CN104784986A

CN104784986A - 一种改型滤料煤矿井下水过滤装置

Info

Publication number: CN104784986A
Application number: CN201510198105.7A
Authority: CN
Inventors: 张锦瑞; 白丽梅; 张�浩; 武文双; 郝巧霞; 赵国华
Original assignee: North China University of Science and Technology
Current assignee: North China University of Science and Technology
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2015-07-22

Abstract

本发明为一种改型滤料煤矿井下水过滤装置。它包括储水系统、过滤系统、排水系统、快速清洗系统和监测控制系统。本发明改型沸石滤料物化改型工艺易实现，过滤性能强，价格低廉无污染。装置结构相对简单，电控装置、监控平台联合应用，作业自动化程度高。多组式过滤系统与清洗系统协同作业，过滤效率高。过滤后净水硬度小，COD_Mn低，水质优，满足煤矿井下用水需求，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。

Description

一种改型滤料煤矿井下水过滤装置

本发明涉及一种过滤装置，其具体涉及一种改型滤料煤矿井下水过滤装置。整机配置多组独立过滤系统，其过滤与清洗可实现同步作业，同步监测控制系统自动调节、控制改型滤料煤矿井下水过滤装置，过滤效率较高，过滤出的净水水质高。

背景技术：

我国煤矿矿井水的资源化利用率仅有22％左右，大量未经处理的矿井水直接排放，不仅污染了环境，也造成矿井水水资源的大量浪费。因此，矿井水的再生利用十分必要。煤矿井下水的再生利用不仅可以减少废水排放量，免交排污费，而且节省大量自来水，节约水资源费，为矿区创造明显的经济效益；矿井水资源化开辟了新水源，减少了淡水资源开采量；可实现“优质水优用，差质水差用”的原则，减轻或避免长距离输水问题；解决矿区严重缺水状况，解决职工吃水难，用水难的问题，缓解城市供水压力，也使水资源的利用更加经济合理。矿井水资源化将会减除矿井水对地表水系的污染，堵住污染源，保护美化矿区环境，保护地表水资源，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。

目前，煤矿井下水经普通过滤处理后几乎未达到饮用水标准，现有煤矿井下水过滤装置通常以过滤方式去除固体杂质以降低煤矿井下水浊度，但不能深度过滤以达到去除部分煤矿井下水中有机物、细菌乃至病毒等。同时，现有煤矿井下水过滤装置的过滤系统清洗和维护较为复杂，整机过滤系统不能达到过滤与清洗同步作业系，过滤效率较低。

因此，针对现有煤矿井下水过滤装置的不足和存在的问题，发明了一种经物化处理的改型沸石滤料煤矿井下过滤装置，改型沸石滤料有足够的机械强度、化学稳定性，同时选用的沸石滤料价格低廉且对环境无污染。改型沸石滤料煤矿井下水过滤装置实现去除部分煤矿井下水中有机物、细菌乃至病毒，满足矿区生产、生活饮用水水质、水量，并为社会提供用水，缓解矿井周边工业和生活用水的紧张局面，解决煤矿缺水和矿井水污染环境的问题，有利于煤炭工业乃至绿色矿业的可持续发展。

发明内容：

本发明的目的是提供一种改型滤料煤矿井下水过滤装置，经物化处理的改型滤料过滤系统可降低水的硬度及高锰酸盐指数，满足煤矿井下用水标准。独立双箱式间隔储水系统、多组式过滤系统和快速清洁系统保证整机过滤装置连续过滤和清洗作业，实时监测控制系统自动控制调节过滤装置。

本发明采用如下技术方案：

一种改型滤料煤矿井下水过滤装置包括储水系统、过滤系统、排水系统、快速清洗系统和监测控制系统。

所述的储水系统由总入水管、间隔式储水箱、一级过滤槽、液面高度计和压强计构成，其中两个独立的总入水管分别安装在间隔式储水箱上箱体中心处，用于煤矿井下污水的注入；长方体式间隔储水箱可分别独立供给过滤系统过滤污水，过滤系统可分别独立过滤或清洗作业；一级过滤槽内置的过滤网罩对污水进行优先固体杂质过滤，过滤出污水中相对较大固体颗粒杂质，防止过大固体颗粒杂质进入过滤系统造成过滤管内滤料通道阻塞；液面高度计通过连通器原理设计安装在储水箱体一侧，用于观测封闭式储水箱内液面高度；压强计用于监测储水箱内压强大小，为控制入水电控阀门提供参数指示。

