CN111186941B - 基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，包括：加药单元、颗粒去除单元、曝气调节沉淀池、高密沉淀池、互冲洗过滤器、中水池、超滤单元、反渗透单元、化学清洗箱、污泥浓缩池和板框压滤机。本发明通过在加药单元中设置加药控制器，能够根据各单元中实际的药液浓度及混合溶液色度实时调整加药量，从而有效防止系统中矿井污水浓度突变对指定单元造成的损害，提高了系统对突变浓度的矿井污水的处理效率。同时，本发明通过设置多个矿井污水处理单元和矿井污水处理池，能够依次去除矿井污水中的杂质，进一步提高了所述系统对矿井污水的处理效率。

Description

基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统。

背景技术

矿井污水就是矿区所采煤层及开拓巷道附近的地下水，有时会因地表裂隙而渗入部分地表水。我国煤炭以地下开采为主，为了确保井下安全生产，必须排出大量的矿井污水，直接排放不仅浪费宝贵的水资源，而且也污染了环境。水资源的严重不足，已影响到我国煤炭工业的进一步发展。因此对矿井污水进行处理并加以利用，既可防止水资源流失，避免对水环境造成污染，又可以缓解矿区供水不足的局面，对于促进我国煤炭工业可持续发展具有重要战略意义。

传统矿井污水处理利用方法，是将矿井污水由井下水仓排出，收集到地面上的调节池，采用传统的水处理技术，如沉淀、过滤和膜处理等，达到复用水质要求后，部分在地面利用，部分再返回到井下利用。该处理过程存在基建投资大、矿井污水提升运行费用高、占地面积大等缺点。

因此，为了降低水处理成本，将矿井污水在井下直接处理利用，处理后直接作为井下生产用水，不仅节省了基本投资和电费等，而且避免了矿井污水在地面处理造成的环境污染问题，经济、环境和社会效益显著。

然而，由于矿井污水的成分复杂，经常会出现污水瞬时浓度超过正常情况下浓度的情况，当污水浓度突然超过前置设备处理量时候，共浓度污水直接排入主处理系统，会直接导致主处理系统大量减寿性磨损或者直接损坏。部分系统即使自带保护系统也只能通过报警这种方法来提醒使用者，起不到任何实际作用。

发明内容

为此，本发明提供一种基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，用以克服现有技术中无法自动应对系统内矿井污水浓度变化导致系统处理效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，包括：

加药单元，其内设有多个加药罐和各加药罐相连的加药控制器，加药控制器内部预存有预设浓度Q₀和预设色度P₀；各加药罐分别与指定的设备相连，用以将加药罐内药液输送至指定设备内；加药单元会实时检测指定管路内的药液浓度以及指定设备内矿井污水色度，加药单元会将检测结果与其内部预存的预设浓度及预设色度进行对比、根据对比结果调节对应加药罐的加药量并在调节加药量后进行重复检测和调节直至管路内药液浓度和设备内矿井污水色度达到预设值；

颗粒去除单元，用以去除矿井污水中不可溶颗粒物；

曝气调节沉淀池，其与所述颗粒去除单元相连，用以调节井下煤泥水水量、沉淀部分悬浮物、并对颗粒去除单元输出的矿井污水进行曝气氧化；

高密沉淀池，其与所述曝气调节沉淀池相连，用以进一步去除矿井污水中绝大部分悬浮物；

互冲洗过滤器，其与所述高密沉淀池相连，用以去除高密沉淀池出水中的细小悬浮物、胶体和金属离子；

中水池，其与所述互冲洗过滤器相连，用以储存互冲洗过滤器输出的清水；当中水池储水时，部分清水输出系统以进行回用；

超滤单元，其与所述中水池相连，用以对中水池输出清水进行深度处理预处理；

反渗透单元，其与所述超滤单元相连，用以对超滤单元出水进行深度处理；

化学清洗箱，其设置在所述反渗透单元和所述超滤单元之间，用以将反渗透单元中层污水回流至超滤单元；当反渗透单元对矿井污水进行处理后，将混合污水输送至化学清洗箱，化学清洗箱在对污水添加指定药剂后将污水输送回超滤单元；

污泥浓缩池，其分别与颗粒去除单元、曝气调节沉淀池和高密沉淀池相连，用以浓缩污泥；当污泥输送至污泥浓缩池时，污泥浓缩池对污泥进行浓缩并在浓缩后将上层清液回流至所述曝气调节沉淀池，输出底部的浓缩污泥；

板框压滤机，其与所述污泥浓缩池相连，用以对污泥浓缩池输出的浓缩污泥进行压滤以去除污泥中的水分；板框压滤机对浓缩污泥进行压滤时，将滤出的水回流至所述曝气调节沉淀池，将压滤后的干燥残渣装车输出系统。

进一步地，所述颗粒去除单元包括多个并联的竖流沉淀池，用以去除水中粒径大于等于0.5mm的颗粒；当矿井污水进入颗粒去除单元时，颗粒去除单元去除水中粒径大于等于0.5mm的颗粒，并对矿井污水进行沉淀，颗粒去除单元将上层清液输送至下一设备并将底层颗粒输送至污泥浓缩池。

