CN107298496A - 一种矿井水再利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿井水再利用系统，储水仓储存矿井下的矿井水，储水仓的出口与一级沉淀池连通，一级沉淀池的出口连接吸水井，吸水井设有提升泵，提升泵将矿井水提升至二级沉淀池内，二级沉淀池的出口与澄清装置连接，经过二级沉淀池沉淀的矿井水输送至澄清装置，矿井水经过澄清装置后，进入清水储水机构，清水储水机构储存处理后的矿井水，并由供水系统供水使用。矿井水再利用系统将矿井水依次经过储水仓，一级沉淀池，吸水井，二级沉淀池，澄清装置后，形成清水，并储存在清水储水机构，由供水系统供水。这样可以为煤炭开发、生产的发展提供水源。同时能够为矿区提供用水，使矿井水二次利用。

Description

一种矿井水再利用系统

技术领域

本发明涉及矿井水再利用领域，尤其涉及一种矿井水再利用系统。

背景技术

目前煤矿挖掘过程中会排出大量的矿井水，这些矿井水未经处理直接外排，造成了矿区周围环境的污染，还浪费了宝贵的水资源。如能充分利用矿井水资源，可以解决矿区缺水的问题，也可以避免矿井水污染环境。这样如何合理的使用矿井水是当下丞待解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种矿井水再利用系统，包括：储水仓，一级沉淀池，吸水井，二级沉淀池，澄清装置，清水储水机构，供水系统；

储水仓储存矿井下的矿井水，储水仓的出口与一级沉淀池连通，一级沉淀池的出口连接吸水井，吸水井设有提升泵，提升泵将矿井水提升至二级沉淀池内，二级沉淀池的出口与澄清装置连接，经过二级沉淀池沉淀的矿井水输送至澄清装置，矿井水经过澄清装置后，进入清水储水机构，清水储水机构储存处理后的矿井水，并由供水系统供水使用。

优选地，二级沉淀池包括：进水槽，进水挡板，第一沉淀池，第二沉淀池，第三沉淀池，出水槽；

进水槽设有进水口和出水口，进水槽的出水口通过吸水井与第一沉淀池出水口相连通，靠近进水槽的出水口位置设有进水挡板；

第一沉淀池的出水位置与第二沉淀池的进水位置相连通，第一沉淀池进水位置高度高于第一沉淀池的出水位置；第二沉淀池的出水位置与第三沉淀池的进水位置相连通，第二沉淀池的出水位置高于第三沉淀池的出水位置；第三沉淀池的出水位置与出水槽相连通；

第一沉淀池，第二沉淀池，第三沉淀池内部分别设有挡板，挡板设置在每个沉淀池的中心部，且挡板与沉淀池的底部设有间距。

优选地，第一沉淀池的底部，第二沉淀池的底部，第三沉淀池的底部分别设有排污机构；排污机构包括排污管道，排污管道上设有排污阀，排污管道的底部设有螺旋式输送排污管道。

优选地，澄清装置包括：壳体，进水管，配水槽，反应室，导流室，分离室，集水槽，搅拌机构，刮泥机；

壳体的截面为锥形；进水管穿过壳体与配水槽相连通，搅拌机构设置在配水槽的中部，刮泥机设置在配水槽的底部，配水槽的底部为壳体的底部；

反应室设置在配水槽的上部，且还在设置在搅拌机构搅拌桨的上部，导流室与反应室之间设有分隔板，分隔板将导流室与反应室之间相分隔，且在分隔板的顶部设有连通孔，导流室与分离室之间设置导向板，导向板将导流室与分离室相分隔，且在导向板的底部设有使导流室与分离室相连通的连通部，集水槽设置在靠近分离室的顶部位置，且与壳体的内壁相贴合；集水槽设有出水管；

