CN101177324A - 矿井水井下处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井水井下处理系统，该系统布置在井下，包括沉淀系统、过滤系统、阻垢系统、供水系统，所述矿井水首先经过沉淀系统沉淀，再经过滤系统过滤，后经阻垢系统阻垢后，得到可以回用的清水。所述沉淀系统包括沉淀池，沉淀池包括平流区和斜板区，矿井水依次过平流区和斜板区进行沉淀。所述过滤系统包括初级过滤器、精过滤器，精过滤器为双滤料精过滤器，其内部设有果壳滤料和陶粒滤料两种滤料。阻垢系统的阻垢仪为电子型或永磁型的阻垢装置。还包括反冲洗装置，用于对过滤系统进行清洗。结构简单、成本低、高效、安全。尤其适用于煤矿矿井水处理，特别适合于对煤矿高悬浮物、含铁锰矿井水的井下处理。

Description

矿井水井下处理系统

技术领域

本发明涉及一水处理技术，尤其涉及一种矿井水的井下处理系统。

背景技术

根据矿井水污染物的特性，一般划分为：常规矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水及特殊污染矿井水。煤矿中的高悬浮物、含铁锰矿井水属于特殊污染物的矿井水，含铁锰地下水在我国分布很广，因此高悬浮物、含铁锰矿井水分布也很广。目前的矿井水处理系统都建立在地面上，高悬浮物、含铁锰矿井水的处理设备仍采用传统的沉淀配合锰砂过滤器，因此存在工艺落后，效率低下，处理后的水质不理想，占地面积大等缺点。更大的问题是水的处理和回用输送距离长，动力设备和管道投资大，不仅维护费用高，能耗大，特别是随着煤炭生产规模的扩大，年超千万吨矿井水数量增多，大多采用进口的且价格昂贵的综采设备，其乳化液配比一般均采用经井下水仓简单沉淀后的矿井水，存在悬浮物、铁锰等污染物质，容易造成设备腐蚀，维修费用昂贵且影响安全生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、高效安全的矿井水井下处理系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的矿井水井下处理系统，该系统布置在井下，包括沉淀系统、过滤系统、阻垢系统、供水系统和自控系统，所述矿井水首先经过沉淀系统沉淀，再经过滤系统过滤，后经阻垢系统阻垢后，得到可以回用的清水，所述供水系统包括多台水泵。

所述沉淀系统包括沉淀池，所述沉淀池包括平流区和斜板区，矿井水依次过平流区和斜板区进行沉淀。

所述的过滤系统包括初级过滤器和精过滤器，

所述精过滤器为双滤料精过滤器，其内部设有果壳滤料和陶粒滤料两种滤料。

所述双滤料精过滤器高度小于3m，适用于矿井下安装。

所述的阻垢系统包括阻垢仪，经沉淀的矿井水依次经过初级过滤器、精过滤器、阻垢仪得到可以回用的清水。

所述的阻垢仪为电子型或永磁型的阻垢装置。

还包括反冲洗装置，所述反冲洗装置用于对过滤系统进行清洗。

还包括自控系统，所述自控系统，用于控制整个系统的运行，并设有可与外部控制中心连接的接口。

所述自控系统的电气元件设有防尘、防湿和防爆的装置。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的矿井水井下处理系统，由于该系统布置在井下，包括沉淀系统、过滤系统、阻垢系统、供水系统，矿井水首先经过沉淀系统沉淀，再经过滤系统过滤，后经阻垢系统阻垢后，得到可以回用的清水，避免了地面处理的占地、污染环境、需敷设长距离管路等缺点。结构简单、成本低、高效、安全。尤其适用于煤矿矿井水处理，特别适合于煤矿高悬浮物、含铁锰矿井水的井下处理。

附图说明

图1为本发明矿井水的井下处理系统的工艺流程图。

具体实施方式

本发明是针对目前矿井水处理设备都集中在地面上，占地面积大，水的处理和回用输送距离长的现状，开发的一种矿井水井下处理系统，该系统布置在井下，包括沉淀系统、过滤系统、阻垢系统、供水系统，矿井水首先经过沉淀系统沉淀，再经过滤系统过滤，后经阻垢系统阻垢后，得到可以回用的清水，供水系统包括多台水泵。

其较佳的实施方式如图1所示，该系统包括沉淀池3、双级过滤系统7、8、阻垢仪9、多台水泵、反冲洗装置与控制系统(图中未示出)。

矿井水的原水由井下水仓1，经提升泵2进入沉淀池3，沉淀池3为高效复合沉淀池，分为平流区和斜板区。原水经过沉淀池3的平流区和斜板区，进入中间水池5，沉淀池中沉降的污泥经排泥管排入淤泥池4。经初步处理后的水，通过计量泵6先后进入初级过滤器7和双滤料精过滤器8，然后经过全自动阻垢仪9。最后进入清水池12，通过供水泵11进行回用。双滤料精过滤器8通过反洗泵10进行反冲洗。

