CN111217486A - 一种矿用井下水净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用井下水净化系统，包括：过滤器、混合器、沉淀罐，所述过滤器包括过滤罐体，过滤罐体内部为中空的过滤腔，所述过滤腔内部由上至下依次安装有第一过滤支撑环、过滤筒、过滤网、第二过滤支撑环，所述第一过滤支撑环、第二过滤支撑环分别固定在过滤腔内壁上，所述过滤筒两端分别固定在第一过滤支撑环、第二过滤支撑环上；所述过滤筒内部为中空的过滤内筒，过滤板内筒内安装有过滤兜；所述过滤筒底部与第一过滤出水管一端连通，所述过滤腔内、过滤网上方与第二过滤出水管一端连通，所述第一过滤出水管、第二过滤出水管另一端分别与汇合出水管连通，所述过滤腔位于过滤网下方的部分与过滤进水管一端连通。

Description

一种矿用井下水净化系统

技术领域

本发明涉及采矿技术、水处理技术，特别是涉及一种矿用井下水净化系统。

背景技术

在煤炭井下开采的过程中会产生大量的渗水、地下水，这些水由于地质环境、开采环境的影响，其含有大量的漂浮物、悬浮物，因此不能直接使用。目前常见的做法是将井下的水抽送地面，然后通过地面的水处理系统进行净化后使用。但是部分矿井深达上百米，抽水会产生大量的能耗以及管道布局。另外井下开采中还需要大量的水进行除尘、供割煤机使用，因此地面上净化的水又需要引回井下进行重复使用，一来一回不仅大大增加了设备购置、管道布局成本，而且能耗也相当大，造成煤炭开采成本持续偏高，严重侵蚀企业利润。

对此，申请人经过大量研究及实际测试后发现，如果能够将井下的水直接在井下进行净化使用，就能够有效避免上述问题。但是目前的井下废水由于地质、水质特点，其絮凝速度慢，因此一旦安装在井下势必造成需要较大的井下空间，严重影响开采进度以及井下支护，对此解决水絮凝速度成为井下废水处理的关键技术点。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种矿用井下水净化系统，其能够实现井下废水的快速絮凝沉淀。

为实现上述目的，本发明提供了一种矿用井下水净化系统，包括：

过滤器，用于过滤水中的大颗粒固体杂质；

混合器，用于将磁种、药剂与废水混合后输入沉淀罐内；

沉淀罐，用于使废水沉淀，获取上清液；

所述过滤器包括过滤罐体，过滤罐体内部为中空的过滤腔，所述过滤腔内部由上至下依次安装有第一过滤支撑环、过滤筒、过滤网、第二过滤支撑环，所述第一过滤支撑环、第二过滤支撑环分别固定在过滤腔内壁上，所述过滤筒两端分别固定在第一过滤支撑环、第二过滤支撑环上；所述过滤筒内部为中空的过滤内筒，过滤板内筒内安装有过滤兜；

所述过滤筒底部与第一过滤出水管一端连通，所述过滤腔内、过滤网上方与第二过滤出水管一端连通，所述第一过滤出水管、第二过滤出水管另一端分别与汇合出水管连通，所述过滤腔位于过滤网下方的部分与过滤进水管一端连通。

优选地，过滤兜的底部、过滤兜侧壁上设置有无数贯穿的过滤小孔，且过滤兜内侧为中空的过滤兜槽，所述过滤兜顶部还设置有过滤兜环。

优选地，所述汇合出水管还与节流阀的出口连通，节流阀的进口与药剂箱内部的药剂连通；所述汇合出水管与水泵的进口连通，水泵的出口与混合进水管连通，水泵将过滤腔、过滤内筒中的水、药剂箱内的药剂抽送至混合内腔中；