反应室和分离室内部分别插置有加药管，加药管的一端延伸出壳体外部；

配水槽与分离室之间采用伞形隔板进行分隔，伞形隔板一端与壳体的内壁相连接，伞形隔板另一端与分隔板相连接，使配水槽与分离室之间相隔离；

分离室的底部设有沉淀浓缩室，沉淀浓缩室与配水槽的底部相连通；配水槽的底部设有排污机构。

优选地，搅拌机构包括：搅拌桨，搅拌轴，搅拌减速机以及搅拌电机；

搅拌桨设置在搅拌轴的一端，且搅拌桨延伸至配水槽内部；搅拌轴的另一端通过搅拌减速机与搅拌电机连接。

优选地，储水仓，一级沉淀池，吸水井，二级沉淀池，澄清装置，清水储水机构，清水装置，供水系统之间设有连接管道，管道上设有用于驱动矿井水在系统中流动的驱动电机和流量计。

优选地，还包括：控制子系统；

控制子系统包括：PLC单元，操控单元，主控板，信号获取单元，电机控制单元；

PLC单元分别与操控单元，主控板，信号获取单元连接；操作人员通过操控单元获取系统运行数据以及控制系统的元件运行；

电机控制单元包括：至少六个消谐模块，分压模块；

每台驱动电机分别与电机控制单元连接；

驱动电机的每相电上设置至少两个消谐模块，消谐模块一端连接外电源，另一端通过连接主控板，PLC单元通过主控板获取数据信息

分压模块输入端分别与驱动电机的每相电连接，分压模块输出端与信号获取单元连接；信号获取单元还与驱动电机的任意两相电连接，信号获取单元获取驱动电机的相电压，并且信号获取单元将获取的数据信息传输至PLC单元。

优选地，消谐模块包括：二极管D1，二极管D2，二极管D3，二极管D4，二极管D5，二极管D6，二极管D7，二极管D8，二极管D9，二极管D10，电容C1，电容C2，电容C3，三极管Q1，三极管Q2，三极管Q3，三极管Q4，电阻R1，电阻R2，电阻R3，可控硅Q5；

二极管D1阴极，二极管D2阴极，二极管D3阴极，电容C1第一端，电阻R1第一端，三极管Q1集电极，三极管Q2集电极共同连接；

二极管D1阳极，二极管D4阴极分别连接A相电连接，二极管D2阳极，二极管D5阴极分别连接B相电连接，二极管D3阳极，二极管D6阴极分别连接C相电连接；二极管D4阳极，二极管D5阳极，二极管D6阳极，电容C3第二端，电阻R3第二端，三极管Q3发射极，三极管Q4发射极共同连接；

电容C1第二端，电阻R1第二端，电容C2第一端，电阻R2第一端共同连接；电容C2第二端，电阻R2第二端，电容C3第一端，电阻R3第一端共同连接；

三极管Q1发射极，三极管Q3集电极，第一输出端，二极管D7阳极，二极管D9阴极共同连接；二极管D7阴极，二极管D8阴极，可控硅Q5第一端共同连接；

三极管Q2发射极，三极管Q4集电极，第二输出端，二极管D8阳极，二极管D10阴极共同连接；二极管D9阳极，二极管D10阳极，可控硅Q5第二端共同连接；

三极管Q1基极，三极管Q2基极，三极管Q3基极，三极管Q4基极分别连接PLC单元，使PLC单元分别控制三极管Q1，三极管Q2，三极管Q3，三极管Q4。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

矿井水再利用系统将矿井水依次经过储水仓，一级沉淀池，吸水井，二级沉淀池，澄清装置后，形成清水，并储存在清水储水机构，由供水系统供水。这样可以为煤炭开发、生产的发展提供水源。同时能够为矿区提供用水，使矿井水二次利用。矿井水的净化利用，解决了矿井水对环境的污染，使得水资源循环利用，改善矿区生态环境，削减水污染排放量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为矿井水再利用系统整体示意图；

