CN108911203A - 一种一体化矿井水深度处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化矿井水深度处理装置，属于水处理应用领域。本发明装置包括本发明包括初级过滤部分、次级过滤部分和反洗回用部分；其中，在初级过滤部分中，进水泵位于前部，进水泵后端依次串联锥形旋流过滤器和柱形精密过滤器，二者均由支架固定，并以管道连接；在次级过滤部分中，精密过滤器先接入动态膜滤器的出水管道，继而串联超滤膜单元，超滤膜单元相互之间以管道并联连接，并以一超滤膜框体支架支撑；在反洗回用部分中，最前端为超滤膜单元出水管道所接的储水水箱，储水水箱后接一反洗回用泵；本发明是综合利用多级过滤法与反冲洗技术相结合的深度处理装置，可高效处理废水中的污染物质，处理能力强、过滤效果好、处理过程安全。

Description

一种一体化矿井水深度处理装置

技术领域

本发明属于水处理应用领域，尤其涉及到一种一体化矿井深度处理装置。

背景技术

从本质上讲，矿井水就是矿区所采煤层及开拓巷道附近的地下水，以及有时会因地表裂隙而部分渗入的地表水。由于矿井水的水质受到水文地质条件、水动力学、地质化学、矿床地质构造条件和开采条件的影响，其水质与普通地表水的水质有明显的差异，具有显著的煤炭行业特征。常规矿井水多为高悬浮物矿井水。悬浮物粒度分析结果表明，排到地面的矿井水总悬浮物中粒径在50μm以下的约占88％，粒径在5μm以下的占50％以上，而粒径大于80μm的部分不超过5％。由其水质特征看，处理目的主要是沉淀和分离水中的悬浮物。混凝、沉淀、过滤、消毒工艺是处理常规矿井水的常用工艺，该方法减少对环境的污染，并取得了显著的经济效益。

现有的煤矿矿井水处理工艺流程一般为：矿井水一调节池一提升泵一混凝沉淀反应沉淀池一过滤一消毒一达标排放，其中所述的达标是指达到国家污水综合排放标准。若需要使矿井水达到回用或饮用水用途，还需要对矿井水进行进一步脱除有机污染物、除油和除盐等深度处理。目前常用的深度处理工艺包括超滤、纳滤和反渗透等技术。

目前，对于煤矿矿井水处理的主要问题是矿井水的前处理部分，主要是在混凝沉淀反应单元，一般采用斜板(或斜管)沉淀池的形式。但由于矿井水中的悬浮物浓度较高,斜板(或斜管) 填料经常出现被积聚的悬浮物压垮的情况，严重影响深度处理系统的运行效果和处理效率。另外，煤矿矿井水中一般含有较高的乳化油和溶解油类物质。而现有矿井水处理技术的除油效果极其有限，甚至现有矿井水处理系统无除油措施；而且现有斜板沉淀池填料易被堆积的悬浮物压垮，提升费用较高，占地面积较大等问题。煤矿矿井水的处理与利用的常规方法往往是将井下矿井水提升至地面进行处理后，部分在地面利用或外排，部分再返回到井下利用，存在的主要问题除提升费用较高，需要较大的占地面积，还存在施工难度和工程量大、相应管路铺设费用高等缺点。

针对矿井水处理的上述问题，中国矿业大学(北京)何绪文、张先等发明了一种矿井水井下处理系统(发明名称：矿井水井下处理系统；授权公告号:cNI01177324B)，该矿井水井下处理系统布置在井下，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。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。虽然该处理系统适用于煤矿矿井水的井下处理，但是该处理系统仅适用于对煤矿高悬浮物、含铁锰矿井水的处理效果明显，对于通常的悬浮物含量高并且乳化油、溶解油类物质含量高的矿井水的仍然存在没有除油措施的处理缺陷，而且该系统还存在流程冗长、一次性投资费用高等缺点。