所述混合器包括混合罐，混合罐内部为中空的混合内腔，所述混合内腔的内壁上设置有往复凹槽，所述往复凹槽由两条旋向相反、首尾圆滑连通的螺旋凹槽构成；所述往复凹槽与混合滚珠卡合、可滑动装配，混合滚珠可球形滚动地安装在搅拌叶片环上，所述搅拌叶片环固定在搅拌叶片一端上，所述搅拌叶片另一端与搅拌套环装配固定，搅拌套环可轴向滑动不可圆周转动地套装在搅拌轴上，所述搅拌叶片环、搅拌叶片、搅拌套环构成搅拌叶轮；

所述搅拌轴顶部穿出混合罐顶部且与之可圆周转动，不可轴向移动装配，搅拌轴穿出混合罐一端与搅拌电机的输出轴通过联轴器连接固定；

所述混合内腔内还分别固定有第一混合支撑环、第二混合支撑环，所述第一混合支撑环、第二混合支撑环分别与搅拌轴可圆周转动、不可轴向移动装配；所述搅拌轴位于第一混合支撑环、第二混合支撑环之间的部分上套装固定有混合限位环，所述搅拌叶轮有两个且分别套装在搅拌轴位于第一混合支撑环与混合限位环、第二混合支撑环与混合限位环之间。

优选地，所述过滤网内外两侧分别固定有过滤网外环、过滤网内环，所述过滤网内环套装固定在过滤筒外壁上，所述过滤网外环、卡装入过滤网保持环槽内且与之轴向卡合、周向可圆周转动装配；所述过滤网保持环槽设置在旋转供水环上，所述旋转供水环卡合、密封、可圆周转动地安装在旋转卡槽内，旋转卡槽设置在过滤腔内壁上且不贯穿过滤罐体；

所述旋转供水环上还设置过水槽，所述过水槽底部与高压水管一端连通，高压水管另一端可接入高压水流，过水槽另一端贯穿旋转供水环且此端与第一冲洗环密封、卡合装配固定，所述第一冲洗环固定在冲洗管一端，冲洗管另一端与第二冲洗环装配固定，第二冲洗环A634套装在过滤筒外且与之可圆周转动、不可轴向移动装配；所述冲洗管内部设置有中空的过水腔，且冲洗管面向过滤网一侧上设置有数个冲洗孔，所述过水腔与过水槽连通。

优选地，所述旋转供水环、沿着其圆周方向上还安装有数个永磁铁，所述永磁铁采用永磁体制成，所述过滤管体位于旋转供水环外侧的对应处还安装有过滤铁芯，所述过滤铁芯外侧套装有过滤线圈，所述过滤线圈通电后产生磁场，所述过滤铁芯采用软铁制成；每个过滤铁芯以及与之套装在过滤线圈构成一组电磁线圈组，电磁线圈组有多组且均匀分布在旋转供水环圆周方向上，所述过滤铁芯固定在过滤罐体上且所述电磁线圈组外部安装有线圈保护罩，线圈保护罩固定在过滤罐体上。

优选地，所述旋转供水环还与第一刮刷环装配固定，第一刮刷环固定在刮刷一端上，刮刷另一端第二刮刷环装配固定，第二刮刷环可圆周转动、不可轴向移动地套装在过滤筒外，所述刮刷面向过滤网一端的端面上固定有无数刷毛。

优选地，所述过滤兜槽顶部距离过滤腔顶部具有2-3㎝的高度差，且过滤兜槽的顶部位于过滤腔的顶部下方。

优选地，还包括清洗机构，所述清洗机构包括用于抓取过滤兜的卡爪组件、横移支板、滑动座，所述过滤兜环上设置有抓取环槽；

所述卡爪组件包括卡爪壳，两个卡爪，所述卡爪壳内部设置有卡爪卡槽、第一齿条滑槽、第二齿条滑槽，所述卡爪远离卡爪壳一端上固定有卡爪弧块，所述卡爪弧块用于卡装入过滤兜的抓取环槽内；

