 层，中部为混合填料生化反应与微生物燃料电池区，微生物燃料电池与反应井W同屯、圆结 构布置，微生物燃料电池阴极由金属丝网支撑的碳布围成的筒状体构成，筒状体与反应井 壁之间填充固载硫酸盐还原菌的生物质及大陶粒的混合填料，筒状体内部填充生活污水厂 活性污泥作为阳极区，碳棒作为阳极插入污泥中，反应井上部铺设泌水过滤层，阴阳两极均 用导线导出，外接电阻构成一个完整的电回路。该装置可W有效调节酸性矿山废水抑，去除 重金属离子。
[0004] 但基于硫酸盐还原菌还原法的生化反应处理装置、或基于上述硫酸盐还原菌生物 阴极微生物电池的可渗透反应井原位治理酸性矿井废水时，需补加碳源COD量不易控制， 处理后的废水在S〇42W及重金属离子达标排放时，部分碳源不能完全氧化，产生出水COD 易超标的问题。急需新技术解决运一矛盾。 【实用新型内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本实用新型提供一种酸性矿井废水的治理装置。本实用新 型治理装置采用空气阴极微生物燃料电池与固载硫酸盐还原菌活性介质法结合的可渗透 反应井，能保证硫酸盐还原菌生长的碳源供给和保持适宜的抑环境，消除硫酸盐还原产物 &S和重金属离子对其的抑制，提高硫酸盐还原菌活性，使硫酸盐还原菌（SRB)处理硫酸根 和重金属效果得到进一步强化，并有效降低可渗透反应井出水COD浓度。
[0006] 本实用新型采用的技术方案是：
[0007] 一种酸性矿井废水的治理装置，包括基于空气阴极微生物燃料电池的可渗透反应 井，反应井中下部填充活性介质，上部为空气阴极微生物燃料电池区，空气阴极微生物燃料 电池W同屯、圆结构布置，微生物燃料电池区结构由中屯、向外依次为：空气阴极区、质子交换 膜、阳极区、活性介质区；空气阴极区下口由密封管套密封，用于阻隔阳极区水扩散进入阴 极区和阴极区空气扩散进入阳极区；
[0008] 所述空气阴极区由多孔圆筒状通气管、阴极组成，所述多孔圆筒状通气管由耐腐 蚀材料制成，孔径4-6mm，开孔率70 % -80 %，通气管上口通大气，所述阴极为负载Pt/C催化 剂的碳布，阴极包裹在多孔圆筒状通气管的外表面，质子交换膜包裹在阴极的外表面；
[0009] 所述阳极区由阳极、阳极内外侧的活性污泥W及位于阳极外侧的活性污泥与活性 介质之间的格栅管组成，阳极由碳布围成的筒状体构成，阴极外表面与阳极内表面极间距 3mm±lmm，阳极与质子交换膜之间的间隙W及阳极与格栅管之间的间隙填充活性污泥；格 栅管用于支撑活性介质区，保证阳极区不受其挤压。
[0010] 所述活性污泥为城市生活污水厂厌氧区活性污泥；
[0011] 所述格栅管与可渗透反应井井壁之间为活性介质区，活性介质区填充有活性介 质；
[0012] 所述活性介质由小陶粒、大陶粒和固载硫酸盐还原菌的玉米忍W质量比为 3:3:1~4:4:1混合组成，所述小陶粒粒径为l-2mm，大陶粒粒径为3-5mm，玉米忍粒径 3_5mm;
[0013] 多孔圆筒状通气管中间通大气层，多孔圆筒状通气管与反应井井壁顶端之间的部 分进行密封，保持阳极区和活性介质区溶解氧< 0. 2mg/L;密封方式可采用端盖或者覆盖 ±壤进行密封。
[0014]所述空气阴极微生物燃料电池区与可渗透反应井为同屯、圆结构布置时，设置一个 空气阴极微生物燃料电池区；空气阴极微生物燃料电池区与可渗透反应井为非同屯、圆结构 布置时，设置若干个空气阴极微生物燃料电池区。
[0015] 可渗透反应井主体为固载SRB(硫酸盐还原菌）的活性介质层，在反应井上部布置 空气阴极微生物燃料电池于反应井活性介质层中。在阳极和质子膜之间W及阳极外围添 加活性污泥作为微生物燃料电池的碳源，阳极与阴极分别用导线引出，外接电阻，形成电回 路，电池工作时，W活性污泥和酸性矿井水为阳极区介质。
