權(quán)利要求

1.用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，其特征在于：包括排水渠，以及選擇在排水渠所對應(yīng)的山體陡峭位置的落差渠段安裝的過濾裝置和電化學(xué)裝置；

所述過濾裝置，安裝在落差渠段的上區(qū)段，用于清除水中的固體顆粒；

所述電化學(xué)裝置，安裝在落差渠段的下區(qū)段，用于將水中游離的金屬離子進行電化學(xué)還原沉積。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，其特征在于：所述過濾裝置包括順著水流方向依次設(shè)置的第一過濾結(jié)構(gòu)層和第二過濾結(jié)構(gòu)層，所述第一過濾結(jié)構(gòu)層和所述第二過濾結(jié)構(gòu)層設(shè)置在排水渠的橫截面的位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，其特征在于：還包括在對應(yīng)于過濾裝置所在區(qū)段設(shè)置的堿性釋放劑調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述堿性釋放劑調(diào)節(jié)機構(gòu)包括PH傳感器、水位檢測器、控制芯片和粉末噴射裝置，所述的堿性釋放劑放置在粉末噴射裝置中，所述的控制芯片根據(jù)所述水位檢測器檢測的水位高度和所述PH傳感器檢測的水體的PH值控制所述粉末噴射裝置噴射的堿性釋放量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，其特征在于：所述的堿性釋放劑調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝過濾裝置所在區(qū)段的中上游位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，其特征在于：包括M個沿著排水渠設(shè)置的電化學(xué)裝置，所述電化學(xué)裝置包括電源，與電源負極相連的陰極單元和與電源正極相連的陽極棒，M個電化學(xué)裝置由同一電源進行配電，所述的陰極單元包括N個平行排列的具有網(wǎng)格柵結(jié)構(gòu)的陰極板，所述的陰極單元被劃分為至少兩個陰極板塊，對應(yīng)的所述電源負極包括與所劃分的陰極板塊數(shù)目相對應(yīng)的負極連接端。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，其特征在于：還包括用于固定陰極板的固定框體，所述固定框體可拆卸的固定在排水渠中，所述固定框體的頂板包括M個與所述負極連接端一一對應(yīng)連接的分塊板，所述負極連接端與所述分塊板相連，所述的陰極板固定框體平行于排水渠一組相對的側(cè)板上設(shè)有用于固定陰極板的插槽。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，其特征在于：所述的電化學(xué)裝置還包括電源管理模塊和設(shè)置在所述電化學(xué)裝置前端的重金屬離子化學(xué)傳感器，所述的電源管理模塊用于根據(jù)所檢測不同重金屬的濃度調(diào)節(jié)所述電化學(xué)裝置不同負極連接端與電源正極之間的輸出電壓。

8.根據(jù)權(quán)利要求5或任一項所述的用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，其特征在于：相鄰的兩個所述電化學(xué)裝置之間的距離為1-1.5m,同一所述電化學(xué)裝置中包括至少4片平行排列的所述陰極板，相鄰兩個陰極板之間的間距為10-15cm。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，其特征在于：相鄰的所述陰極板之間的網(wǎng)格孔錯位設(shè)置，所述陰極板的高度等于或大于排水渠的高度。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，其特征在于：還包括與所述電化學(xué)裝置同區(qū)段設(shè)置的發(fā)電裝置，所述的發(fā)電裝置設(shè)置在所述電化學(xué)裝置的上游，所述發(fā)電裝置的出力經(jīng)整流器輸入至所述電化學(xué)裝置的電源中。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境治理基建設(shè)施領(lǐng)域，具體涉及用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)。

背景技術(shù)

針對廢棄礦山治理過程中所存在的重金屬污染，由于重金屬污染是導(dǎo)致在礦山生態(tài)修復(fù)過程中植物無法生長或者生長緩慢的重要因素，從而導(dǎo)致了礦山綠植恢復(fù)的緩慢性。

