CN102887598A - 一种井下矿井水一体化处理设备及处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种井下矿井水一体化处理设备及处理工艺，包括井下水仓（1）、浓缩反应池（3）、陶瓷膜反应器（7）、内回流管（9）及清水池（10），所述井下水仓（1）与所述浓缩反应池（3）的一侧相连通，所述浓缩反应池（3）的另一侧与所述陶瓷膜反应器（7）的一端相连通，所述陶瓷膜反应器（7）的另一端通过所述内回流管（9）与所述浓缩反应池（3）相连通，所述清水池（10）与所述陶瓷膜反应器（7）的另一端相连通。本发明井下矿井水一体化处理设备采用新型的陶瓷膜反应器，利用错流技术，既解决了反应器的堵塞，又可以浓缩悬浮物等，不需要添加沉淀池，出水水质好等；处理工艺流程简单，成本低。

Description

一种井下矿井水一体化处理设备及处理工艺

技术领域

本发明涉及一种井下矿井水一体化处理设备及处理工艺。

背景技术

由于矿井水成份的复杂性和地域的特点等因素，现有的处理与回用工艺技术包括含悬浮物矿井水处理工艺（工艺流程图见图3）、酸性矿井水处理工艺（工艺流程图见图4）、高矿化度矿井水用作生活与生产用水时处理工艺（工艺流程图见图5）及高硬度矿井水处理工艺（工艺流程图见图6）。但是上述几种矿井水处理工艺存在以下的主要缺点：

1、从井下水仓用泵提升到井面处理，耗能很大；

2、投入药剂过多，同时投加过多药剂本身也对水体造成污染；

3、水质千变万化，最佳的投药量各不相同，出水水质不稳定；

4、对不同矿井水需添加不同设备，设备多，流程复杂；

5、沉淀池出水不能直接回用，需添加过滤系统及消毒系统；

6、占地较大，土建投资费用较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺流程简单，且运行成本低的矿井水一体化处理设备及处理工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种井下矿井水一体化处理设备，包括井下水仓、浓缩反应池、陶瓷膜反应器、内回流管及清水池，所述井下水仓位于所述浓缩反应池的一侧，且与所述浓缩反应池的一侧相连通，所述陶瓷膜反应器位于所述浓缩反应池的另一侧，且所述浓缩反应池的另一侧与所述陶瓷膜反应器的一端相连通，所述陶瓷膜反应器的另一端通过所述内回流管与所述浓缩反应池相连通，所述清水池与所述陶瓷膜反应器的另一端相连通。

本发明的有益效果是：

1、采用新型的陶瓷膜反应器，利用错流技术,，既解决了反应器的堵塞，又可以浓缩悬浮物等，不需要添加沉淀池，出水水质好等；

2、工艺流程简单，投入药剂少，运行陈本低；

3、水质千变万化，由于反应器的精确反应过滤作用，出水水质稳定；

4、出水可直接回用，不需另外添加过滤系统及消毒系统；

5、占地面积小，土建投资费用小；

6、自动化程度高，可实现无人自动运行。

陶瓷膜反应器内的无机陶瓷膜是以氧化铝、氧化钛、氧化锆等经高温烧结而成的具有很多孔结构的精密陶瓷过滤材料。

错流技术是通过循环泵将要过滤的物质在不同孔径的滤膜孔道中做高速循环运动。在压力的作用下，滤液以切线通过的方式滤出；未滤液由于高速运动而形成湍流，不断冲洗膜棒的内表面，将少量附着在膜上的固形物带走，从而防止了滤膜的阻塞，保持过滤的正常进行。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述井下水仓内设有第一潜水泵，所述井下水仓内的矿井水通过所述第一潜水泵打入所述浓缩反应池。