进一步地，所述加药单元中的加药罐包括：

PAC罐，其与所述高密沉淀池相连，用以向高密沉淀池输送PAC；

PAM高密罐，其与所述高密沉淀池相连，用以向高密沉淀池输送PAM；

PAM污泥罐，其与所述污泥浓缩池相连，用以向污泥浓缩池输送PAM；

次氯酸钠罐，其与所述超滤单元相连，用以向超滤单元输送次氯酸钠；

消毒罐，其与所述超滤单元相连，用以向超滤单元输送消毒剂；

还原罐，其与所述反渗透单元相连，用以向反渗透单元输送还原剂；

阻垢罐，其与所述反渗透单元相连，用以向反渗透单元输送阻垢剂；

盐酸罐，其分别与所述超滤单元和反渗透单元中的指定位置相连，用以分别向超滤单元和反渗透单元中的指定位置输送盐酸；

氢氧化钠罐，其分别与所述超滤单元和反渗透单元的指定位置相连，用以分别向超滤单元和反渗透单元中的指定位置送氢氧化钠。

进一步地，所述加药控制器内设有计时器，用以统计系统运行时间；加药控制器外接有多个色度检测器，各色度检测器分别设置在与各加药罐相连的水池中，用以分别检测各水池内混合溶液色度；加药控制器还外接有多个阀门，各阀门分别与各所述加药罐出药管路相连，用以控制各加药罐的出药量。

进一步地，所述加药控制器内预存有预设色度P₀、与P₀对应的第一阀门预设开度K₁₀和预设运行时间T₀，其中，P₀为预设色度矩阵P₀（P_p0，P_ma0，P_mb0，P_c0，P_d0，P_h0，P_z0），其中，P_p0为与PAC罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_ma0为与PAM高密罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_mb0为与PAM污泥罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_c0为与次氯酸钠罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_d0为与消毒罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_h0为与还原罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_z0为与阻垢罐相连的水池内混合溶液的预设色度；K₀为阀门预设开度矩阵K₀（K_p0，K_ma0，K_mb0，K_c0，K_d0，K_h0，K_z0），其中，K_p0为PAC罐控制阀门的预设开度值，K_ma0为PAM高密罐控制阀门的预设开度值，K_mb0为PAM污泥罐控制阀门的预设开度值，K_c0为次氯酸钠罐控制阀门的预设开度值，K_d0为消毒罐控制阀门的预设开度值，K_h0为还原罐，K_z0为阻垢罐控制阀门的预设开度值；

当系统运行时，加药控制器按照K_p0，K_ma0，K_mb0，K_c0，K_d0，K_h0，K_z0的顺序依次调节各加药罐控制阀门的开度并在调节完成后控制计时器记录系统运行时间T，当T等于T₀时，各色度检测器分别对对应水池内混合溶液的色度进行检测，加药控制器根据检测到的实际药液色度P（P_p，P_ma，P_mb，P_c，P_d，P_h，P_z），其中P_p，P_ma，P_mb，P_c，P_d，P_h，P_z分别为对应与各加药罐相连的水池内实际药液色度，将P中的各项数值P_α（α=p，ma，mb，c，d，h，z）依次与P₀中对应数值P_α0进行比较：当P_α小于P_α0时，加药控制器减小对应控制阀门的开度K_α；当P_α大于P_α0时，加药控制器增加对应控制阀门的开度K_α；当P_α等于P_α0时，控制阀门开度K_α不变。

进一步地，所述超滤单元中还设有超滤清洗水箱，用以对超滤单元输出的产水和/或浓水进行清洗回流；当超滤单元输出产水和/或浓水后，盐酸罐和氢氧化钠罐分别将指定量的盐酸和氢氧化钠输送至超滤清洗水箱以对产水和/或浓水的酸碱度进行调节，调节完成后超滤清洗水箱将调节后产水和/或浓水回流至超滤单元；

所述反渗透单元中还设有反渗透清洗水箱，用以对反渗透单元输出的产水和/或浓水进行清洗回流；当反渗透单元输出产水和/或浓水后，盐酸罐和氢氧化钠罐分别将指定量的盐酸和氢氧化钠输送至反渗透清洗水箱以对产水和/或浓水的酸碱度进行调节，调节完成后反渗透清洗水箱将调节后产水和/或浓水回流至反渗透单元。

进一步地，所述超滤单元还设有超滤产水池，超滤产水池与超滤单元之间设有回流管；超滤单元对矿井污水完成超滤时，盐酸罐将盐酸输送至超滤单元出水管道，盐酸与产水混合后进入超滤产水池，超滤产水池将部分产水输送至回流管道，盐酸罐、氢氧化钠罐和次氯酸钠罐分别将指定量的盐酸、氢氧化钠和次氯酸钠输送至回流管中，产水与盐酸、氢氧化钠和次氯酸钠混合后回流至超滤单元；

所述反渗透单元还设有反渗透产水池和反渗透浓水池；反渗透单元对矿井污水处理完成后，将清水输送至反渗透产水池、将浓水输送至反渗透浓水池、抽取部分清水和浓水混合成混合污水后输送至化学清洗箱；氢氧化钠罐将指定量的氢氧化钠输送至反渗透产水池进水管道，清水与氢氧化钠混合后进入反渗透产水池。

进一步地，所述加药控制器还外接有多个色度检测器，各色度检测器分别设置在超滤清洗水箱、反渗透清洗水箱、超滤产水池进水管道、超滤产水池回流管道和反渗透产水池进水管道中，用以检测指定位置中水流的色度值；加药控制器还分别在盐酸罐和氢氧化钠罐输送至指定位置的管道中设置阀门，用以调节各指定位置的pH值。

进一步地，所述加药控制器还预存有预设浓度值Q₀（L_a0，L_b0，L_c0，F_a0，F_b0）和与Q₀对应的第二预设阀门开度K₂₀（K_La0，K_Lb0，K_Lc0，K_Fa0，K_Fb0），其中，在Q₀中，L_a0为超滤清洗水箱中混合溶液的浓度值、L_b0为超滤产水池进水管道中混合溶液的浓度值、L_c0为超滤产水池回流管道中混合溶液的浓度值、F_a0为反渗透清洗水箱中混合溶液的浓度值、F_b0为反渗透产水池进水管道中混合溶液的浓度值，在K₂₀中，K_La0为超滤清洗水箱进水管道阀门的预设开度值，K_Lb0为超滤产水池进水管道阀门的预设开度值，K_Lc0为超滤产水池回流管道阀门的预设开度值，K_Fa0为反渗透清洗水箱进水管道阀门的预设开度值，K_Fb0为反渗透产水池进水管道阀门的预设开度值；