所述过滤系统包括八组入水管、转子流量计、入水电控阀门、过滤管、改型沸石滤料、箱体和多功能万向脚轮，其中八组入水管分别连接各自过滤管，每个入水管分别独立安装转子流量计和入水电控阀门；过滤管采用有机透明玻璃材质，内径为30mm、长为500mm；改型沸石滤料是经破碎、筛分后的沸石原矿用质量分数为10％的盐酸浸泡12小时，然后用质量分数为10％的Na₂CO₃溶液中和，清洗，煮沸40分钟，烘干后在400℃下焙烧1.5小时得到的，改型沸石滤料粒径为0.5mm～1.25mm，滤料不均系数小于2，滤料装填高度均为400mm，经过物化改型的沸石滤料孔道无杂质，间隙大，孔道间连通程度强，具有较强的离子交换性能、选择性吸附性能、催化性能、热稳定性和耐酸性能，大幅度提高了天然沸石对COD_Mn及硬度的去除率。

所述的排水系统包括总净水管、分净水管、净水自动阀门，其中前面的四组分净水管汇总于前总净水管，后面四组的分水管汇总于后总净水管；八组净水管分别安装独立的净水电控阀门，分别控制每个净水管水流量的大小和通断。

所述的快速清洗系统由反冲洗入水管、反冲洗出水管、反冲洗入水电控阀门和反冲洗排水电控阀门组成，其中反冲洗入水管分别独立连接至过滤管底部一侧，反冲洗入水电控阀门分别独立控制八组反冲洗入水管水流量的大小和通断；反冲洗出水管分别独立连接至过滤管上部一侧，反冲洗排水电控阀门分别独立控制每组反冲洗排水管。

所述的监测控制系统包括流量监测平台、流速监测平台和电控阀门监控平台，其中流量监测平台和流速监测平台与转子流量计连接，实时监测独立过滤系统的入水流量和滤速；电控阀门监控平台与各系统独立的电控阀门连接，监测和控制各电控阀门水流量的大小和通断，保证各系统间相互独立过滤作业和清洁作业的稳定运行。

附图说明：

图1、图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例详述本发明：

一种改型滤料煤矿井下水过滤装置，包括储水系统、过滤系统、排水系统、快速清洗系统和监测控制系统。

所述的储水系统由总入水管1、间隔式储水箱14、一级过滤槽3、液面高度计2和压强计15构成，其中两个独立的总入水管1分别安装在间隔式储水箱14上箱体中心处，用于煤矿井下污水的注入；长方体式间隔储水箱14可分别独立供给过滤系统待过滤污水；一级过滤槽3内置的过滤网罩对污水进行优先固体杂质过滤，过滤出污水中相对较大固体颗粒杂质，防止过大固体颗粒杂质进入过滤系统造成过滤管内滤料通道阻塞；液面高度计2通过连通器原理设计安装在间隔式储水箱体14一侧，用于观测封闭式储水箱内液面高度；压强计15用于监测储水箱内压强大小，为控制入水电控阀门提供参数指示。

所述过滤系统包括八组独立过滤分系统，现以其中一组为例说明，独立的过滤分系统包括入水管4、转子流量计5、入水电控阀门6、过滤管8、经过物化处理的改型沸石滤料8、箱体19和多功能万向脚轮18，其中入水管4连接独立过滤分系统的过滤管8，入水管4独立安装转子流量计5和入水电控阀门6；过滤管8采用有机透明玻璃材质，内径为30mm、长为500mm；箱体19起保护过滤系统的作用，多功能万向脚轮18便于过滤装置的移动和固定；改型沸石滤料8是经破碎、筛分后的沸石原矿用质量分数为10％的盐酸浸泡12小时，然后用质量分数为10％的Na₂CO₃溶液中和，清洗，煮沸40分钟，烘干后在400℃下焙烧1.5小时得到的，改型沸石滤料9粒径为0.5mm～1.25mm，滤料不均系数小于2，滤料装填高度均为400mm，经过物化改型的沸石滤料孔道无杂质，间隙大，孔道间连通程度强，具有较强的离子交换性能、选择性吸附性能、催化性能、热稳定性和耐酸性能，大幅度提高了天然沸石对COD_Mn及硬度的去除率。

所述的排水系统包括两个独立的总净水管、八组独立的分净水管和净水自动阀门，现以其中一组说明，独立的分净水管10连接至总净水管13，净水自动阀门12安装在分净水管10上，独立的净水电控阀门12分别控制每个净水管水流量的大小和通断。

所述的快速清洗系统由反冲洗入水管17、反冲洗出水管16、反冲洗入水电控阀门11和反冲洗排水电控阀门7组成，其中反冲洗入水管17连接至独立的过滤管8底部一侧，反冲洗入水电控阀门11独立控制反冲洗入水管水17水流量的大小和通断；反冲洗出水管17连接至过滤管8上部一侧，反冲洗排水电控阀门7安装在反冲洗出水管16上，控制反冲洗排水管16水流量的大小和通断。