因此，本发明利用多级过滤法(旋流过滤+精密过滤+动态膜滤+超滤)与反冲洗技术相结合，利用旋流过滤器来替代矿井水传统处理流程中的沉淀池，保证效率的同时也可极大地减小占地面积，后续过滤单元亦的设计亦足以满足悬浮物、油类和有机污染物等物质的去除。本发明设计出的一种一体化矿井水深度处理装置，有利于实现矿井废水的高效处理，提高废水处理的反应速率。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有矿井水处理装置存在的装置集成化水平低、使用寿命短，处理效率低等问题而开发的基于多级过滤法(旋流过滤+精密过滤+动态膜滤+超滤)与反冲洗技术的一体化矿井水深度处理装置，主要针对现有含油、含悬浮物浓度高的矿井废水的净化处理中存在的技术问题。此外，所设计的一种煤矿矿井水井下净化处理的装置，对重金属离子、有机污染物、色素等污染物质均具有较好的去除效果，该装置具有出水水质高、便于装置维修更换、多级过滤综合处理等优点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种一体化矿井水深度处理装置，包括初级过滤部分、次级过滤部分和反洗回用部分；其中，在初级过滤部分中，进水泵位于前部，进水泵后端通过管道依次串联连接有锥形旋流过滤器和精密过滤器的输入端；在次级过滤部分中，精密过滤器的输出端通过管道依次接入动态膜滤器和超滤膜单元的输入端；在反洗回用部分中，最前端为超滤膜单元的输出端接储水水箱的输入端，储水水箱的输出端接反洗回用泵。

进一步的，所述反洗回用泵后端设有两条出水管道，一条为反洗管道，另一条为回路管道；其中，一条反洗管道通入超滤膜单元侧部，另一条回用管道为洁净水出口，实现矿井水回用。

进一步的，所述进水泵前端所连接的进水管口内设置倾斜式筛网，其安装角度为30°，筛孔尺寸0.09mm，目数170，粒度89um。

进一步的，所述旋流过滤器为对细粒分级和澄清的长锥形旋流过滤器。

进一步的，所述精密过滤器的滤芯采用线绕蜂房式聚丙烯纤维-聚丙烯骨架材料。

进一步的，所述动态膜滤选用过滤微滤粒径大于膜孔孔径的滤饼层过滤型动态膜。

进一步的，所述超滤膜单元为内压式膜组件。

有益效果：

本发明利用多级过滤法(旋流过滤+精密过滤+动态膜滤+超滤)与反冲洗技术相结合，设计出了一种一体化矿井水深度处理装置，可实现矿井废水的高效处理，提高废水处理的反应速率，克服现有矿井水处理装置存在的装置集成化水平低、使用寿命短，处理效率低等问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记如下：

1-进水泵、2-旋流过滤器、3-精密过滤器、4-动态膜滤器、5-超滤膜单元、6-超滤膜框体支架、7-储水水箱、8-反洗回用泵。

具体实施方式

为对本发明做进一步的了解，现结合附图做如下描述：

结合附图1所示，本装置包括进水泵1、旋流过滤器2、精密过滤器3、动态膜滤器4、超滤膜单元5、超滤膜框体支架6、储水水箱7、反洗回用泵8、装置外壳；共三条水流线路，其中a为过滤水流线路、b为排渣线路、c为反冲洗水流线路。本发明包括初级过滤部分、次级过滤部分和反洗回用部分。其中在初级过滤部分中，进水泵1位于前部，进水泵1后端依次串联锥形旋流过滤器2和柱形的精密过滤器3，二者均由支架固定，并以管道连接；在次级过滤部分中，精密过滤器3先接入动态膜滤器4的出水管道，继而串联超滤膜单元5，超滤膜单元5相互之间以管道并联连接，并以一超滤膜框体支架6支撑；在反洗回用部分中，最前端为超滤膜单元5出水管道所接的储水水箱7，储水水箱7后接一反洗回用泵8，反洗回用泵8后端设有两条出水管道，一条反洗管道通入超滤膜单元5侧部，另一条回用管道为洁净水出口，实现矿井水回用；各处理单元内置于一装置外壳，装置外壳底部层安装有进水管、排污管和出水管，其四脚更设置了具有一定高度的支撑脚架。