进一步，所述浓缩反应池的顶部设有加药系统，通过所述加药系统向所述浓缩反应池内加入药剂。

进一步，所述加药系统包括第一加药装置及第二加药装置。

采用上述进一步方案的有益效果是，第一加药装置及第二加药装置形成2处加药点，使得不同矿井水只需添加不同药剂，不需更改工艺及添加设备，投入药剂少，运行陈本低。

进一步，所述浓缩反应池内设有第二潜水泵，所述浓缩反应池内污水通过所述第二潜水泵打入所述陶瓷膜反应器内，所述第二潜水泵通过浓缩管与所述陶瓷膜反应器的一端相连通。

进一步，所述浓缩管上设有第一压力表，所述第一压力表靠近所述陶瓷膜反应器的一端。

进一步，所述内回流管上设有第二压力表，所述第二压力表靠近所述陶瓷膜反应器的另一端。

进一步，所述井下水仓、浓缩反应池及清水池的形状均为长方形。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：

一种井下矿井水一体化处理工艺，包括以下步骤：

1）将所述矿井水在井下水仓内进行收集，然后通过井下水仓内的第一潜水泵打入浓缩反应池内，再通过加药系统向浓缩反应池内投加药剂使浓缩反应池内矿井水混凝沉淀，得到污水；

2）将步骤1）中得到的污水通过浓缩反应池内的第二潜水泵打入陶瓷膜反应器内，污水在陶瓷膜反应器内不断流动，得到澄清渗透液及浑浊浓缩液；

其中，所述澄清渗透液及浑浊浓缩液的体积比为15～25：75～85；

3）步骤2）中得到的所述澄清渗透液沿与所述陶瓷膜反应器垂直的方向滤出，进入清水池，所述浑浊浓缩液进入内回流管内，经内回流管回流至浓缩反应池内，与从井下水仓内打入的矿井水混合，再次参加反应。

进一步，在步骤2）中，所述污水在陶瓷膜反应器内不断流动的工艺条件为：在压力为0.2～0.8MP，流速为4～10m/s的条件下不断流动。

进一步，在步骤3）中，所述浑浊浓缩液在0.2～0.8MP压力下进入内回流管内。

附图说明

图1为本发明井下矿井水一体化处理设备的结构示意图；

图2为本发明井下矿井水一体化处理工艺的工艺流程图；

图3为现有的含悬浮物矿井水处理工艺的工艺流程图；

图4为现有的酸性矿井水处理工艺的工艺流程图；

图5为现有的高矿化度矿井水用作生活与生产用水时处理工艺的工艺流程图；

图6为现有的高硬度矿井水处理工艺的工艺流程图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、井下水仓，2、第一潜水泵，3、浓缩反应池，4、第一加药装置，5、第二加药装置，6、第二潜水泵，7、陶瓷膜反应器，8、浓缩管，9、内回流管，10、清水池，11、第一压力表,12、第二压力表。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种井下矿井水一体化处理设备，如图1所示，包括井下水仓1、浓缩反应池3、陶瓷膜反应器7、内回流管9及清水池10，所述井下水仓1位于所述浓缩反应池3的一侧，且与所述浓缩反应池3的一侧相连通，所述陶瓷膜反应器7位于所述浓缩反应池3的另一侧，且所述浓缩反应池3的另一侧与所述陶瓷膜反应器7的一端相连通，所述陶瓷膜反应器7的另一端通过所述内回流管9与所述浓缩反应池3相连通，所述清水池10与所述陶瓷膜反应器7的另一端相连通。

所述井下水仓1内设有第一潜水泵2，所述井下水仓1内的矿井水通过所述第一潜水泵2打入所述浓缩反应池3。

所述浓缩反应池3的顶部设有加药系统，通过所述加药系统向所述浓缩反应池3内加入药剂。所述加药系统包括第一加药装置4及第二加药装置5。

所述浓缩反应池3内设有第二潜水泵6，所述浓缩反应池3内污水通过所述第二潜水泵6打入所述陶瓷膜反应器7内，所述第二潜水泵6通过浓缩管8与所述陶瓷膜反应器7的一端相连通。