图2为二级沉淀池结构示意图；

图3为澄清装置结构示意图；

图4为控制子系统示意图；

图5为消谐模块示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实施例提供一种矿井水再利用系统，如图1所示，包括：储水仓1，一级沉淀池2，吸水井3，二级沉淀池4，澄清装置5，清水储水机构6，供水系统7；

储水仓1储存矿井下的矿井水，储水仓1的出口与一级沉淀池2连通，一级沉淀池2的出口连接吸水井3，吸水井3设有提升泵，提升泵将矿井水提升至二级沉淀池4内，二级沉淀池4的出口与澄清装置5连接，经过二级沉淀池4沉淀的矿井水输送至澄清装置6，矿井水经过澄清装置6后，进入清水储水机构7，清水储水机构7储存处理后的矿井水，并由供水系统供水使用。

本实施例中，如图2所示，二级沉淀池4包括：进水槽11，进水挡板12，第一沉淀池13，第二沉淀池14，第三沉淀池15，出水槽16；

进水槽11设有进水口和出水口，进水槽的出水口通过吸水井3与第一沉淀池出水口相连通，靠近进水槽的出水口位置设有进水挡板12；进水挡板12可以防止因矿井水水流过大而飞溅，可以保持矿井水较为稳定的流入第一沉淀池13，避免把第一沉淀池13底部的沉淀物掀起。

第一沉淀池13的出水位置与第二沉淀池14的进水位置相连通，第一沉淀池进水位置高度高于第一沉淀池的出水位置；第二沉淀池14的出水位置与第三沉淀池15的进水位置相连通，第二沉淀池14的出水位置高于第三沉淀池15的出水位置；第三沉淀池15的出水位置与出水槽16相连通；

第一沉淀池13，第二沉淀池14，第三沉淀池15内部分别设有挡板19，挡板19设置在每个沉淀池的中心部，且挡板与沉淀池的底部设有间距。挡板可以使矿井水在沉淀池中流动时，与挡板发生撞击，提高沉淀效果。第一沉淀池13的底部，第二沉淀池14的底部，第三沉淀池15的底部分别设有排污机构；排污机构包括排污管道17，排污管道17上设有排污阀，排污管道17的底部设有螺旋式输送排污管道18。

本实施例中，如图3所示，澄清装置包括：壳体21，进水管22，配水槽23，反应室24，导流室25，分离室26，集水槽29，搅拌机构，刮泥机44；

壳体21的截面为锥形；进水管22穿过壳体21与配水槽23相连通，搅拌机构设置在配水槽23的中部，刮泥机44设置在配水槽23的底部，配水槽23的底部为壳体21的底部；

反应室24设置在配水槽23的上部，且还在设置在搅拌机构搅拌桨的上部，导流室25与反应室24之间设有分隔板27，分隔板27将导流室25与反应室24之间相分隔，且在分隔板27的顶部设有连通孔，导流室25与分离室26之间设置导向板28，导向板28将导流室25与分离室26相分隔，且在导向板28的底部设有使导流室25与分离室26相连通的连通部，集水槽29设置在靠近分离室26的顶部位置，且与壳体21的内壁相贴合；集水槽29设有出水管；

反应室24和分离室26内部分别插置有加药管47，加药管47的一端延伸出壳体21外部；

配水槽23与分离室26之间采用伞形隔板46进行分隔，伞形隔板46一端与壳体21的内壁相连接，伞形隔板46另一端与分隔板27相连接，使配水槽23与分离室26之间相隔离；

分离室26的底部设有沉淀浓缩室48，沉淀浓缩室48与配水槽23的底部相连通；配水槽23的底部设有排污机构45。澄清装置是集沉淀，加药过滤，加药处理于一体的机构。利用介质的间隙，通过惯性、拦截、扩散、沉淀、水动力以及在絮凝剂的作用下，将已脱稳的悬浮物颗粒在迁移通过澄清装置内的滤料表面上时，在静电力、某些化学键、及某些吸附力等的作用下，将这些悬浮物颗粒粘附于滤料颗粒表面，或滤料表面原本粘附的颗粒上。这样就可以进一步降低矿井水中的SDI值和浊度，而且在处理过程中一并将水中的细菌、病毒乃至部分有机物等除去。