目前對于礦山生態(tài)修復(fù)中所存在的重金屬離子污染問題采用的方法是，選擇種植能夠吸收重金屬的植物，但是受限于海拔、環(huán)境的影響，不受重金屬影響的植物并不代表滿足其他的生長條件，也不適用于礦山多樣性的生態(tài)恢復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提出用于清楚礦山金屬離子的廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)。

實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，包括排水渠，以及選擇在排水渠所對應(yīng)的山體陡峭位置的落差渠段安裝的過濾裝置和電化學(xué)裝置；

所述過濾裝置，安裝在落差渠段的上區(qū)段，用于清除水中的固體顆粒；

所述電化學(xué)裝置，安裝在落差渠段的下區(qū)段，用于將水中游離的金屬離子進行電化學(xué)還原沉積。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述過濾裝置包括順著水流方向依次設(shè)置的第一過濾結(jié)構(gòu)層和第二過濾結(jié)構(gòu)層，所述第一過濾結(jié)構(gòu)層和所述第二過濾結(jié)構(gòu)層設(shè)置在排水渠的橫截面的位置。

作為本發(fā)明的進一步改進，還包括在對應(yīng)于過濾裝置所在區(qū)段設(shè)置的堿性釋放劑調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述堿性釋放劑調(diào)節(jié)機構(gòu)包括PH傳感器、水位檢測器、控制芯片和粉末噴射裝置，所述的堿性釋放劑放置在粉末噴射裝置中，所述的控制芯片根據(jù)所述水位檢測器檢測的水位高度和所述PH傳感器檢測的水體的PH值控制所述粉末噴射裝置噴射的堿性釋放量。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述的堿性釋放劑調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝過濾裝置所在區(qū)段的中上游位置。

作為本發(fā)明的進一步改進，包括M個沿著排水渠設(shè)置的電化學(xué)裝置，所述電化學(xué)裝置包括電源，與電源負極相連的陰極單元和與電源正極相連的陽極棒，M個電化學(xué)裝置由同一電源進行配電，所述的陰極單元包括N個平行排列的具有網(wǎng)格柵結(jié)構(gòu)的陰極板，所述的陰極單元被劃分為至少兩個陰極板塊，對應(yīng)的所述電源負極包括與所劃分的陰極板塊數(shù)目相對應(yīng)的負極連接端。

作為本發(fā)明的進一步改進，還包括用于固定陰極板的固定框體，所述固定框體可拆卸的固定在排水渠中，所述固定框體的頂板包括M個與所述負極連接端一一對應(yīng)連接的分塊板，所述負極連接端與所述分塊板相連，所述的陰極板固定框體平行于排水渠一組相對的側(cè)板上設(shè)有用于固定陰極板的插槽。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述的電化學(xué)裝置還包括電源管理模塊和設(shè)置在所述電化學(xué)裝置前端的重金屬離子化學(xué)傳感器，所述的電源管理模塊用于根據(jù)所檢測不同重金屬的濃度調(diào)節(jié)所述電化學(xué)裝置不同負極連接端與電源正極之間的輸出電壓。

作為本發(fā)明的進一步改進，相鄰的兩個所述電化學(xué)裝置之間的距離為1-1.5m,同一所述電化學(xué)裝置中包括至少4片平行排列的所述陰極板，相鄰兩個陰極板之間的間距為10-15cm。

作為本發(fā)明的進一步改進，相鄰的所述陰極板之間的網(wǎng)格孔錯位設(shè)置，所述陰極板的高度等于或大于排水渠的高度。

作為本發(fā)明的進一步改進，還包括與所述電化學(xué)裝置同區(qū)段設(shè)置的發(fā)電裝置，所述的發(fā)電裝置設(shè)置在所述電化學(xué)裝置的上游，所述發(fā)電裝置的出力經(jīng)整流器輸入至所述電化學(xué)裝置的電源中。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過以排水系統(tǒng)為基建，通過所設(shè)定的過濾裝置和電化學(xué)裝置回收固態(tài)和游離態(tài)的重金屬離子，防止重金屬離子重回自然生態(tài)循環(huán)途徑。同時所構(gòu)建的裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價成本低，能夠有效的降低成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的排水系統(tǒng)的分布圖；

