本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法。
背景技术：
1、酸性矿山废水（acidminedrainage ,amd）是困扰全球生态环境治理的严重问题之一。酸性矿山废水通常是当含硫矿物暴露在空气中发生化学氧化和生物氧化时形成的。其危害性主要表现在，硫酸盐和重金属离子浓度较高，呈强酸性，对周围自然环境有严重破坏性。目前，已经开发了几种常用的amd处理技术（主动处理技术如中和沉淀法、离子交换法、吸附法和电化学技术等通过连续投加各种化学物质，中和酸度、沉淀重金属。被动处理技术利用天然材料、工业副产品及微生物完成amd的处理，主要包括微生物法和人工湿地法），但它们会产生大量的污泥，二次污染严重，并且其中的锰离子难以被去除，硫酸盐去除效率低。以硫酸盐还原菌(srb)为代表的微生物法和人工湿地法都作为一种成本低廉、清洁环保且有利于实现资源回收的处理技术受到广泛研究。
2、对于酸性矿山废水处理中重金属特别是mn的高效去除、硫酸盐还原效率目前仍是一个严峻的挑战。由于mn特殊的化学性质，其去除需要较高ph值（ph>8），不易与硫化物形成沉淀，且amd中共存的大量fe2+会抑制mn2+的氧化沉淀，导致去除效率低下。为提高锰和硫酸盐的去除效率，研究了不同的处理条件，其中就包括基质的填充。钢渣是炼钢过程中的固体废物，占粗钢总产量15-20%。2022年，全球钢渣总产量约为2亿吨，其中中国的总产量约为1亿吨。然而，我国的钢渣利用率仅有30%。通过研究发现钢渣在污染物去除中有良好的效果。钢渣是碱性材料，可以提高湿地或反应器中的酸碱度。并且钢渣表面适宜微生物附着，形成生物膜，利于微生物生长，并且钢渣释放出的金属离子可以有效降解废水中的硫化物。
3、此外研究表明，amd的ph一般小于4，不利于srb及其他细菌生长代谢，且大多数重金属对细菌都具有毒性。因此，为了使细菌具有良好的生长环境，提高amd的ph和降低amd的重金属浓度是很有必要的。传统的石灰石和其他碱性中和方法价格昂贵。因此利用废物来处理废物（例如生活污水）可能是一个更好的选择。许多研究证明生活污水在处理amd具有优势，因为生活污水中含有较高的碱度且富含有机营养物质，可以缓冲amd的酸性，也为微生物硫酸盐还原提供一定量的碳源。此外，amd与生活污水混合时生成的fe(iii)羟基氧化物会吸附溶液中的其他金属，并且与悬浮固体物质的络合也有助于金属的去除。可见，相对于两种废水的单独处理，amd与生活污水的混合处理具有很好的互惠互利优势，而且可以降低处理费用。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法，实现对amd和生活污水的高效率低成本处理，利用srb和化学氧化去除硫元素，生成单质硫，人工湿地去除重金属锰、氮，实现重金属、硫、氮的同步去除。这一反应过程集成处理废水中的的重金属、硫和氮，特别是对锰、硫酸盐的去除，降低了工艺的复杂性并节约成本，为废水中的重金属、氮、硫共脱除工艺提供参考。
2、本发明的目的通过以下技术方案实现：
3、一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地处理复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法
4、包括以下步骤：
5、在硫酸盐还原反应器内接种硫酸盐还原菌。
6、在人工湿地接种硝化细菌和反硝化细菌。
7、在混合沉淀单元（mixed sedimentation unit，msu）中将酸性矿山废水与生活污水充分混合沉淀2天，通过混合作用使得重金属得以沉淀去除；硫酸盐还原单元（sulfatereduction unit，sru），在硫酸盐还原反应器内去除硫酸盐；硫氧化单元（sulphideoxidation unit，sou），通过曝气将硫化物氧化为硫单质；人工湿地单元（constructedwetland，cw），在人工湿地内接种硝化菌和反硝化菌，利用微生物作用实现脱氮；所述硫酸盐还原单元填充层包括钢渣层；所述人工湿地单元填料层从下到上依次包括鹅卵石层、石英砂层、钢渣层和土壤层，土壤层上种植了菖蒲，所述硫氧化单元和人工湿地包括曝气装置。
8、进一步，所述曝气装置包括曝气泵、曝气管、气体阀门、气体流量计、气泡石和曝气管。
9、进一步，所述钢渣层的高度为45cm。
10、进一步，所述鹅卵石层的高度为3cm，石英砂层的高度为3cm，钢渣层的高度为4cm，土壤层的高度为5cm。
11、进一步，所述所述石英砂的粒径为3-5cm、钢渣的粒径为0.5mm。
