CN103332803A

CN103332803A - 矿井水井下处理回用装置及方法

Info

Publication number: CN103332803A
Application number: CN2013102166844A
Authority: CN
Inventors: 李意民; 周忠宁; 刘聪; 张昕喆; 卞庆飞; 马丽娜
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2013-10-02

Abstract

本发明公开了一种矿井水井下处理回用装置及方法，所述装置包括天然自净机构和布置于井下废弃巷道中的一次过滤机构、COD检测机构、加药絮凝机构、二次过滤机构和供水机构，所述COD检测机构对一次过滤机构中的滤液进行水质检测。本案布置于井下废弃巷道中，避免将矿井水提升至井外、处理后的水再次排入井下进行使用的麻烦，同时减少了地面处理的占地、污染及长距离的管道敷设等缺点；充分利用了井下空间，处理后的水可以直接在井下作业面使用，使用剩余的水还可以排上地面使用；降低了井下作业的成本、节约了资源，且高效、安全；能够适用于具有采空区的煤矿矿井水处理，尤其适用于高矿化矿井水和高悬浮物矿井水的处理。

Description

矿井水井下处理回用装置及方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿矿井水的处理技术，尤其涉及一种具有采空区的矿井水井下水处理回用装置及方法。

背景技术

根据矿井水中污染物的特性，一般将矿井水划分为：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；当然，也不乏多种水质混合形成的矿井水。煤矿中的高矿化度矿井水和高悬浮物矿井水在我国矿区分布广泛。目前，大部分的矿井水处理系统建立在地面上，高矿化度矿井水和高悬浮物矿井水的处理设备仍以传统的沉淀配合锰砂过滤器为主，因此存在工艺落后，效率低下，占地面积大等缺点。更大的问题是矿井水提升消耗资源大，动力设备和管道的投资大，维修费用高。矿井下存在采煤后形成的采空区和废弃的巷道没有充分利用，造成了资源的浪费。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种矿井水井下处理回用装置及方法，能够设置在矿井下采煤后形成的采空区和废弃巷道内，相比较现有的地面水处理系统，具有成本低、高效、安全等优势。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

矿井水井下处理回用装置，包括天然自净机构和布置于井下废弃巷道中的一次过滤机构、COD检测机构、加药絮凝机构、二次过滤机构和供水机构，所述COD检测机构对一次过滤机构中的滤液进行水质检测；所述天然自净机构的入水口为设有格栅的采空区入口，出水口与一次过滤机构的入水口连通；所述一次过滤机构的污液出水口与天然自净机构的回排入水口连通，一次过滤机构的滤液出水口与COD检测机构相连，检测合格滤液出水口与供水机构连通，不合格滤液出水口与加药絮凝机构的入水口连通；所述加药絮凝机构的污液出水口与天然自净机构的回排入水口连通，加药絮凝机构的滤液出水口与二次过滤机构的入水口连通；所述二次过滤机构的污液出水口与天然自净机构的回排入水口连通，二次过滤机构的滤液出水口与供水机构连通。

优选的，所述天然自净机构为采空区。

上述装置，布置于井下废弃巷道中，避免将矿井水提升至井外、处理后的水再次排入井下进行使用的麻烦，同时减少了地面处理的占地、污染及长距离的管道敷设等缺点；充分利用了井下空间，处理后的水可以直接在井下作业面使用（用于喷雾降尘、冷却用水等），使用剩余的水还可以排上地面使用；降低了井下作业的成本、节约了资源，且高效、安全；能够适用于具有采空区的煤矿矿井水处理，尤其适用于高矿化矿井水和高悬浮物矿井水的处理。

优选的，所述COD检测机构包括就地检测装置和远程控制系统，方便远程操作与控制。

优选的，所述加药絮凝机构包括加药装置、管道混合器、絮凝池和斜管沉淀池，所述管道混合器为JT型管道混合器，所述絮凝池为单通道折板絮凝池，所述斜管沉淀池为逆流上流式斜管沉淀池。当然，絮凝池还可以采用两段相对折板和一段平行直板的三段絮凝结构。