沉淀池3采用高效复合沉淀池，原水首先进入该高效复合沉淀池的平流区，在平流区，较大的颗粒在平流区被沉降，不易沉淀的颗粒将在斜板区沉降。这也是高效复合沉淀池具有高效沉淀分离能力的主要原因。高效复合沉淀池沉淀下来的污泥沉入池底下方的污泥区，然后进入集泥管，采用静水压力排泥，排泥时间通过池底的泥位计进行自动控制排泥，当泥位达到设计高度时，控制系统开启电磁阀门进行定期排泥，将污泥排入淤泥池4。

过滤系统由55μm过滤器7双滤料精过滤器8组成。(1)55μm过滤器：本工艺采用先进的全自动过滤器，由一个电动马达自动清洗装置。水从进口进入粗滤网，然后由内而外通过细滤网流出，过滤杂质积聚于表面而引起压差的增大，粗滤网设计用于保护清洗装置，免于受到大块颗粒的破坏。(2)双滤料精过滤器：为适应井下狭小空间，对过滤器进行改良，改为高度2.8m，直径2.4m的滤器。也可以是其它的尺寸，高度最好小于3m，该过滤器解决了以往在地面应用的过滤器滤层高度高，不适于在井下巷道使用的难题。只需要较低的滤层高度，就可以达到良好的处理效果。本设计采用双滤料，其中上部采用比重较轻、粒径介于1.0～2.0mm的果壳滤料，该滤料具有坚韧性大，耐磨抗压、吸附能力强、抗油浸、不结块、不腐烂等特点。滤层下部采用全新技术生产的水处理专用滤料陶粒，粒径介于1.0～2.0mm，它是高温烧结后再经过特殊化学处理，通过电化学氧化-还原(电子转移)(REDOX)进行水处理工作，能去除水中铁锰离子，硫化物，减少矿物质结垢(如碳酸盐、硝酸盐和硫酸盐等)，杀菌灭藻减少悬浮物等功效。

阻垢仪9为全自动电子阻垢仪，它设计原理就是通过控制“硬度垢和污垢”两个方面综合起来解决复合水垢问题。射频发生器(图中未示出)产生的高效电能通过射频转换器、换能器，转换为被处理介质-水分子的内能，水的活性大大提高，渗透力、携带力增强，来达到附垢防垢的目的。

控制系统为自动控制系统，包括PLC可控制编程元件、多个液位控制器、各种接触器、断路器、指示灯等，控制设备都设有手动和自动单独控制开关、转化开关等部件。系统中所有电器具有井下防尘、防湿和防曝的功能，完全适用于煤矿井下安全规范。

具体控制过程是：

(1)沉淀池液位设定与控制：①沉淀池设定四个液位，超高液位、正常液位、中间液位、超低液位。可用液位变送器来显示与控制。控制如下：超高液位时，停矿井提升泵2，中间液位启动矿井提升泵2，超低液位停计量泵6。超高与超低液位均报警，并显示其状态。②沉淀池的泥位有排泥泥位、停止排泥泥位。控制如下：当泥达到排泥泥位时，启动排泥管上的电磁阀，自动静压排泥，当泥位达到停止排泥泥位时，关闭电磁阀。

(2)过滤与反冲洗装置的设定与控制：①过滤与反冲用气动蝶阀控制其切换。正常过滤时，关闭反冲进水阀与出水阀，开过滤的进水阀与出水阀，启动计量泵6。反冲洗时，关闭矿井中提升泵2和计量泵6，关闭过滤的进水阀与出水阀，开启反冲进水阀与出水阀，反冲10min。②反冲洗的控制：反冲设定24小时内定时反冲一次，每次10分钟，反冲时关闭矿井中提升泵2和计量泵6，关闭过滤进水阀与出水阀，开启反冲进水阀与出水阀。启动反冲洗泵10。反冲完毕，停反冲洗泵10，关闭反冲进水阀与出水阀，启动过滤进水阀与出水阀，启动提升泵2与计量泵6。双滤料精过滤罐上装远传压力表，当远传压力表的压力大于设定值，启动反冲洗装置。

(3)计量泵6的控制：计量泵6设置3台，二用一备，同时运行2台，三台计量泵轮换停止运行，停止的时间设定为8小时。当一台发生故障，有故障显示，并报警，同时启动备用泵。三台装互锁装置，只能运行两台。

(4)反冲洗泵10的控制：反冲洗泵10设置2台，一用一备，两台泵轮换运行，24小时轮换一次，当一台发生故障，有故障显示，并报警，同时启动备用泵、两台互锁。

(5)清水池液位设定与控制：①清水池设四个液位：超高液位、正常液位、中间液位、超低液位。控制如下：超高液位时，停提升泵2和计量泵6，中间液位时，启动提升泵2和计量泵6。超低液位时，停止供水泵11。②如果有自来水补水系统，在超低液位以上30cm有补水液位，水位降至补水液位时，启动自来水管上的电磁阀补水。供水泵11是变频控制(所有控制分自动和手动两档)。