当系统运行时，加药控制器按照K_La0，K_Lb0，K_Lc0，K_Fa0，K_Fb0的顺序依次调节各阀门的开度并在调节完成后检测各指定位置的浓度值P（L_a，L_b，L_c，F_a，F_b），其中L_a，L_b，L_c，F_a，F_b分别为各指定位置的实际浓度值，将P中的各项数值β（β=L_a，L_b，L_c，F_a，F_b）依次与P0中对应的数值β₀（β₀₌L_a0，L_b0，L_c0，F_a0，F_b0）进行比较：当β小于β₀时，增加K_β的开度；当β大于β₀时，减小K_β的开度；当β等于β₀时，各阀门开度不变。

进一步地，所述高密沉淀池还设有高密产水池，当高密沉淀池分别接收指定量的矿井污水、PAM和PAC后，高密沉淀池对矿井污水进行沉淀，在沉淀完成时将上层清水输送至高密产水池。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过在加药单元中设置加药控制器，能够根据各单元中实际的药液浓度及混合溶液色度实时调整加药量，从而有效防止系统中矿井污水浓度突变对指定单元造成的损害，提高了系统对突变浓度的矿井污水的处理效率。同时，本发明通过设置多个矿井污水处理单元和矿井污水处理池，能够依次去除矿井污水中的杂质，进一步提高了所述系统对矿井污水的处理效率。

尤其，本发明在调节过程中，按照K_p0，K_ma0，K_mb0，K_c0，K_d0，K_h0，K_z0以及K_La0，K_Lb0，K_Lc0，K_Fa0，K_Fb0的顺序依次调节各加药罐控制阀门及各加药罐与指定设备或管路间连接管路阀门的开度，这样在调节过程中，能够保证将前一单元中矿井污水处理完成后再输送至后一单元，避免后续增加量对前序增加量的影响，前续增加量在充分达到该段药量所能达到的最佳效果后，后续增加药量根据前续增加药量的变化而相应的调整增加药量，以使各部分药量使用达到最佳效果，从而提高了所述系统对矿井污水的处理效率。

进一步地，所述加药控制器按照指定顺序依次调节各阀门，通过按顺序调节各阀门的开度，能够保证将前一单元中矿井污水处理完成后再输送至后一单元，从而防止矿井污水中未处理杂质流入下一单元，提高了所述系统对矿井污水的处理效率。

进一步地，所述颗粒去除单元包括多个颗粒去除单元，用以去除矿井污水中粒径大于等于0.5mm的颗粒，能够有效防止颗粒堵塞管道，从而进一步提高所述系统的矿井污水处理效率。

进一步地，所述加药单元中设有多个加药罐，各加药罐分别与指定的矿井污水处理单元和/或矿井污水处理池相连，通过向指定设备添加对应的药剂，能够有效去除矿井污水中的可溶性杂质，从而提高本发明所述系统对矿井污水的处理效率。

进一步地，本发明所述加药控制器内还设有计时器和色度检测器，通过对指定水池内溶液色度进行实时检测，以使加药控制器根据检测到的色度进行精准加药，进一步提高了所述系统对矿井污水的处理效率。

尤其，在各加药管路上还设有阀门，通过对阀门的预设开度进行设置并在系统运行中对阀门进行调整，从而精确控制加药量，在提高系统对矿井污水的处理效率的同时，能够避免过度加药，节约了成本。

进一步地，所述加药控制器中还设有浓度检测器，通过对管路中矿井污水的浓度进行检测从而精准控制加药量以精确调节矿井污水内药液浓度，防止矿井污水对管路或设备造成腐蚀，提高了所述系统的使用寿命。

附图说明

图1为本发明所述基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统的工艺流程图；

图2为本发明所述高密沉淀池的管路示意图；

图3为本发明所述超滤产水池的管路示意图；

图4为本发明所述反渗透单元的管路示意图；

图5为本发明所述反渗透产水池和反渗透浓水池的管路示意图；

图6为本发明所述超滤清洗水箱和反渗透清洗水箱的管路示意图；

图7为本发明所述板框压滤机的管路示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明所述矿井水下水处理系统的工艺流程图，包括：加药单元（图中未画出）、颗粒去除单元、曝气调节沉淀池、高密沉淀池、互冲洗过滤器、中水池、超滤单元、反渗透单元、化学清洗箱、污泥浓缩池和板框压滤机。其中，所述颗粒去除单元用以去除矿井污水中的不可溶颗粒物。所述曝气调节沉淀池与所述颗粒去除单元相连，用以对颗粒去除单元输出的矿井污水进行曝气沉淀。所述高密沉淀池与所述曝气调节沉淀池相连，用以进一步去除矿井污水中绝大部分悬浮物以实现泥水分离。所述互冲洗过滤器与所述高密沉淀池相连，用以去除高密沉淀池出水中的细小悬浮物、胶体和金属离子。所述中水池与所述互冲洗过滤器相连，用以储存互冲洗过滤器输出的清水。所述超滤单元与所述中水池相连，用以对中水池输出清水进行深度处理预处理。所述反渗透单元与所述超滤单元相连，用以对超滤单元出水进行深度处理。所述化学清洗箱设置在所述反渗透单元和所述超滤单元之间，用以将反渗透单元中层污水回流至超滤单元。所述污泥浓缩池分别与颗粒去除单元、曝气调节沉淀池和高密沉淀池相连，用以浓缩污泥。所述板框压滤机与所述污泥浓缩池相连，用以对污泥浓缩池输出的浓缩污泥进行压滤以去除污泥中的水分。