优选的，所述一次过滤机构为上向流曝气生物滤池，所述二次过滤机构为重力式无阀滤池；具体来说，所述上向流曝气生物滤池包括曝气池、曝气风机、反冲洗风机和反冲洗水泵。

优选的，所述所有机构均直接利用隔断形式布置于井下废弃巷道内，各机构的高度均限制在井下废弃巷道高度内、宽度均限制在去除维修与安装所需的宽度后的井下废弃巷道宽度内。

优选的，所述所有机构均进行防尘和防爆处理，所有使用的自控电器元件、泵和风机均进行防潮处理。

一种矿井水井下处理回用方法，包括如下步骤：

（1）矿井水通过自流或引流进入天然自净机构进行天然自净；

（2）天然自净后的矿井水排入一次过滤机构进行一次过滤，产生的一次过滤污液回排至天然自净机构，产生的一次过滤滤液通过COD检测机构进行检测；

（3）COD检测机构检测合格的一次过滤滤液进入供水机构；

（4）COD检测机构检测不合格的一次过滤滤液排入加药絮凝机构进行絮凝沉淀；

（5）絮凝沉淀产生的沉淀污液回排至天然自净机构，产生的沉淀滤液排入二次过滤机构进行二次过滤；

（6）二次过滤产生的二次过滤污液回排至天然自净机构，产生的二次过滤滤液进入供水机构。

优选的，所述一次过滤机构、加药絮凝机构、二次过滤机构和供水机构依据井下废弃巷道原有的倾斜结构，由高至低设置；所述天然自净机构进行天然自净后产生的矿井水首先经过潜水泵提升，然后通过自流完成处理过程。

有益效果：本发明提供的矿井水井下处理回用装置及方法具有如下优点和意义：1、可以使矿井水得到充分的利用，节约资源，减少了环境污染；2、充分利用矿区的地理资源—井下的采空区，并运用了废弃的巷道作为整个系统的布置空间，完全摆脱在井上处理矿井水或在矿井水中加药处理的惯性思维，使矿井水的利用技术得到进一步的升华；3、在利用现有水处理技术和原有管网的基础上，能够不停产地把矿井水尽可能集中在井下直接处理利用，并且能够把剩余的清水排上地面输送给电厂、选煤厂等进行利用，高效节能；4、结构合理、整体性强、综合性好、功能全；5、安全可靠，配有防爆设备，具有高度的安全性；6、反冲洗后的水返回采空区，零污染。

附图说明

图1为本发明的一种实现装置；

图2为发明的一种实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

针对目前矿井水处理的现状，即以地面处理为主、占地面积大、污染环境、长距离输送、而井下采空区和废弃巷道的闲置造成资源的浪费，开发一种矿井水井下处理回用装置，该装置布置在井下，包括天然自净机构、一次过滤机构、COD检测机构、加药絮凝机构、二次过滤机构和供水机构，所述COD检测机构对一次过滤机构中的滤液进行水质检测；所述天然自净机构的入水口为设有格栅的采空区入口，出水口与一次过滤机构的入水口连通；所述一次过滤机构的污液出水口与天然自净机构的回排入水口连通，一次过滤机构的滤液出水口与COD检测机构相连，检测合格滤液出水口与供水机构连通，不合格滤液出水口与加药絮凝机构的入水口连通；所述加药絮凝机构的污液出水口与天然自净机构的回排入水口连通，加药絮凝机构的滤液出水口与二次过滤机构的入水口连通；所述二次过滤机构的污液出水口与天然自净机构的回排入水口连通，二次过滤机构的滤液出水口与供水机构连通。

一种基于上述思想的矿井水井下处理回用方法，包括如下步骤：

（3）COD检测机构检测合格的一次过滤滤液进入供水机构；

如图1、图2所示为一种基于上述思想的具体实施方式，一次过滤机构、加药絮凝机构、二次过滤机构和供水机构依据井下废弃巷道原有的倾斜结构，由高至低设置；所述天然自净机构进行天然自净后产生的矿井水首先经过潜水泵提升，然后通过自流完成处理过程。所述所有机构均直接利用隔断形式布置于井下废弃巷道内，各机构的高度均限制在井下废弃巷道高度内、宽度均限制在去除维修与安装所需的宽度后的井下废弃巷道宽度内。所述所有机构均进行防尘和防爆处理，所有使用的自控电器元件、泵和风机均进行防潮处理。

矿井水的原水W通过自流或引流进入天然自净机构，即采空区1；采空区1天然自净后的矿井水经提升泵a流入小型水仓2。

所述小型水仓2是为了确保水处理系统的稳定并能供应井下生产所需的水量，保证生产作业的正常进行。

所述采空区1主要成分为遗留在内的煤灰及煤的颗粒及其他一些矿物质颗粒，容量大，是一种典型的水体，其水体自净作用主要表现在以下几方面：1）水体与大气间的自净作用，主要表现为水体中的CO₂、H₂S等气体的释放；2）水体中的自净作用，系指污染物质在水体中的稀释、扩散、氧化、还原，或由于水中微生物作用而使污染物质发生生物化学分解，以及放射性污染物质的蜕变等等；3）水体与底质间的自净作用，这种作用表现为水体中悬浮物质的沉淀，污染物质被河底淤泥吸附等；4）水体底质中的自净作用，由于底质中微生物的作用使底质中的有机物质发生分解等。采空区1的大容量可以使其中水流速度缓慢，这样矿井水可以得到很好的净化，污染物含量减少。