所述卡爪远离卡爪弧块一端通过卡爪连杆与卡爪齿条一端装配固定，两个卡爪的两条卡爪齿条分别卡合、可滑动地安装在第一齿条滑槽、第二齿条滑槽内，且两个卡爪的卡爪连杆分别卡合、可滑动地安装在卡爪卡槽内；两条卡爪齿条分别与卡爪齿轮两侧啮合传动，所述卡爪齿轮套装固定在卡爪输出轴上，卡爪输出轴一端穿出卡爪壳且与之可圆周转动装配，所述卡爪输出轴穿出卡爪壳一端通过联轴器与卡爪电机的输出轴连接固定，卡爪电机固定在卡爪壳上。

优选地，所述卡爪壳固定在卡爪转轴一端上，卡爪转轴另一端穿过卡爪固定板后与卡爪旋转齿轮装配固定且卡爪转轴与卡爪固定板可圆周转动装配；所述卡爪固定板与升降齿条底部装配固定，所述升降齿条顶部穿过横移滑槽、滑动座后与升降齿轮啮合传动，所述升降齿轮套装固定在升降输出轴上，升降输出轴可圆周转动地安装在滑动座立板上且升降输出轴一端与升降电机的输出轴连接固定；

所述滑动座立板固定在滑动座上，所述滑动座与横移螺杆通过螺纹旋合装配，所述横移螺杆两端分别与两块横移立板可圆周转动、不可轴向移动装配，两块横移立板分别固定在横移支板两端，其中一根横移螺杆一端与横移电机的输出轴通过联轴器连接固定；

所述横移支板上还固定有冲洗支架、旋转条，所述冲洗支架上固定有空心轴气缸，空心轴气缸的空心伸缩轴与升降水管装配固定，所述升降水管顶部与高压水流连通、底部与清洗筒内部的引水间隙连通，所述清洗筒内部安装有喷水罩，所述喷水罩上设置有无数喷洗孔，所述喷洗孔贯穿喷水罩且喷洗孔与引水间隙连通；所述旋转条靠近清洗筒处设置有旋转齿条部分，所述旋转齿条部分可与卡爪旋转齿轮啮合传动。

优选地，所述沉淀罐包括沉淀罐体，沉淀罐体内部为中空的沉淀内腔，沉淀内腔底部安装有吸附环，吸附环与导磁轴一端装配固定，导磁轴另一端穿出沉淀罐体后装入沉淀线圈内，沉淀线圈通入直流电从而产生磁场，所述导磁轴、吸附环均采用软铁制成；所述沉淀线圈安装在沉淀保护罩内，沉淀保护罩固定在沉淀罐体上。

本发明的有益效果是：

1、本发明结构简单、由于采用磁絮凝沉淀技术，因此其废水絮凝速度可以增加至少三倍，从而为缩小设备整体体积以适应井下安装提供可能。

2、本发明的过滤器通过过滤网可以过滤掉大部分大颗粒的漂浮物、悬浮物，以及大量的大质量、大颗粒固体杂质，另外带有漂浮物的水面通过溢流方式进入过滤兜，通过过滤兜实现漂浮物的自动打捞，从而降低后续废水中漂浮物含量，以增加絮凝速度。

3、本发明的磁种回收装置能够实现污泥中的磁种吸附、回收再利用，从而降低磁种消耗量、降低工艺成本，也就是降低开采成本。

附图说明

图1-图3是本发明的过滤器、混合器、沉淀罐结构示意图。

图4是本发明的沉淀罐位于导磁轴处端面剖视图。

图5是本发明的沉淀罐内部结构示意图。

图6-图10是本发明的过滤器结构示意图，其中图7为图6中F1处放大图，图9为过滤器位于磁铁块处端面剖视图。

图11-图18是本发明的清洗机构结构示意图，其中图11-图12为清洗机构抓取过滤兜的示意图；图14为卡爪抓取过滤兜时的横截面剖视图，图16为卡爪组件结构示意图图18为清洗筒处结构示意图。