搅拌机构包括：搅拌桨42，搅拌轴43，搅拌减速机以及搅拌电机44；搅拌桨42设置在搅拌轴43的一端，且搅拌桨42延伸至配水槽23内部；搅拌轴43的另一端通过搅拌减速机与搅拌电机44连接。

本实施例中，储水仓1，一级沉淀池2，吸水井3，二级沉淀池4，澄清装置5，清水储水机构6，供水系统7；之间设有连接管道，管道上设有用于驱动矿井水在系统中流动的驱动电机和流量计。

本实施例中，为了能够保证系统的稳定运行，避免矿井水在流动过程中出现流量大幅波动而造成系统损坏，或者影响后期处理效果。系统还包括：控制子系统；

控制子系统包括：如图4和图5所示，PLC单元35，操控单元36，主控板33，信号获取单元34，电机控制单元；本系统的电控部分由PLC单元控制执行，运行人员可以通过PLC单元控制系统的电气元件的运行，也可以通过PLC单元获取系统中电气元件的运行状态。

PLC单元35分别与操控单元36，主控板33，信号获取单元34连接；操作人员通过操控单元36获取系统运行数据以及控制系统的元件运行；

电机控制单元包括：至少六个消谐模块32，分压模块37；

每台驱动电机31分别与电机控制单元连接；

驱动电机31的每相电上设置至少两个消谐模块32，消谐模块32一端连接外电源，另一端通过连接主控板33，PLC单元通过主控板33获取数据信息；

分压模块37输入端分别与驱动电机的每相电连接，分压模块37输出端与信号获取单元34连接；信号获取单元34还与驱动电机31的任意两相电连接，信号获取单元34获取驱动电机31的相电压，并且信号获取单元将获取的数据信息传输至PLC单元。

PLC单元可以将电流信号送入变频器，变频器将根据被控量的实际值和期望值，按照PID调节参数中设定的PID参数，调节变频器的输出频率，使被控量的实际值跟随预设值。使系统的矿井水的水压保持在设定的水压范围内。

消谐模块32能够抑制驱动电机的谐波含量，同一相的副边绕组通过延边三角形接法移相，绕组间的相位差由下式计算：移相角度＝60°/每相单元数量。为消谐模块32提供电源的变压器副边绕组间有一定的相位差，从而消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流，输出电压谐波含量实测为2.1％至2.3％，驱动电机能保持接近1的输入功率因数。

本实施例中，消谐模块包括：二极管D1，二极管D2，二极管D3，二极管D4，二极管D5，二极管D6，二极管D7，二极管D8，二极管D9，二极管D10，电容C1，电容C2，电容C3，三极管Q1，三极管Q2，三极管Q3，三极管Q4，电阻R1，电阻R2，电阻R3，可控硅Q5；

二极管D1阴极，二极管D2阴极，二极管D3阴极，电容C1第一端，电阻R1第一端，三极管Q1集电极，三极管Q2集电极共同连接；

二极管D1阳极，二极管D4阴极分别连接A相电连接，二极管D2阳极，二极管D5阴极分别连接B相电连接，二极管D3阳极，二极管D6阴极分别连接C相电连接；二极管D4阳极，二极管D5阳极，二极管D6阳极，电容C3第二端，电阻R3第二端，三极管Q3发射极，三极管Q4发射极共同连接；