所述浓缩管上设有第一压力表11，所述第一压力表11靠近所述陶瓷膜反应器7的一端。

所述内回流管9上设有第二压力表12，所述第二压力表12靠近所述陶瓷膜反应器7的另一端。

所述井下水仓1、浓缩反应池3及清水池10的形状均为长方形。

一种井下矿井水一体化处理工艺，如图2所示，包括以下步骤：

1）将所述矿井水在井下水仓1内进行收集，然后通过井下水仓1内的第一潜水泵2打入浓缩反应池3内，再通过加药系统向浓缩反应池3内投加药剂使浓缩反应池3内矿井水混凝沉淀，得到污水；

加药系统包括第一加药装置4及第二加药装置5，不同矿井水只需添加不同的药剂，如处理悬浮物矿井水需关闭第一加药装置4，打开第二加药装置5向第二加药装置5投加混凝剂即可；如处理酸性矿井水需同时打开第一加药装置4、第二加药装置5，同时向第一加药装置4投加石灰乳，向第二加药装置5投加混凝剂；如果处理高矿化度矿井水需关闭第一加药装置4，打开第二加药装置5，同时向第二加药装置5投加混凝剂；如果处理高硬度化矿井水，需同时打开第一加药装置4、第二加药装置5，并分别投加石灰乳与混凝剂。

2）将步骤1）中得到的污水通过浓缩反应池3内的第二潜水泵6打入陶瓷膜反应器7内，污水在陶瓷膜反应器7内在压力为0.2～0.8MP，流速为4～10m/s的条件下不断流动，得到含小分子组成的澄清渗透液及含大分子组成的浑浊浓缩液；

其中，所述澄清渗透液及浑浊浓缩液的体积比为15～25：75～85；

3）步骤2）中得到的所述澄清渗透液沿与所述陶瓷膜反应器7垂直的方向滤出，经压力作用进入清水池10，含大分子组分的浑浊浓缩液被陶瓷膜反应器7内的陶瓷膜截留，从而使流体达到分离、浓缩的目的。

所述浑浊浓缩液由于高速运动而形成湍流，不断冲洗陶瓷膜的内表面，将少量附着在陶瓷膜上的固形物带走，从而防止了陶瓷膜的阻塞，保持过滤的正常进行。所述浑浊浓缩液不断循环，固形物浓度愈来愈大，当浓度到达一定程度后自动排出，最终达到固液分离的目的。另外约75～85%的浑浊浓缩液在0.2～0.8MP压力下由内回流管9回流至浓缩反应池3内再次参加反应。经过陶瓷膜反应器7的过滤及截留作用及前期不同药剂的作用，出水直接达到出水标准及回用标准，浓缩反应池3可浓缩进水含固率达到10%以上，直接可不经过污泥浓缩池而进压滤机脱水。

以下通过几个具体实施例以具体说明本发明。

实施例1

高悬浮物矿井水水质条件：COD含量为50～70mg/l，SS含量为400～600mg/l，总硬度为300～400mg/l。加聚铝铁3mg/l，混合后，经高压泵输送至陶瓷膜错流过滤，陶瓷膜两侧的压力差为0.3MP，陶瓷膜表面流速5m/s，出水COD含量为3～5mg/l，SS含量为6～10mg/l，浊度为1.5～2NTU，出水指标达到国家饮用水标准。

实施例2

高矿化度矿井水水质条件：COD含量为50～80mg/l，SS含量为300～400mg/l，总硬度为1300～1700mg/l。加石灰乳（5%含固）410mg/l，聚铝铁5mg/l，混合后，经过高压泵输送至陶瓷膜错流过滤，，陶瓷膜两侧的压力差为0.5MP，陶瓷膜表面流速6～7m/s，出水COD含量为5～8mg/l，SS含量为7～10mg/l，浊度为2～3NTU，总硬度为400～500mg/l，出水指标达到矿区生产用水标准。