图19-图30为本发明的磁种回收装置结构示意图，其中图21为位于磁进水管轴线处的端面剖视图；图22位于磁进水管轴线处的横截面剖视图（前视图方向）；图23为图22中F2处放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。

参见图1-图30，一种矿用井下水净化系统，包括：

过滤器A100，用于过滤水中的大颗粒固体杂质；

混合器A400，用于将磁种、药剂与废水混合后输入沉淀罐内，本实施例中的药剂可以是絮凝剂、酸碱剂等；

沉淀罐A500，用于使废水沉淀，获取上清液；

精过滤器，用于过滤沉淀罐内输出的上清液中的小颗粒杂质（过滤粒径在1㎜以上的杂质），然后将水输送至井下设备使用，井下设备可以是割煤机、除尘管道等；

磁种回收装置B，用于回收污泥中的磁种，然后将回收的磁种送回混合器循环使用。

参见图1-图3、图6-图10，所述过滤器A100包括过滤罐体A110，过滤罐体A110内部为中空的过滤腔A111，所述过滤腔A111内部由上至下依次安装有第一过滤支撑环A131、过滤筒A140、过滤网A160、第二过滤支撑环A132，所述第一过滤支撑环A131、第二过滤支撑环A132分别固定在过滤腔A111内壁上，所述过滤筒A140两端分别固定在第一过滤支撑环A131、第二过滤支撑环A132上；所述过滤筒A140内部为中空的过滤内筒A141，过滤板内筒A141内安装有过滤兜A610，过滤兜A610的底部、过滤兜侧壁A613上设置有无数贯穿的过滤小孔，且过滤兜A610内侧为中空的过滤兜槽A611，所述过滤兜A610顶部还设置有过滤兜环A612，所述过滤兜环A612上设置有抓取环槽A614；过滤网A160上设置有无数过滤大孔，所述过滤大孔的孔径在0.5-1厘米之间。

所述过滤网A160内外两侧分别固定有过滤网外环A161、过滤网内环A162，所述过滤网内环A162套装固定在过滤筒A140外壁上，所述过滤网外环A161、卡装入过滤网保持环槽A172内且与之轴向卡合、周向可圆周转动装配；所述过滤网保持环槽A172设置在旋转供水环A170上，所述旋转供水环A170卡合、密封、可圆周转动地安装在旋转卡槽A112内，旋转卡槽A112设置在过滤腔A111内壁上且不贯穿过滤罐体A110；

所述旋转供水环A170上还设置过水槽A171，所述过水槽A171底部与高压水管A370一端连通，高压水管A370另一端接入高压水流，过水槽A171另一端贯穿旋转供水环A170且此端与第一冲洗环A633密封、卡合装配固定，所述第一冲洗环A633固定在冲洗管A630一端，冲洗管A630另一端与第二冲洗环A634装配固定，第二冲洗环A634套装在过滤筒A140外且与之可圆周转动、不可轴向移动装配；

所述冲洗管A630内部设置有中空的过水腔A631，且冲洗管A630面向过滤网A160一侧上设置有数个冲洗孔A632，所述过水腔A631与过水槽A171连通，从而将高压水流引入过水腔A631内，然后通过冲洗孔A632喷向过滤网A160上表面。

所述旋转供水环A170靠近冲洗管A630一侧上固定有连接环A150，连接环A150与第一冲洗环A633装配固定，所述旋转供水环A170还与第一刮刷环A621装配固定，第一刮刷环A621固定在刮刷A620一端上，刮刷A620另一端第二刮刷环A622装配固定，第二刮刷环A622可圆周转动、不可轴向移动地套装在过滤筒A140外，所述刮刷A620面向过滤网A160一端的端面上固定有无数刷毛，此刷毛采用高弹性、软质材料制成，如尼龙、猪鬃毛等。使用时刷毛贴紧在过滤网A160底部表面，从而在刮刷圆周转动时能够刷洗过滤网A160下表面，已将吸附在过滤网A160下表面上的杂物刮落。