电容C1第二端，电阻R1第二端，电容C2第一端，电阻R2第一端共同连接；电容C2第二端，电阻R2第二端，电容C3第一端，电阻R3第一端共同连接；

三极管Q1发射极，三极管Q3集电极，第一输出端，二极管D7阳极，二极管D9阴极共同连接；二极管D7阴极，二极管D8阴极，可控硅Q5第一端共同连接；

三极管Q2发射极，三极管Q4集电极，第二输出端，二极管D8阳极，二极管D10阴极共同连接；二极管D9阳极，二极管D10阳极，可控硅Q5第二端共同连接；

三极管Q1基极，三极管Q2基极，三极管Q3基极，三极管Q4基极分别连接PLC单元，使PLC单元分别控制三极管Q1，三极管Q2，三极管Q3，三极管Q4。

二极管D1，二极管D2，二极管D3，二极管D4，二极管D5，二极管D6，为全波整流，为直流环节电容充电。消谐模块32具有旁路功能。当某个单元发生熔断器故障、过热或故障而不能继续工作时，消谐模块32及其另外两相相应位置上的消谐模块32将自动旁路，此时三极管Q1，三极管Q2，三极管Q3，三极管Q4封锁输出，可控硅Q5导通，以保证驱动电机连续工作，并发出旁路告警。

主控板33能够周期性向PLC单元发出脉宽调制(PWM)信号或工作模式。PLC单元通过光纤接收主控板33触发指令和状态信号，并在故障时向主控板33发出故障代码信号。

信号获取单元采集控制驱动电机的变频器的输入电压、电流和输出电压、电流信号，并将模拟信号隔离、滤波和量程转换。转换后的信号用于变频器控制、保护，提供给PLC单元。主控板33采用单片机及其外围电路，运用正弦波空间矢量方式产生脉宽调制的三相电压指令。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种矿井水再利用系统，其特征在于，包括：储水仓，一级沉淀池，吸水井，二级沉淀池，澄清装置，清水储水机构，供水系统；

储水仓储存矿井下的矿井水，储水仓的出口与一级沉淀池连通，一级沉淀池的出口连接吸水井，吸水井设有提升泵，提升泵将矿井水提升至二级沉淀池内，二级沉淀池的出口与澄清装置连接，经过二级沉淀池沉淀的矿井水输送至澄清装置，矿井水经过澄清装置后，进入清水储水机构，清水储水机构储存处理后的矿井水，并由供水系统供水使用。

2.根据权利要求1所述的矿井水再利用系统，其特征在于，

二级沉淀池包括：进水槽，进水挡板，第一沉淀池，第二沉淀池，第三沉淀池，出水槽；

进水槽设有进水口和出水口，进水槽的出水口通过吸水井与第一沉淀池出水口相连通，靠近进水槽的出水口位置设有进水挡板；

第一沉淀池的出水位置与第二沉淀池的进水位置相连通，第一沉淀池进水位置高度高于第一沉淀池的出水位置；第二沉淀池的出水位置与第三沉淀池的进水位置相连通，第二沉淀池的出水位置高于第三沉淀池的出水位置；第三沉淀池的出水位置与出水槽相连通；

第一沉淀池，第二沉淀池，第三沉淀池内部分别设有挡板，挡板设置在每个沉淀池的中心部，且挡板与沉淀池的底部设有间距。

3.根据权利要求2所述的矿井水再利用系统，其特征在于，

第一沉淀池的底部，第二沉淀池的底部，第三沉淀池的底部分别设有排污机构；排污机构包括排污管道，排污管道上设有排污阀，排污管道的底部设有螺旋式输送排污管道。

4.根据权利要求1所述的矿井水再利用系统，其特征在于，

澄清装置包括：壳体，进水管，配水槽，反应室，导流室，分离室，集水槽，搅拌机构，刮泥机；

壳体的截面为锥形；进水管穿过壳体与配水槽相连通，搅拌机构设置在配水槽的中部，刮泥机设置在配水槽的底部，配水槽的底部为壳体的底部；

反应室设置在配水槽的上部，且还在设置在搅拌机构搅拌桨的上部，导流室与反应室之间设有分隔板，分隔板将导流室与反应室之间相分隔，且在分隔板的顶部设有连通孔，导流室与分离室之间设置导向板，导向板将导流室与分离室相分隔，且在导向板的底部设有使导流室与分离室相连通的连通部，集水槽设置在靠近分离室的顶部位置，且与壳体的内壁相贴合；集水槽设有出水管；