实施例3

酸性矿井水水质条件：COD含量为70～110mg/l，SS含量为400～700mg/l，PH为3～5，铁含量为200～400mg/l，硫酸根离子含量为1500～1800mg/l。加石灰乳（5%～10%含固）700mg/l，聚合氯化铝60mg/l，混合后，经过高压泵输送至陶瓷膜错流过滤，，陶瓷膜两侧的压力差为0.6MP，陶瓷膜表面流速6～8m/s，出水COD含量为8～10mg/l，SS含量为9～13mg/l，PH为8～9.5，铁含量为0.5～0.8mg/l，硫酸根离子含量为300～500mg/l，出水指标达到矿区生产用水标准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种井下矿井水一体化处理设备，其特征在于：包括井下水仓（1）、浓缩反应池（3）、陶瓷膜反应器（7）、内回流管（9）及清水池（10），所述井下水仓（1）位于所述浓缩反应池（3）的一侧，且与所述浓缩反应池（3）的一侧相连通，所述陶瓷膜反应器（7）位于所述浓缩反应池（3）的另一侧，且所述浓缩反应池（3）的另一侧与所述陶瓷膜反应器（7）的一端相连通，所述陶瓷膜反应器（7）的另一端通过所述内回流管（9）与所述浓缩反应池（3）相连通，所述清水池（10）与所述陶瓷膜反应器（7）的另一端相连通。

2.根据权利要求1所述的井下矿井水一体化处理设备，其特征在于：所述井下水仓（1）内设有第一潜水泵（2），所述井下水仓（1）内的矿井水通过所述第一潜水泵（2）打入所述浓缩反应池（3）。

3.根据权利要求1所述的井下矿井水一体化处理设备，其特征在于：所述浓缩反应池（3）的顶部设有加药系统，通过所述加药系统向所述浓缩反应池（3）内加入药剂。

4.根据权利要求1所述的井下矿井水一体化处理设备，其特征在于：所述加药系统包括第一加药装置（4）及第二加药装置（5）。

5.根据权利要求1所述的井下矿井水一体化处理设备，其特征在于：所述浓缩反应池（3）内设有第二潜水泵（6），所述浓缩反应池（3）内污水通过所述第二潜水泵（6）打入所述陶瓷膜反应器（7）内，所述第二潜水泵（6）通过浓缩管（8）与所述陶瓷膜反应器（7）的一端相连通。

6.根据权利要求5所述的井下矿井水一体化处理设备，其特征在于：所述浓缩管上设有第一压力表（11），所述第一压力表（11）靠近所述陶瓷膜反应器（7）的一端。

7.根据权利要求1至6所述的井下矿井水一体化处理设备，其特征在于：所述内回流管（9）上设有第二压力表（12），所述第二压力表（12）靠近所述陶瓷膜反应器（7）的另一端。

8.根据权利要求1至6所述的井下矿井水一体化处理设备所述的，其特征在于：所述井下水仓（1）、浓缩反应池（3）及清水池（10）的形状均为长方形。

9.一种井下矿井水一体化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）将所述矿井水在井下水仓（1）内进行收集，然后通过井下水仓（1）内的第一潜水泵（2）打入浓缩反应池（3）内，再通过加药系统向浓缩反应池（3）内投加药剂使浓缩反应池（3）内矿井水混凝沉淀，得到污水；

2）将步骤1）中得到的污水通过浓缩反应池（3）内的第二潜水泵（6）打入陶瓷膜反应器（7）内，污水在陶瓷膜反应器（7）内不断流动，得到澄清渗透液及浑浊浓缩液；

其中，所述澄清渗透液及浑浊浓缩液的体积比为15～25：75～85；

3）将步骤2）中得到的所述澄清渗透液沿与所述陶瓷膜反应器（7）垂直的方向滤出，进入清水池（10），所述浑浊浓缩液进入内回流管（9）内，经内回流管（9）回流至浓缩反应池（3）内，与从井下水仓（1）内打入的矿井水混合，再次参加反应。

10.根据权利要求9所述的井下矿井水一体化处理工艺，其特征在于，在步骤2）中，所述污水在陶瓷膜反应器（7）内不断流动的工艺条件为：在压力为0.2～0.8MP，流速为4～10m/s的条件下不断流动；在步骤3）中，所述浑浊浓缩液在0.2～0.8MP压力下进入内回流管（9）内。

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