圖2為本發(fā)明中的頂板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中的固定框架的側(cè)板的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-排水渠，100-落差渠段，2-過濾裝置，201-第一過濾結(jié)構(gòu)層，202-第二過濾結(jié)構(gòu)層，230-PH傳感器，231-水位檢測器，232-控制芯片，233-粉末噴射裝置，3-電化學(xué)裝置，300-電源，301-陽極棒，302-陰極板，303-電源管理模塊，4-固定框體，40-頂板，401-分塊板，402-插槽，5-發(fā)電裝置。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細的描述。

一種用于廢棄礦山治理的排水系統(tǒng)，包括根據(jù)地形特定所建立的排水渠1，以及沿著水流的排出方向上的過濾裝置2和電化學(xué)裝置3，兩者安裝在山體陡峭位置的落差渠段100。其中，所述過濾裝置2，安裝在落差渠段100的上區(qū)段，用于清除水中的固體顆粒；所述電化學(xué)裝置3，安裝在落差渠段100的下區(qū)段，用于將水中游離的金屬離子進行電化學(xué)還原沉積。另外通過選用具有高度落差的落差渠段100是因為電解過程中，需要將水體轉(zhuǎn)換成中性或者弱堿性，如果進入電化學(xué)裝置3前后的水體不能得到很好的分離隔斷開來，那么處于電化學(xué)裝置3的流體則有可能受到擴散的影響，使得水體寶能完全保證在非酸性的條件下。

具體的結(jié)構(gòu)為，所述過濾裝置2包括順著水流方向依次設(shè)置的第一過濾結(jié)構(gòu)層201和第二過濾結(jié)構(gòu)層202，所述第一過濾結(jié)構(gòu)層201和所述第二過濾結(jié)構(gòu)層202設(shè)置在排水渠1的橫截面的位置，兩者之間的間距為5-10m。其中，第一過濾結(jié)構(gòu)層201用于幾乎攔截了落入排水系統(tǒng)中的所有固體顆粒、如樹枝、碎石顆粒等。第二過濾結(jié)構(gòu)層202對穿過第一過濾結(jié)構(gòu)層201的細小離子進一步進行過濾，其次是對水的PH調(diào)節(jié)過程中所產(chǎn)生的細小的顆粒沉積進行攔截。對于攔截的顆粒物，山體維護人員定期進行清理，切斷重金屬離子重回生態(tài)循環(huán)的可能性。

為了能夠有效的攔截固體顆粒，同時又盡量減小對水體的攔截效應(yīng)，所述第一過濾結(jié)構(gòu)層201和所述第二過濾結(jié)構(gòu)層202均采用之下而上密實度逐漸稀松的結(jié)構(gòu)。 在本發(fā)明的實施例中，所述的第一過濾結(jié)構(gòu)層201采用的是固定在框架上的碳纖維的網(wǎng)格片，所述的第二過濾結(jié)構(gòu)采用的是活性炭與碎石顆粒的填充體，該填充體自下而上依次厚度逐漸變薄，呈現(xiàn)三角形或者梯形。

在對應(yīng)于過濾裝置2所在區(qū)段設(shè)置的堿性釋放劑調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)包括PH傳感器230、水位檢測器231、控制芯片232和粉末噴射裝置233，所述的堿性釋放劑放置在粉末噴射裝置233中，所述的控制芯片232根據(jù)所述水位檢測器231檢測的水位高度和所述PH傳感器230檢測的水體的PH值控制所述粉末噴射裝置233噴射的堿性釋放量。具體的計算方式為，首先根據(jù)所檢測的水位高度計算流量值，由于該區(qū)段被限定在在過濾裝置2有限的區(qū)段內(nèi)，其水位高度和水體流速具有一一對應(yīng)的關(guān)系，在前期工作中，可將這種對應(yīng)關(guān)系記錄到控制芯片232中，之后通過所檢測的水位高度導(dǎo)出對應(yīng)的流量值。之后結(jié)合PH傳感器230檢測所檢測的水體中H+的濃度，計算處理對應(yīng)流量的水體所需的OH-的量，對此的控制粉末噴射裝置233所噴射的粉末速度。