当所述基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统运行时，所述系统将煤泥水和采空区水源混合并输送至所述颗粒去除单元，颗粒去除单元去除矿井污水中的不可溶颗粒，将不可溶颗粒输送至所述污泥浓缩池并将处理后矿井污水输送至曝气调节沉淀池；所述曝气调节沉淀池对矿井污水进行曝气沉淀处理，在沉淀后将上层污水输送至所述高密沉淀池并将下层沉淀输送至所述污泥浓缩池；所述高密沉淀池对矿井污水中的悬浮物进行进一步去除，将悬浮物沉淀后输送至污泥浓缩池并将上层污水输送至所述互冲吸过滤器；互冲洗过滤器对水中的细小悬浮物、胶体和金属离子进行去除并将处理后矿井污水输送至所述中水池；中水池储存清水，将部分清水输出系统以回用并将生于清水输送至超滤单元；超滤单元对水进行深度处理预处理，并在处理后将水输送至反渗透单元；反渗透单元对矿井污水进行深度处理，处理后将清水输出系统并将污水回流至所述化学清洗箱；化学清洗箱对污水进行调节后将污水回流至超滤单元；

当污泥浓缩池接收到污泥后，对污泥进行浓缩，并将浓缩后污泥输送至所述板框压滤机，板框压滤机对污泥进行压滤后去除污泥内水分并将污泥装车以输出系统。

具体而言，所述颗粒去除单元为多个并联的竖流沉淀池，用以接收矿井污水并去除水中粒径大于等于0.5mm的颗粒；当矿井污水进入颗粒去除单元时，颗粒去除单元去除水中粒径大于等于0.5mm的颗粒并开始沉淀矿井污水，颗粒去除单元将上层清液输送至下一设备并将底层颗粒输出至污泥浓缩单元。

具体而言，所述加药单元包括加药控制器（图中未画出）和多个分别与加药控制器相连的加药罐（图中未画出），各加药罐还分别与指定的设备相连，用以将加药罐内药液输送至指定设备内。

具体而言，所述加药罐包括：

PAC罐，其与所述高密沉淀池相连，用以向高密沉淀池输送PAC；

PAM高密罐，其与所述高密沉淀池相连，用以向高密沉淀池输送PAM；

PAM污泥罐，其与所述污泥浓缩池相连，用以向污泥浓缩池输送PAM；

次氯酸钠罐，其与所述超滤单元相连，用以向超滤单元输送次氯酸钠；

消毒罐，其与所述超滤单元相连，用以向超滤单元输送消毒剂；

还原罐，其与所述反渗透单元相连，用以向反渗透单元输送还原剂；

阻垢罐，其与所述反渗透单元相连，用以向反渗透单元输送阻垢剂；

盐酸罐，其分别与所述超滤单元和反渗透单元中的指定位置相连，用以分别向超滤单元和反渗透单元中的指定位置输送盐酸；

氢氧化钠罐，其分别与所述超滤单元和反渗透单元的指定位置相连，用以分别向超滤单元和反渗透单元中的指定位置送氢氧化钠。

具体而言，所述高密沉淀池还设有高密产水池，当高密沉淀池分别接收指定量的矿井污水、PAM和PAC后，高密沉淀池对矿井污水进行沉淀，在沉淀完成时将上层清水输送至高密产水池，高密产水池会储存和输送高密沉淀池输出的上层清水。

具体而言，所述超滤单元中还设有超滤清洗水箱，用以对超滤单元输出的产水和/或浓水进行清洗回流；当超滤单元输出产水和/或浓水后，盐酸罐和氢氧化钠罐分别将指定量的盐酸和氢氧化钠输送至超滤清洗水箱以对产水和/或浓水的酸碱度进行调节，调节完成后超滤清洗水箱将调节后产水和/或浓水回流至超滤单元。

所述超滤单元还设有超滤产水池，超滤产水池与超滤单元之间设有回流管；超滤单元对矿井污水完成超滤时，盐酸罐将盐酸输送至超滤单元出水管道，盐酸与产水混合后进入超滤产水池，超滤产水池将部分产水输送至回流管道，盐酸罐、氢氧化钠罐和次氯酸钠罐分别将指定量的盐酸、氢氧化钠和次氯酸钠输送至回流管中，产水与盐酸、氢氧化钠和次氯酸钠混合后回流至超滤单元。

具体而言，所述反渗透单元中还设有反渗透清洗水箱，用以对反渗透单元输出的产水和/或浓水进行清洗回流；当反渗透单元输出产水和/或浓水后，盐酸罐和氢氧化钠罐分别将指定量的盐酸和氢氧化钠输送至反渗透清洗水箱以对产水和/或浓水的酸碱度进行调节，调节完成后反渗透清洗水箱将调节后产水和/或浓水回流至反渗透单元。

所述反渗透单元还设有反渗透产水池和反渗透浓水池；反渗透单元对矿井污水处理完成后，将清水输送至反渗透产水池、将浓水输送至反渗透浓水池、抽取部分清水和浓水混合成混合污水后输送至化学清洗箱；氢氧化钠罐将指定量的氢氧化钠输送至反渗透产水池进水管道，清水与氢氧化钠混合后进入反渗透产水池。

具体而言，所述加药控制器内设有计时器，用以统计系统运行时间；加药控制器外接有多个流量检测器，各流量检测器分别设置在各加药罐的加药管路中，用以分别检测各加药罐的出药流量；加药控制器还外接有多个阀门，各阀门分别与各所述加药罐出药管路相连，用以控制各加药罐的出药量。