工作过程：

本发明基于多级过滤法(旋流过滤+精密过滤+动态膜滤+超滤)与反冲洗技术，该新型矿井水处理装置工作时，矿井废水首先经由进水泵1抽取而通过进水管端口处的倾斜筛网，实现对大颗粒污染物的初步过滤去除，筛网若有堵塞，可通过更换筛网管道端口保证其过滤作用；之后，污水在一定压力下从进口以切向进入旋流过滤器2，在其内高速旋转，产生离心场，根据物体间的密度差异及离心力的作用，初步去除水中粒径较大的杂质，有效减少大颗粒物质在水中的含量，其中污染物杂质经底部汇入排污管，过滤后的水进入下一级精密过滤器3；精密过滤器3内设有两个线绕蜂房式聚丙烯纤维-聚丙烯骨架材料的滤芯，去除沙滤所不能去除的微细悬浮物或胶体粒子，降低SS，污染物杂质经底部汇入排污管，滤液透过滤芯流出，干净水从侧面流出，进入动态膜滤器4；该单元处理时悬浮液始终平行于过滤面流动,动态膜滤4选用过滤微滤粒径大于膜孔孔径的滤饼层过滤型动态膜4，动态膜滤器4过滤介质表面不积存或只积存薄层滤渣，从而避免或减少了滤渣层所造成的过滤阻力。流动状态下的悬浮液浓度不断提高，最终排出过滤单元的是尚能流动的悬浮液浓缩浆并汇入排污管，进一步去除悬浮物质与含油物质，处理后的水最终进入下一级超滤膜单元5；超滤膜单元5 选用内压式膜组件，通过一超滤膜框体支架6支撑，水溶液在压力推动下，流经膜表面，比膜孔大的溶质及溶质集团被截留，随水流排出，成为浓缩液并汇入排污管，小于膜孔的溶剂 (水)及小分子溶质透过水膜，成为净化液(滤清液)通入储水水箱7，水箱7后接一反洗回用泵8，反洗回用泵8后端设有两条出水管道，一条反洗管道通入超滤膜单元5侧部，进行反冲洗作用，另一条回用管道为洁净水出口，实现矿井水回用，装置外壳底部层安装有进水管、排污管和出水管，实现水污各自输送。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种一体化矿井水深度处理装置，其特征在于，包括初级过滤部分、次级过滤部分和反洗回用部分；其中，在初级过滤部分中，进水泵(1)位于前部，进水泵(1)后端通过管道依次串联连接有锥形旋流过滤器(2)和精密过滤器(3)的输入端；在次级过滤部分中，精密过滤器(3)的输出端通过管道依次接入动态膜滤器(4)和超滤膜单元(5)的输入端；在反洗回用部分中，最前端为超滤膜单元(5)的输出端接储水水箱(7)的输入端，储水水箱(7)的输出端接反洗回用泵(8)。

2.根据权利要求1所述的一体化矿井水深度处理装置，其特征在于，所述反洗回用泵(8)后端设有两条出水管道，一条为反洗管道，另一条为回路管道；其中，一条反洗管道通入超滤膜单元(5)侧部，另一条回用管道为洁净水出口，实现矿井水回用。

3.根据权利要求1所述的一体化矿井水深度处理装置，其特征在于，所述进水泵(1)前端所连接的进水管口内设置倾斜式筛网，其安装角度为30°，筛孔尺寸0.09mm，目数170，粒度89um。

4.根据权利要求1所述的一体化矿井水深度处理装置，其特征在于，所述旋流过滤器(2)为对细粒分级和澄清的长锥形旋流过滤器。

5.根据权利要求1所述的一体化矿井水深度处理装置，其特征在于，所述精密过滤器(3)的滤芯采用线绕蜂房式聚丙烯纤维-聚丙烯骨架材料。

6.根据权利要求1所述的一体化矿井水深度处理装置，其特征在于，所述动态膜滤器(4)中的动态膜选用过滤微滤粒径大于膜孔孔径的滤饼层过滤型动态膜。

7.根据权利要求1所述的一体化矿井水深度处理装置，其特征在于，所述超滤膜单元(5)为内压式膜组件。