所述一次过滤机构采用上向流曝气生物滤池对进入的水进行生物曝气，产生一次过滤污液和一次过滤滤液；一次过滤污液回排至采空区1重新处理，循环利用；一次过滤滤液通过COD检测机构进行检测，判断是否达到工业用水标准，若达到则直接排入大型水仓9进行回用，若未到达则需要经过加药絮凝机构和二次过滤机构处理后排入大型水仓9。所述上向流曝气生物滤池具体包括曝气池3、曝气风机B、反冲洗风机A和反冲洗水泵b；曝气池3采用曝气风机B进行曝气，反冲洗阶段采用气-水联合反冲洗方式，由反冲洗风机A和反冲洗水泵b共同实现。所述上向流曝气生物滤池具体尺寸可以通过出水所需水质水量进行计算设计。

所述二次过滤机构为重力式无阀滤池8。

所述大型水仓9用以存储净化后的水，通过工业供水泵c供井下工业用水G需求，另外多余的水量通过地面供水泵d沿现有的管道排至地面D直接使用，在节约资源的同时，改善了泵的工作环境，延长了泵的使用寿命。

所述加药絮凝机构包括加药装置4、管道混合器5、絮凝池6和斜管沉淀池7，所述管道混合器5为JT型管道混合器，所述絮凝池6为单通道折板絮凝池，所述斜管沉淀池7为逆流上流式斜管沉淀池。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.矿井水井下处理回用装置，其特征在于：包括天然自净机构和布置于井下废弃巷道中的一次过滤机构、COD检测机构、加药絮凝机构、二次过滤机构和供水机构，所述COD检测机构对一次过滤机构中的滤液进行水质检测；所述天然自净机构的入水口为设有格栅的采空区入口，出水口与一次过滤机构的入水口连通；所述一次过滤机构的污液出水口与天然自净机构的回排入水口连通，一次过滤机构的滤液出水口与COD检测机构相连，检测合格滤液出水口与供水机构连通，不合格滤液出水口与加药絮凝机构的入水口连通；所述加药絮凝机构的污液出水口与天然自净机构的回排入水口连通，加药絮凝机构的滤液出水口与二次过滤机构的入水口连通；所述二次过滤机构的污液出水口与天然自净机构的回排入水口连通，二次过滤机构的滤液出水口与供水机构连通。

2.根据权利要求1所述的矿井水井下处理回用装置，其特征在于：所述天然自净机构为采空区。

3.根据权利要求1所述的矿井水井下处理回用装置，其特征在于：所述COD检测机构包括就地检测装置和远程控制系统。

4.根据权利要求1所述的矿井水井下处理回用装置，其特征在于：所述加药絮凝机构包括加药装置、管道混合器、絮凝池和斜管沉淀池，所述管道混合器为JT型管道混合器，所述絮凝池为单通道折板絮凝池，所述斜管沉淀池为逆流上流式斜管沉淀池。

5.根据权利要求1所述的矿井水井下处理回用装置，其特征在于：所述一次过滤机构为上向流曝气生物滤池，所述二次过滤机构为重力式无阀滤池。

6.根据权利要求1所述的矿井水井下处理回用装置，其特征在于：所述所有机构均直接利用隔断形式布置于井下废弃巷道内，各机构的高度均限制在井下废弃巷道高度内、宽度均限制在去除维修与安装所需的宽度后的井下废弃巷道宽度内。

7.根据权利要求1所述的矿井水井下处理回用装置，其特征在于：所述所有机构均进行防尘和防爆处理，所有使用的自控电器元件、泵和风机均进行防潮处理。

8.矿井水井下处理回用方法，其特征在于：包括如下步骤：

（3）COD检测机构检测合格的一次过滤滤液进入供水机构；

9.根据权利要求8所述的矿井水井下处理回用方法，其特征在于：所述一次过滤机构、加药絮凝机构、二次过滤机构和供水机构依据井下废弃巷道原有的倾斜结构，由高至低设置；所述天然自净机构进行天然自净后产生的矿井水首先经过潜水泵提升，然后通过自流完成处理过程。