所述加药控制器内预存有预设色度P₀、与P₀对应的第一阀门预设开度K₁₀和预设运行时间T₀，其中，P₀为预设色度矩阵P₀（P_p0，P_ma0，P_mb0，P_c0，P_d0，P_h0，P_z0），其中，P_p0为与PAC罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_ma0为与PAM高密罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_mb0为与PAM污泥罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_c0为与次氯酸钠罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_d0为与消毒罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_h0为与还原罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_z0为与阻垢罐相连的水池内混合溶液的预设色度；K₀为阀门预设开度矩阵K₀（K_p0，K_ma0，K_mb0，K_c0，K_d0，K_h0，K_z0），其中，K_p0为PAC罐控制阀门的预设开度值，K_ma0为PAM高密罐控制阀门的预设开度值，K_mb0为PAM污泥罐控制阀门的预设开度值，K_c0为次氯酸钠罐控制阀门的预设开度值，K_d0为消毒罐控制阀门的预设开度值，K_h0为还原罐，K_z0为阻垢罐控制阀门的预设开度值；

当系统运行时，加药控制器按照K_p0，K_ma0，K_mb0，K_c0，K_d0，K_h0，K_z0的顺序依次调节各加药罐控制阀门的开度并在调节完成后控制计时器记录系统运行时间T，当T等于T₀时，各色度检测器分别对对应水池内混合溶液的色度进行检测，加药控制器根据检测到的实际药液色度P（P_p，P_ma，P_mb，P_c，P_d，P_h，P_z），其中P_p，P_ma，P_mb，P_c，P_d，P_h，P_z分别为对应与各加药罐相连的水池内实际药液色度，将P中的各项数值P_α（α=p，ma，mb，c，d，h，z）依次与P₀中对应数值P_α0进行比较：当P_α小于P_α0时，加药控制器减小对应控制阀门的开度K_α；当P_α大于P_α0时，加药控制器增加对应控制阀门的开度K_α；当P_α等于P_α0时，控制阀门开度K_α不变。

具体而言，所述加药控制器还预存有预设浓度值Q₀（L_a0，L_b0，L_c0，F_a0，F_b0）和与Q₀对应的第二预设阀门开度K₂₀（K_La0，K_Lb0，K_Lc0，K_Fa0，K_Fb0），其中，在Q₀中，L_a0为超滤清洗水箱中混合溶液的浓度值、L_b0为超滤产水池进水管道中混合溶液的浓度值、L_c0为超滤产水池回流管道中混合溶液的浓度值、F_a0为反渗透清洗水箱中混合溶液的浓度值、F_b0为反渗透产水池进水管道中混合溶液的浓度值，在K₂₀中，K_La0为超滤清洗水箱进水管道阀门的预设开度值，K_Lb0为超滤产水池进水管道阀门的预设开度值，K_Lc0为超滤产水池回流管道阀门的预设开度值，K_Fa0为反渗透清洗水箱进水管道阀门的预设开度值，K_Fb0为反渗透产水池进水管道阀门的预设开度值；

当系统运行时，加药控制器按照K_La0，K_Lb0，K_Lc0，K_Fa0，K_Fb0的顺序依次调节各阀门的开度并在调节完成后检测各指定位置的浓度值P（L_a，L_b，L_c，F_a，F_b），其中L_a，L_b，L_c，F_a，F_b分别为各指定位置的实际浓度值，将P中的各项数值β（β=L_a，L_b，L_c，F_a，F_b）依次与P0中对应的数值β₀（β₀₌L_a0，L_b0，L_c0，F_a0，F_b0）进行比较：当β小于β₀时，增加K_β的开度；当β大于β₀时，减小K_β的开度；当β等于β₀时，各阀门开度不变。

请参阅图2所示，其为本发明所述高密沉淀池的管路示意图；所述高密沉淀池内设有隔板，将高密沉淀池分为左中右三部分，其中左部和中部内均设有搅拌桨，用以将矿井污水与指定药剂混合，右部设有污泥收集浆，用以将矿井污水中的污泥收集至高密沉淀池右部分底部。

当所述调节沉淀池将矿井污水输送至高密沉淀池时，矿井污水进入高密沉淀池左部分，此时PAC罐向高密沉淀池左部输送PAC，矿井污水与PAC混合并发生反应后，通过左部搅拌桨进入中部，此时PAM高密罐将PAM输送至高密沉淀池中部，矿井污水与PAM混合并反应后，通过中部搅拌桨进入右部，高密沉淀池右部内的污泥收集浆刮取矿井污水中的污泥并将污泥收集在高密沉淀池右部分底部。高密沉淀池右部上层矿井污水溢出并流动至所述高密产水池；高密沉淀池右部地层污泥会被高密排泥泵输送至所述污泥浓缩池，在输送污泥时，部分污泥会回流至高密沉淀池。

请参阅图3所示，其为本发明所述超滤产水池的管路示意图。当所述超滤单元将产水输送至超滤产水池时，盐酸罐会将指定量的盐酸输送至超滤产水管路中，产水与盐酸混合后进入超滤产水池，超滤产水池会储存产水并通过反渗透进水泵将产水输送至所述反渗透单元。超滤产水池还会将部分储水回流至所述超滤单元，当储水回流至所述超滤单元时，盐酸罐、氢氧化钠罐和次氯酸钠罐会分别将盐酸、氢氧化钠和次氯酸钠输送至回流管道中，盐酸、氢氧化钠和次氯酸钠与回流管中的水混合后回流至所述超滤单元。