為了確保水流流動到電化學(xué)裝置3所在的位置所述的堿性釋放劑調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝過濾裝置2所在區(qū)段的中上游位置。

另在發(fā)明的實施例中選用CaO粉末用作所述的堿性釋放劑，一方面其價格便宜，相對應(yīng)堿族元素所對應(yīng)的氧化物性能穩(wěn)定、安全性高，另一方面CaO水解反應(yīng)快，水解產(chǎn)物Ca(OH)2為一種強堿，能夠快速的中和水中的氫離子，不會出現(xiàn)平衡移動。

為了實現(xiàn)在流動的流體中對濃度不斷變化的金屬離子進行電解，本發(fā)明才能夠用M個沿著排水渠1設(shè)置的處于分隔的電化學(xué)裝置3，所述電化學(xué)裝置3包括電源300，與電源300負極相連的陰極單元和與電源300正極相連的陽極棒301，M個電化學(xué)裝置3由同一電源300進行配電，所述的陰極單元包括N個平行排列的具有網(wǎng)格柵結(jié)構(gòu)的陰極板302，被劃分為至少兩個陰極板塊，對應(yīng)的所述電源300負極包括與所劃分的陰極板塊數(shù)目相對應(yīng)的負極連接端，不同負極連接端所接入的電壓的大小不同，用于電解不同的金屬離子。

所述的電化學(xué)裝置還包括電源管理模塊303和設(shè)置在所述電化學(xué)裝置前端的重金屬離子化學(xué)傳感器304，所述的電源管理模塊303用于根據(jù)所檢測不同重金屬的濃度調(diào)節(jié)所述電化學(xué)裝置不同負極連接端與電源正極之間的輸出電壓，對電源300進行配電管理。

對應(yīng)的本發(fā)明采用固定框體4固定陰極板302，所述電源300負極與所述固定框體4的頂板40相連。所述固定框體4的頂板40包括M個與所述負極連接端一一對應(yīng)連接的分塊板401。頂板40結(jié)構(gòu)的一種具體的實施例可以如圖2所示，包括A區(qū)的連接陽極的陽極板和B區(qū)的與陰極板302相連的分塊板401，細分為B1區(qū)、B2區(qū)、B3區(qū)和B4區(qū)，其中B1區(qū)和B3區(qū)所對應(yīng)的分塊板401所接入的電壓的大小相同，B2區(qū)和B4區(qū)所對應(yīng)的分塊板401接入的另一相同的電壓。

所述固定框體4可拆卸的固定在排水渠1中，所述的陰極板302固定框體4平行于排水渠1一組相對的側(cè)板上設(shè)有用于固定陰極板302的插槽402。

另外本發(fā)明才采用的是相鄰的兩個所述電化學(xué)裝置3之間的距離為1-1.5m，以保證同一電化學(xué)裝置3所在的位置對應(yīng)的濃度基本穩(wěn)定。同一所述電化學(xué)裝置3中包括至少4片平行排列的所述陰極板302，相鄰兩個陰極板302之間的間距為10-15cm。

相鄰的所述陰極板302之間的網(wǎng)格孔錯位設(shè)置，用于形成陰極板302之間的湍流，提高離子與陰極板302的接觸率，所述陰極板302的高度等于或大于排水渠1的高度。

還包括與所述電化學(xué)裝置3同區(qū)段設(shè)置的發(fā)電裝置5，所述的發(fā)電裝置5設(shè)置在所述電化學(xué)裝置3的上游，所述發(fā)電裝置5的出力經(jīng)整流器輸入至所述電化學(xué)裝置3的電源300中。

另，在本發(fā)明的一種實施例中，過濾裝置中的控制芯片和電化學(xué)裝置中的電源管理模塊均可采用的是STM系列芯片。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。

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