[0016] 本实用新型利用固载硫酸盐还原菌的活性介质的生化反应与空气阴极微生物燃 料电池共同作用强化处理酸性重金属矿井废水。有效解决处理后的酸性矿井废水中重金属 离子、硫酸根离子、COD不能同时达标排放的问题：
[0017] (1)解决碳源不足W及出水COD排放超标的问题，酸性矿井废水C/S比普遍低，空 气阴极微生物燃料电池W活性污泥为碳源，现有技术治理装置中水解酸化释放的有机物很 少，本实用新型治理装置中电池阳极能强化污泥的有机物厌氧酸化，使难水解大分子有机 物降解为小分子有机酸（R-COOH)，小分子有机酸由阳极区向下、向外扩散到活性介质区为 硫酸盐还原菌提供充足碳源；同时本实用新型治理装置中的空气阴极微生物燃料电池有比 现有技术的微生物燃料电池具有更强的电化学反应速度，厌氧酸化的小分子有机酸在阳极 区被充分、快速氧化，使得处理后的酸性废水中COD大幅度降低，达到排放标准。
[0018] (2)解决乙酸积聚抑制，乙酸盐是SRB对某些有机化合物如乳酸盐、丙酸盐、下酸 盐等进行不完全氧化的最终产物。现有硫酸盐还原法技术污泥厌氧发酵液为碳源时，发现 发酵液会产生乙酸积聚，而乙酸积聚会抑制SRB细胞的生长；氨和乙酸是甲烧形成的前体， 乙酸积聚会使系统中产甲烧菌成为优势菌。通过对本实用新型微生物燃料电池阳极区发酵 液分析发现未产生乙酸积聚现象，说明微生物燃料电池阳极乙酸得到进一步氧化。
[0019] (3)解决进水抑低不利SRB存活问题。空气阴极微生物燃料电池W氧气为电子受 体，设置在可渗透反应井浅层反应区，无需曝气，阳极产电菌厌氧消解污泥产生的电子通过 外电路传递到阴极上，在Pt/C催化剂作用下，空气中的氧和废水中透过质子膜的H+结合生 成&0,消耗H+，提高抑值，实现酸性矿井水抑值调节，为硫酸盐还原菌提供适宜的生存环 境。
[0020] (4)解决重金属离子和生化还原产物&S抑制问题。活性介质区和阳极区的硫酸 盐还原菌经过一系列反应将将酸性矿井水中富含的S〇42还原为HzS,在低抑值条件下HzS 气体的浓度高于50mg/L时，会使SRB受到完全抑制。空气阴极MFC能增加反应器中的抑 值，在碱性抑值时，大部分硫化物W服、S2游离形式存在，运样可W减小H2S浓度，使其对 SRB生物活性影响不大；同时游离的S2与进水重金属离子，可W生成难溶金属硫化物沉淀， 从而去除重金属离子，降低系统溶解态S2的浓度。
[0021] 硫酸盐还原菌的生化反应：
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[0023] 电池阳极产电微生物反应：
[0024] 有机物 +4&0 -R-COOH........C〇2+8H++8e 阳0巧]可能存在副反应：S 2- + 4H每斗SOf- +細'+8e - 阳0%] 电池空气阴极反应：
[0027] 2〇2+8H++8e-4H2〇
[0028] 因此采用空气阴极微生物燃料电池与固载硫酸盐还原菌活性介质法结合的可渗 透反应井，能保证硫酸盐还原菌生长的碳源供给和保持适宜的抑环境，消除&S浓度和重 金属离子对其的抑制，提高硫酸盐还原菌活性，使SRB处理硫酸根和重金属效果得到进一 步强化，并有效降低可渗透反应井出水COD浓度。
[0029] 本实用新型酸性矿井废水的治理装置用于治理酸性矿井废水，可处理的重金属离 子总浓度达200mmol/l，硫酸根离子3000mg/L的酸性矿井废水。
【附图说明】
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