请参阅图4所示，其为本发明所述反渗透单元的管路示意图。当超滤产水池将储水输送至超滤单元时，阻垢剂罐和还原剂罐会分别将阻垢剂和还原剂输送至进水管路中，储水与阻垢剂和还原剂混合后进入反渗透单元，混合后的矿井污水在进行一次处理后，与所述化学清洗箱输送的回流水混合并在混合后进行二次处理，处理完成后，反渗透单元将上层清水输送至所述反渗透产水池、将下层浓水输送至所述反渗透浓水池，将中层的混合溶液输送至所述化学清洗水箱。

请参阅图5所示，其为本发明所述反渗透产水池和反渗透浓水池的管路示意图，所述反渗透产水池出水管路与清水恒压供水单元相连，所述反渗透浓水池出水管路与反渗透浓水提升单元相连。

当反渗透单元将产水输送至反渗透产水池时，氢氧化钠罐会将氢氧化钠输送至反渗透产水管道中，产水与氢氧化钠在产水管路中混合并在混合后进入反渗透产水池，反渗透产水池会将产水输送至清水恒压供水单元，清水恒压供水单元对产水进行处理后将产水输出系统以输送至清水回用点。

当反渗透单元将浓水输送至所述反渗透浓水池后，反渗透浓水池将浓水输送至反渗透浓水提升单元，反渗透浓水提升单元对浓水进行处理后将产水输出系统以输送至清水回用点。

请参阅图6所示，其为本发明所述超滤清洗水箱和反渗透清洗水箱的管路示意图。当超滤单元对矿井污水处理完成时，超滤单元会将部分产水或浓水输送至超滤清洗水箱，此时，盐酸罐和氢氧化钠罐会分别将盐酸和氢氧化钠输送至超滤清洗水箱以调节产水或浓水的pH，产水或浓水与盐酸和氢氧化钠混合后，超滤清洗水箱将混合溶液回流至所述超滤单元。

当反渗透单元对矿井污水处理完成时，反渗透单元会将部分产水或浓水输送至反渗透清洗水箱，此时，盐酸罐和氢氧化钠罐会分别将盐酸和氢氧化钠输送至超滤清洗水箱以调节产水或浓水的pH，产水或浓水与盐酸和氢氧化钠混合后，反渗透清洗水箱将混合溶液回流至所述反渗透单元。

请参阅图7所示，其为本发明所述板框压滤机的管路示意图。当所述污泥浓缩池将污泥水输送至板框压滤机时，PAM污泥罐会将PAM输送至污泥水输送管路中，污泥水与PAM在管路内混合后进入板框压滤机，板框压滤机对混合后污泥水进行压滤以排出污泥中的水分，压滤完成后，板框压滤机将压滤出的水输送至曝气调节沉淀池，将污泥残渣装车以输出系统。

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

当系统运行时，加药控制器按照K_p0，K_ma0，K_mb0，K_c0，K_d0，K_h0，K_z0的顺序依次调节各加药罐控制阀门的开度并在调节完成后控制计时器记录系统运行时间T，当T等于T₀时，各色度检测器分别对对应水池内混合溶液的色度进行检测，加药控制器根据检测到的实际药液色度Q（Q_p，Q_ma，Q_mb，Q_c，Q_d，Q_h，Q_z），其中Q_p，Q_ma，Q_mb，Q_c，Q_d，Q_h，Q_z分别为对应与各加药罐相连的水池内实际药液色度，将Q中的各项数值Q_α（α=p，ma，mb，c，d，h，z）依次与Q₀中对应数值Q_α0进行比较

将p带入α，即α=p，此时Q_α=Q_p，Q_α0=Q_p0，将Q_p与Q_p0进行比较，比较结果为，Q_p＜Q_p0，此时加药控制器增加PAC罐控制阀门开度K_p。

将ma带入α，即α=ma，此时Q_α=Q_ma，Q_α0=Q_ma0，将Q_ma与Q_ma0进行比较，比较结果为，Q_ma＞Q_ma0，此时加药控制器减小PAM高密罐控制阀门开度K_ma。

将mb带入α，即α=mb，此时Q_α=Q_mb，Q_α0=Q_mb0，将Q_mb与Q_mb0进行比较，比较结果为，Q_mb＝Q_mb，此时PAM污泥罐控制阀门开度K_mb不变。

在上述对比和调节完成后，再依次将c，d，h，z分别带入α，依次对比Q_c和Q_c0、Q_d和Q_d0、Q_h和Q_h0以及Q_z和Q_z0，并根据结果依次调节各控制阀门的开度值K_c，K_d，K_h，K_z。

调节完成后重复检测、对比和调节，直至Q_p＝Q_p0、Q_ma＝Q_ma0、Q_mb＝Q_mb0、Q_c＝Q_c0、Q_d＝Q_d0、Q_h＝Q_h0、Q_z＝Q_z0。

实施例二

当系统运行时，加药控制器按照K_La0，K_Lb0，K_Lc0，K_Fa0，K_Fb0的顺序依次调节各阀门的开度并在调节完成后检测各指定位置的浓度值P（L_a，L_b，L_c，F_a，F_b），其中L_a，L_b，L_c，F_a，F_b分别为各指定位置的实际浓度值，将P中的各项数值β（β=L_a，L_b，L_c，F_a，F_b）依次与P0中对应的数值β₀（β₀₌L_a0，L_b0，L_c0，F_a0，F_b0）进行比较

将L_a带入β，即β=L_a，此时β₀=L_a0，将L_a与L_a0进行比较，比较结果为，L_a＞L_a0，此时加药控制器减小超滤清洗水箱进水管道阀门开度值K_La。

将L_b带入β，即β=L_b，此时β₀=L_b0，将L_b与L_b0进行比较，比较结果为，L_b=L_b0，此时超滤产水池进水管道阀门的开度值K_Lb不变。

将L_c带入β，即β=L_c，此时β₀=L_c0，此时将β₀与L_c0进行比较，比较结果为，L_c＜L_c0，此时加药控制器增加超滤产水池回流管道阀门的开度值K_Lc。