12、优选的，所述硫酸盐还原单元接种多种硫酸盐还原菌（如desulfatirhabdium、desulfovibrio、desulfobulbus等）。
13、优先的，所述人工湿地单元接种硝化细菌为nitrosomonas、nitrobacter中的一种以上，反硝化菌为acinetobacter、thiobacillus、thauera中的一种以上。
14、优选的，所述硫氧化单元连续曝气，曝气流量大于0.2l/min，小于0.25l/min（溶解氧大于1mg/l，小于3mg/l）。
15、优选的，所述人工湿地单元连续曝气，曝气流量大于1l/min。
16、优选的，所述硫酸盐还原生物单元进水硫酸盐浓度为900±50mg/l，ph为5-6，cod为850-950mg/l、锰离子浓度为14.66±0.06mg/l，水利停留时间为48h。
17、实验装置包括混合沉淀单元、硫酸盐还原单元、硫氧化单元、人工湿地单元。
18、混合沉淀单元、硫酸盐还原单元、硫氧化单元、人工湿地单元通过管道相互串联。
19、酸性矿山废水与生活污水首先在混合沉淀池内充分混合，混合后废水进入硫酸盐还原反应器，硫酸盐还原反应器出水进入硫氧化反应器，硫氧化反应器出水进入人工湿地，人工湿地出水作为反应器最终出水。
20、优选的，所述硫酸盐还原单元为上流式填充床反应器、硫氧化单元为溢流反应池，人工湿地为垂直流人工湿地。
21、由以下发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的对于酸性矿山废水和生活污水同步去除重金属、氮、硫的方法创新性的实现了锰，硫酸盐的高效去除。本发明，具有一定的经济性，并且锰和硫酸根去去除效率显著提高，出水重金属、总氮（＜10mg/l）、硫化物的浓度均达到排放标准。
1.一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法，具体内容如下：
2.根据权利要求1所述的一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法，其特征在于，硫酸盐还原单元接种多种硫酸盐还原菌污泥（如 desulfatirhabdium、desulfovibrio、desulfobulbus等）。
3.根据权利要求1所述的一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法，其特征在于，所述曝气装置包括曝气泵、曝气管、气体阀门、气体流量计、气泡石和气泡管。
4.根据权利要求1所述的一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法，其特征在于，人工湿地单元接种硝化细菌为nitrosomonas、nitrobacter中的一种以上，反硝化菌为acinetobacter、thiobacillus、thauera中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法，其特征在于，所述钢渣层的高度为45cm。
6.根据权利要求1所述的一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法，其特征在于，所述鹅卵石层的高度为3cm，石英砂层的高度为3cm，钢渣层的高度为4cm，土壤层的高度为5cm。
7.根据权利要求1所述的一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法，其特征在于，所述石英砂的粒径为3-5cm、钢渣的粒径为0.5mm。
8.根据权利要求1所述的一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法，其特征在于，所述硫氧化单元连续曝气，曝气流量大于0.2l/min，小于0.25l/min（溶解氧大于1mg/l，小于3mg/l）。
9.根据权利要求1所述的一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地复合系统共处理酸性矿山废水与生活污水的方法，其特征在于，所述人工湿地单元连续曝气，曝气流量大于1l/min。
10.根据权利要求1所述的一种钢渣作为基质的硫酸盐还原-人工湿地处理酸性矿山废水与生活污水混合废水的方法，其特征在于，所述硫酸盐还原生物单元进水硫酸盐浓度为900±50mg/l，ph为5-6，cod为850-950mg/l、锰离子浓度为14.66±0.06mg/l，水利停留时间为48h。