本发明尤其适用于煤矿矿井水处理，按照煤矿废弃巷道规模特性，特别适合于煤矿高悬浮物、含铁锰矿井水的井下处理，处理后出水的水质可满足综采设备乳化液配制用水、井下电机冷却、井下防尘洒水及设备清洗等生产用水的要求，出水浊度小于3NTU，粒度小于5μm。

本发明具有以下优点和积极意义：(1)利用井下废弃巷道，减少了地面土地的占用，具有良好的环境效益。(2)矿井水处理实现自动化控制：采用全自动控制系统，可实现以下功能：①矿井水处理设备启停控制；②设备运行工况监控和设备之间运行连锁逻辑控制；③声光报警等。同时，还设有手动配电盘以备系统自动出现故障时能人为来操作各部分的工作。④无人值守。(3)高效的沉淀系统：高效复合沉淀池与普通斜板沉淀池相比，具有较高的沉淀分离效果。沉淀池的排泥系统采用泥位计自动控制排泥，并利用穿孔管静压排泥，系统简单、管理方便。(4)双保障的过滤系统：本系统采用双级过滤系统，一级采用先进的55μm全自动过滤器，该过滤器过滤面积较大，结构简单，操作机构可靠，清洗时所需水量极少，即使在界限压力情况下亦有良好的清洗效果。连续清洗时所需水量极少，使得供水不致中断并且不致损失很多的水。二级过滤采用改进的双滤料过滤器，滤料分别为果壳滤料和陶粒滤料，过滤器充分考虑了反冲洗分级的问题，因此选用轻质的大粒径果壳滤料至于上部，比重较大的、粒径相对较小的陶粒滤料放置于下部，使过滤器具有良好的水力条件；此外，陶粒滤料具有以下多项功能：①能去除水中二价铁离子，硫化物；②减少矿物质结垢(如碳酸盐、硝酸盐和硫酸盐等)；③杀菌灭藻减少悬浮物。(5)良好的阻垢能力：该装置的安装可实现：①使水吸收光的能力提高30％；②使水中的有害细菌的死亡率达70％以上；③使水中的镁离子和钙离子提前结晶，达到95％以上防垢除垢的目的。(6)系统设备安全可靠：本套水处理系统(包括设备及连接管道)，内涂无毒饮用水涂料，不产生设备对水体的二次污染，防腐性能高；此外，系统配备防爆型专用电机和设备，具有高度的安全性。

本发明通过工程实践验证，以北方某煤矿高悬浮物、含铁锰矿井水为原水，原水流量100m³/h，铁含量0.8mg/L，锰含量0.2mg/L，悬浮物30mg/L，经本发明处理，运行3小时后，出水铁、锰含量都小于0.1mg/L，悬浮物小于3mg/L。经过长时间运行(六个月以上)，出水水质稳定，满足井下综采设备的正常、高效安全生产。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿井水井下处理系统，其特征在于，该系统布置在井下，包括沉淀系统、过滤系统、阻垢系统、供水系统，所述矿井水首先经过沉淀系统沉淀，再经过滤系统过滤，后经阻垢系统阻垢后，得到可以回用的清水，所述供水系统包括多台水泵。

2.根据权利要求1所述的矿井水井下处理系统，其特征在于，所述沉淀系统包括沉淀池，所述沉淀池包括平流区和斜板区，矿井水依次过平流区和斜板区进行沉淀。

3.根据权利要求1所述的矿井水井下处理系统，其特征在于，所述的过滤系统包括初级过滤器和精过滤器。

4.根据权利要求3所述的矿井水井下处理系统，其特征在于，所述精过滤器为双滤料精过滤器，其内部设有果壳滤料和陶粒滤料两种滤料。

5.根据权利要求4所述矿井水井下处理系统，其特征在于，所述双滤料精过滤器高度小于3m，适用于矿井下安装。

6.根据权利要求1所述的矿井水井下处理系统，其特征在于，所述的阻垢系统包括阻垢仪，经沉淀的矿井水依次经过初级过滤器、精过滤器、阻垢仪得到可以回用的清水。

7.根据权利要求6所述的矿井水井下处理系统，其特征在于，所述的阻垢仪为电子型或永磁型的阻垢装置。

8.根据权利要求1所述的矿井水井下处理系统，其特征在于，还包括反冲洗装置，所述反冲洗装置用于对过滤系统进行清洗。

9.根据权利要求1所述的矿井水井下处理系统，其特征在于，还包括自控系统，所述自控系统，用于控制整个系统的运行，并设有可与外部控制中心连接的接口。

10.根据权利要求9所述的矿井水井下处理系统，其特征在于，所述自控系统的电气元件设有防尘、防湿和防爆的装置。

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