所述的监测控制系统包括流量监测平台、流速监测平台和电控阀门监控平台，其中流量监测平台和流速监测平台与转子流量计5连接，实时监测独立过滤系统的入水流量和滤速，过滤速度的控制与待处理水质直接相关；电控阀门监控平台与各系统独立的入水电控阀门6、反冲洗排水电控阀门7、反冲洗入水电控阀门11和净水自动阀门12连接，监测和控制各电控阀门水流量的大小和通断，电控阀门监控平台可独立显示个阀门运行状态和运行参数，并实时控制入水电控阀门6、反冲洗排水电控阀门7、反冲洗入水电控阀门11和净水自动阀门12，保证各系统间过滤作业和清洁作业以稳定参数运行，同时实现系统的过滤作业和清洗作业独立运行。

所述的改型滤料煤矿井下水过滤装置因配置多组独立的过滤系统，现以其中一组独立的过滤系统和清洁系统说明其具体过滤和清洁作业原理：

1.待过滤污水经由总入水管1注入间隔式储水箱14，经一级过滤槽3初步过滤的滤液受重力和间隔式储水箱内水压作用流经入水管4，安装在入水管4上的转子流量计5实时监测入水流量和入水流速，并把实时监控数据传输到流量监测平台和流速监测平台。

2.过滤系统启动时，电控阀门监控平台控制入水电控阀门6和净水电控阀门12打开，反冲洗水电控阀门7和反冲洗入水电控阀门11关闭，待过滤污水流经过滤管8，经过改型滤料深度过滤的净水通过分净水管10汇入总净水管13，最终净水排出。

3.快速清洗系统启动时，电控阀门监控平台控制入水电控阀门6和净水电控阀门12关闭，反冲洗水电控阀门7和反冲洗入水电控阀门11打开，反冲洗水通过反冲洗入水管17流入过滤管8内，对改型滤料9内残留的杂质和过滤管8的杂质进行高压反冲洗清洁作业，保证较高的过滤速效率。

Claims

1.一种改型滤料煤矿井下水过滤装置，包括储水系统、过滤系统、排水系统、快速清洗系统和监测控制系统。其特征在于：所述的储水系统由总入水管、间隔式储水箱、一级过滤槽、液面高度计和压强计构成；所述过滤系统包括八组入水管、转子流量计、入水电控阀门、过滤管和经过物化处理改型沸石滤料；所述的排水系统包括总净水管、分净水管、净水自动阀门；所述的快速清洗系统由反冲洗入水管、反冲洗出水管、反冲洗入水电控阀门和反冲洗排水电控阀门组成；所述的监测控制系统包括流量监测平台、流速监测平台和电控阀门监控平台。

2.根据权利要求1所述的改型滤料煤矿井下水过滤装置，其特征在于：所述的经过物化处理的改型沸石滤料是经破碎、筛分后的沸石原矿用质量分数为10％的盐酸浸泡12小时，然后用质量分数为10％的Na₂CO₃溶液中和，清洗，煮沸40分钟，烘干后在400℃下焙烧1.5小时得到的，改型沸石滤料粒径为0.5mm～1.25mm，滤料不均系数小于2，滤料装填高度均为400mm，经过无机酸处理和高温焙烧活化后的改型沸石滤料孔道无杂质，间隙大，孔道间连通程度强，改型后的沸石滤料具有良好的离子交换性能、选择性吸附性能、催化性能、热稳定性和耐酸性能，大幅度提高了天然沸石对COD_Mn及硬度的去除率，并可选择性更换过滤管内物料。

3.根据权利要求1所述的改型滤料煤矿井下水过滤装置，其特征在于：所述的间隔式储水箱为独立双箱并装置一级过滤槽，可单独储存待过滤水，对单个过滤系统清洗和检修有很强的适用性，实现改型滤料煤矿井下水过滤装置连续过滤作业。

4.根据权利要求1所述的改型滤料煤矿井下水过滤装置，其特征在于：所述的过滤系统设有快速清洗系统，独立的反冲洗入水管、反冲洗入水电控阀门、冲洗出水管和冲洗出水电控阀门可快速、简便清除过滤管内残留杂质，避免停机清洗作业，保证过滤效率。

5.根据权利要求1所述的改型滤料煤矿井下水过滤装置，其特征在于：所述液面高度计实时监测储水箱内水量，便于控制总入水管给入量，转子流量计实时监测过滤系统给入水量和过滤速度，入水电控阀门、排水电控阀门、反冲洗水入水电控阀门和反冲洗排水电控阀门通过监测控制系统自动控制阀门闭合程度，实现过滤速度的有效控制和过滤管内杂质的清洗的自动化控制。