在上述对比和调节完成后，再依次将F_a和F_b依次代入β，依次对比F_a和F_a0、F_b和F_b0，并根据结果依次调节反渗透清洗水箱进水管道阀门的开度值K_Fa和反渗透产水池进水管道阀门的开度值K_Fb。

调节完成后重复检测、对比和调节，直至L_a=L_a0、L_b=L_b0、L_c=L_c0、F_a=F_a0、F_b=F_b0。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，其特征在于，包括：

加药单元，其内设有多个加药罐和各加药罐相连的加药控制器，加药控制器内部预存有预设浓度Q₀和预设色度P₀；各加药罐分别与指定设备相连，用以将加药罐内药液输送至指定设备内；加药单元会实时检测指定管路内的药液浓度以及指定设备内矿井污水色度，加药单元会将检测结果与其内部预存的预设浓度及预设色度进行对比、根据对比结果调节对应加药罐的加药量并在调节加药量后进行重复检测和调节直至管路内药液浓度和设备内矿井污水色度达到预设值；

颗粒去除单元，用以去除矿井污水中不可溶颗粒物；

曝气调节沉淀池，其与所述颗粒去除单元相连，用以调节井下煤泥水水量、沉淀部分悬浮物、并对颗粒去除单元输出的矿井污水进行曝气氧化；

高密沉淀池，其与所述曝气调节沉淀池相连，用以进一步去除矿井污水中绝大部分悬浮物；

互冲洗过滤器，其与所述高密沉淀池相连，用以去除高密沉淀池出水中的细小悬浮物、胶体和金属离子；

中水池，其与所述互冲洗过滤器相连，用以储存互冲洗过滤器输出的清水；当中水池储水时，部分清水输出系统以进行回用；

超滤单元，其与所述中水池相连，用以对中水池输出清水进行深度处理预处理；

反渗透单元，其与所述超滤单元相连，用以对超滤单元出水进行深度处理；

化学清洗箱，其设置在所述反渗透单元和所述超滤单元之间，用以将反渗透单元中层污水回流至超滤单元；当反渗透单元对矿井污水进行处理后，将混合污水输送至化学清洗箱，化学清洗箱在对污水添加盐酸和/或氢氧化钠后将污水输送回超滤单元；

污泥浓缩池，其分别与颗粒去除单元、曝气调节沉淀池和高密沉淀池相连，用以浓缩污泥；当污泥输送至污泥浓缩池时，污泥浓缩池对污泥进行浓缩并在浓缩后将上层清液回流至所述曝气调节沉淀池，输出底部的浓缩污泥；

板框压滤机，其与所述污泥浓缩池相连，用以对污泥浓缩池输出的浓缩污泥进行压滤以去除污泥中的水分；板框压滤机对浓缩污泥进行压滤时，将滤出的水回流至所述曝气调节沉淀池，将压滤后的干燥残渣装车输出系统；

其中，所述加药单元中的加药罐及与其连接的指定设备包括：

PAC罐，其与所述高密沉淀池相连，用以向高密沉淀池输送PAC；

PAM高密罐，其与所述高密沉淀池相连，用以向高密沉淀池输送PAM；

PAM污泥罐，其与所述污泥浓缩池相连，用以向污泥浓缩池输送PAM；

次氯酸钠罐，其与所述超滤单元相连，用以向超滤单元输送次氯酸钠；

消毒罐，其与所述超滤单元相连，用以向超滤单元输送消毒剂；

还原罐，其与所述反渗透单元相连，用以向反渗透单元输送还原剂；

阻垢罐，其与所述反渗透单元相连，用以向反渗透单元输送阻垢剂；

盐酸罐，其分别与所述超滤单元和反渗透单元中的指定位置相连，用以分别向超滤单元和反渗透单元中的指定位置输送盐酸；

氢氧化钠罐，其分别与所述超滤单元和反渗透单元的指定位置相连，用以分别向超滤单元和反渗透单元中的指定位置送氢氧化钠。

2.根据权利要求1所述的基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，其特征在于，所述颗粒去除单元包括多个并联的竖流沉淀池，用以去除水中粒径大于等于0.5mm的颗粒；当矿井污水进入颗粒去除单元时，颗粒去除单元去除水中粒径大于等于0.5mm的颗粒，并对矿井污水进行沉淀，颗粒去除单元将上层清液输送至下一设备并将底层颗粒输送至污泥浓缩池。

3.根据权利要求1所述的基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，其特征在于，所述加药控制器内设有计时器，用以统计系统运行时间；加药控制器外接有多个色度检测器，各色度检测器分别设置在与各加药罐相连的水池中，用以分别检测各水池内混合溶液色度；加药控制器还外接有多个阀门，各阀门分别与各所述加药罐出药管路相连，用以控制各加药罐的出药量。

4.根据权利要求3所述的基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，其特征在于，所述加药控制器内预存有预设色度P₀、与P₀对应的第一阀门预设开度K₁₀和预设运行时间T₀，其中，P₀为预设色度矩阵P₀（P_p0，P_ma0，P_mb0，P_c0，P_d0，P_h0，P_z0），其中，P_p0为与PAC罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_ma0为与PAM高密罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_mb0为与PAM污泥罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_c0为与次氯酸钠罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_d0为与消毒罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_h0为与还原罐相连的水池内混合溶液的预设色度，P_z0为与阻垢罐相连的水池内混合溶液的预设色度；K₁₀为阀门预设开度矩阵K₁₀（K_p0，K_ma0，K_mb0，K_c0，K_d0，K_h0，K_z0），其中，K_p0为PAC罐控制阀门的预设开度值，K_ma0为PAM高密罐控制阀门的预设开度值，K_mb0为PAM污泥罐控制阀门的预设开度值，K_c0为次氯酸钠罐控制阀门的预设开度值，K_d0为消毒罐控制阀门的预设开度值，K_h0为还原罐控制阀门的预设开度值，K_z0为阻垢罐控制阀门的预设开度值；