反应室和分离室内部分别插置有加药管，加药管的一端延伸出壳体外部；

配水槽与分离室之间采用伞形隔板进行分隔，伞形隔板一端与壳体的内壁相连接，伞形隔板另一端与分隔板相连接，使配水槽与分离室之间相隔离；

分离室的底部设有沉淀浓缩室，沉淀浓缩室与配水槽的底部相连通；配水槽的底部设有排污机构。

5.根据权利要求4所述的矿井水再利用系统，其特征在于，

搅拌机构包括：搅拌桨，搅拌轴，搅拌减速机以及搅拌电机；

搅拌桨设置在搅拌轴的一端，且搅拌桨延伸至配水槽内部；搅拌轴的另一端通过搅拌减速机与搅拌电机连接。

6.根据权利要求5所述的矿井水再利用系统，其特征在于，

储水仓，一级沉淀池，吸水井，二级沉淀池，澄清装置，清水储水机构，清水装置，供水系统之间设有连接管道，管道上设有用于驱动矿井水在系统中流动的驱动电机和流量计。

7.根据权利要求5所述的矿井水再利用系统，其特征在于，

还包括：控制子系统；

控制子系统包括：PLC单元，操控单元，主控板，信号获取单元，电机控制单元；

PLC单元分别与操控单元，主控板，信号获取单元连接；操作人员通过操控单元获取系统运行数据以及控制系统的元件运行；

电机控制单元包括：至少六个消谐模块，分压模块；

每台驱动电机分别与电机控制单元连接；

驱动电机的每相电上设置至少两个消谐模块，消谐模块一端连接外电源，另一端通过连接主控板，PLC单元通过主控板获取数据信息

分压模块输入端分别与驱动电机的每相电连接，分压模块输出端与信号获取单元连接；信号获取单元还与驱动电机的任意两相电连接，信号获取单元获取驱动电机的相电压，并且信号获取单元将获取的数据信息传输至PLC单元。

8.根据权利要求7所述的矿井水再利用系统，其特征在于，

消谐模块包括：二极管D1，二极管D2，二极管D3，二极管D4，二极管D5，二极管D6，二极管D7，二极管D8，二极管D9，二极管D10，电容C1，电容C2，电容C3，三极管Q1，三极管Q2，三极管Q3，三极管Q4，电阻R1，电阻R2，电阻R3，可控硅Q5；

二极管D1阴极，二极管D2阴极，二极管D3阴极，电容C1第一端，电阻R1第一端，三极管Q1集电极，三极管Q2集电极共同连接；

二极管D1阳极，二极管D4阴极分别连接A相电连接，二极管D2阳极，二极管D5阴极分别连接B相电连接，二极管D3阳极，二极管D6阴极分别连接C相电连接；二极管D4阳极，二极管D5阳极，二极管D6阳极，电容C3第二端，电阻R3第二端，三极管Q3发射极，三极管Q4发射极共同连接；

电容C1第二端，电阻R1第二端，电容C2第一端，电阻R2第一端共同连接；电容C2第二端，电阻R2第二端，电容C3第一端，电阻R3第一端共同连接；

三极管Q1发射极，三极管Q3集电极，第一输出端，二极管D7阳极，二极管D9阴极共同连接；二极管D7阴极，二极管D8阴极，可控硅Q5第一端共同连接；

三极管Q2发射极，三极管Q4集电极，第二输出端，二极管D8阳极，二极管D10阴极共同连接；二极管D9阳极，二极管D10阳极，可控硅Q5第二端共同连接；

三极管Q1基极，三极管Q2基极，三极管Q3基极，三极管Q4基极分别连接PLC单元，使PLC单元分别控制三极管Q1，三极管Q2，三极管Q3，三极管Q4。