当系统运行时，加药控制器按照K_p0，K_ma0，K_mb0，K_c0，K_d0，K_h0，K_z0的顺序依次调节各加药罐控制阀门的开度并在调节完成后控制计时器记录系统运行时间T，当T等于T₀时，各色度检测器分别对对应水池内混合溶液的色度进行检测，加药控制器根据检测到的实际药液色度P（P_p，P_ma，P_mb，P_c，P_d，P_h，P_z），其中P_p，P_ma，P_mb，P_c，P_d，P_h，P_z分别为对应与各加药罐相连的水池内实际药液色度，将P中的各项数值P_α（α=p，ma，mb，c，d，h，z）依次与P₀中对应数值P_α0进行比较：当P_α小于P_α0时，加药控制器减小对应控制阀门的开度K_α；当P_α大于P_α0时，加药控制器增加对应控制阀门的开度K_α；当P_α等于P_α0时，控制阀门开度K_α不变。

5.根据权利要求3所述的基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，其特征在于，所述超滤单元中还设有超滤清洗水箱，用以对超滤单元输出的产水和/或浓水进行清洗回流；当超滤单元输出产水和/或浓水后，盐酸罐和氢氧化钠罐分别将指定量的盐酸和氢氧化钠输送至超滤清洗水箱以对产水和/或浓水的酸碱度进行调节，调节完成后超滤清洗水箱将调节后产水和/或浓水回流至超滤单元；

所述反渗透单元中还设有反渗透清洗水箱，用以对反渗透单元输出的产水和/或浓水进行清洗回流；当反渗透单元输出产水和/或浓水后，盐酸罐和氢氧化钠罐分别将指定量的盐酸和氢氧化钠输送至反渗透清洗水箱以对产水和/或浓水的酸碱度进行调节，调节完成后反渗透清洗水箱将调节后产水和/或浓水回流至反渗透单元。

6.根据权利要求5所述的基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，其特征在于，所述超滤单元还设有超滤产水池，超滤产水池与超滤单元之间设有回流管；超滤单元对矿井污水完成超滤时，盐酸罐将盐酸输送至超滤单元出水管道，盐酸与产水混合后进入超滤产水池，超滤产水池将部分产水输送至回流管道，盐酸罐、氢氧化钠罐和次氯酸钠罐分别将指定量的盐酸、氢氧化钠和次氯酸钠输送至回流管中，产水与盐酸、氢氧化钠和次氯酸钠混合后回流至超滤单元；

所述反渗透单元还设有反渗透产水池和反渗透浓水池；反渗透单元对矿井污水处理完成后，将清水输送至反渗透产水池、将浓水输送至反渗透浓水池、抽取部分清水和浓水混合成混合污水后输送至化学清洗箱；氢氧化钠罐将指定量的氢氧化钠输送至反渗透产水池进水管道，清水与氢氧化钠混合后进入反渗透产水池。

7.根据权利要求6所述的基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，其特征在于，所述加药控制器还外接有多个色度检测器，各色度检测器分别设置在超滤清洗水箱、反渗透清洗水箱、超滤产水池进水管道、超滤产水池回流管道和反渗透产水池进水管道中，用以检测指定位置中水流的色度值；加药控制器还分别在盐酸罐和氢氧化钠罐输送至指定位置的管道中设置阀门，用以调节各指定位置的pH值。

8.根据权利要求7所述的基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，其特征在于，所述加药控制器还预存有预设浓度值Q₀（L_a0，L_b0，L_c0，F_a0，F_b0）和与Q₀对应的第二预设阀门开度K₂₀（K_La0，K_Lb0，K_Lc0，K_Fa0，K_Fb0），其中，在Q₀中，L_a0为超滤清洗水箱中混合溶液的浓度值、L_b0为超滤产水池进水管道中混合溶液的浓度值、L_c0为超滤产水池回流管道中混合溶液的浓度值、F_a0为反渗透清洗水箱中混合溶液的浓度值、F_b0为反渗透产水池进水管道中混合溶液的浓度值，在K₂₀中，K_La0为超滤清洗水箱进水管道阀门的预设开度值，K_Lb0为超滤产水池进水管道阀门的预设开度值，K_Lc0为超滤产水池回流管道阀门的预设开度值，K_Fa0为反渗透清洗水箱进水管道阀门的预设开度值，K_Fb0为反渗透产水池进水管道阀门的预设开度值；

当系统运行时，加药控制器按照K_La0，K_Lb0，K_Lc0，K_Fa0，K_Fb0的顺序依次调节各阀门的开度并在调节完成后检测各指定位置的浓度值Q₀（L_a，L_b，L_c，F_a，F_b），其中L_a，L_b，L_c，F_a，F_b分别为各指定位置的实际浓度值，将P中的各项数值β（β=L_a，L_b，L_c，F_a，F_b）依次与Q₀中对应的数值β₀（β₀₌L_a0，L_b0，L_c0，F_a0，F_b0）进行比较：当β小于β₀时，增加K_β的开度；当β大于β₀时，减小K_β的开度；当β等于β₀时，各阀门开度不变。

9.根据权利要求1所述的基于浓度和色度检测的矿井水井下污水处理系统，其特征在于，所述高密沉淀池还设有高密产水池，当高密沉淀池分别接收指定量的矿井污水、PAM和PAC后，高密沉淀池对矿井污水进行沉淀，在沉淀完成时将上层清水输送至高密产水池。

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