所述旋转供水环A170、沿着其圆周方向上还安装有数个永磁铁A730，所述永磁铁采用永磁体制成，所述过滤管体A110位于旋转供水环A170外侧的对应处还安装有过滤铁芯A710，所述过滤铁芯A710外侧套装有过滤线圈A720，所述过滤线圈通电后产生磁场，所述过滤铁芯A710采用软铁制成。每个过滤铁芯A710以及与之套装在过滤线圈A720构成一组电磁线圈组，电磁线圈组有多组且均匀分布在旋转供水环A170圆周方向上，所述过滤铁芯A710固定在过滤罐体A110上且所述电磁线圈组外部安装有线圈保护罩A120，线圈保护罩A120固定在过滤罐体A110上。

所述过滤筒A140底部与第一过滤出水管A321一端连通，所述过滤腔A111内、过滤网A160上方与第二过滤出水管A322一端连通，所述第一过滤出水管A321、第二过滤出水管A322另一端分别与汇合出水管A330连通，所述过滤腔A111位于过滤网A160下方的部分与过滤进水管A310一端连通，过滤进水管A310用于将需要净化的废水引入过滤腔A111内；所述汇合出水管A330还与节流阀A230的出口连通，节流阀A230的进口与药剂箱A220内部的药剂连通，所述药剂内含有磁种、絮凝剂等；所述汇合出水管A330与水泵A210的进口连通，水泵A210的出口与混合进水管A340连通，使用时水泵将过滤腔、过滤内筒中的水、药剂箱A220内的药剂抽送至混合内腔中，可以通过调节节流阀的流量控制对废水添加药剂的剂量。

优选地，所述过滤兜槽A611顶部距离过滤腔A111顶部具有2-3㎝的高度差，且过滤兜槽A611的顶部位于过滤腔A111的顶部下方。这种设计主要是为了使得漂浮在水面上的漂浮物通过溢流方式进入过滤兜槽A611，然后通过过滤兜进一步过滤，以此降低后续的废水中的漂浮物、悬浮物，从而降低后续水处理负担以增加效率。

使用时，废水从过滤进水管A310进入过滤腔A111底部，然后逐渐向上溢流穿过过滤网，从而通过过滤网进行第一次过滤；水穿过过滤网后部分从第二过滤出水管A322输出至混合内腔，而水中的漂浮物在浮力作用下上浮至水面，然后流入过滤兜槽A611内，最终通过过滤兜A610过滤后从第一过滤出水管A321输出至混合内腔A411中。这种设计单独分离了漂浮物及质量较轻的悬浮物，从而大大降低了后续的处理负担，为提高净化效率提供可能。

在长时间使用后，过滤网A160可能发生堵塞，此时就需要清理，需要清理时，排空过滤腔内的水，然后过滤线圈A720在旋转供水环A170圆周方向上逐个通断电，从而产生旋转的牵引磁场，这个磁场驱动永磁铁A730圆周转动，从而驱动旋转供水环A170圆周转动，其原理类似于现有的无刷电机。然后高压水管进水，高压水流从冲洗孔A632喷出以冲洗过滤网顶面，同时冲洗管A630、刮刷A620随着旋转供水环A170同步转动，使得刮刷能够刮除过滤网底免吸附的杂物，而冲洗管冲洗过滤网顶面，这就实现了过滤网的全面清洗。

参见图11-图18，由于长时间使用后，过滤兜的过滤小孔也容易发生堵塞，此时就需要对过滤兜进行清洗，为了节约人工，申请人设计了清洗机构以实现过滤兜的自动清洗，所述清洗机构包括用于抓取过滤兜的卡爪组件A800、横移支板A650、滑动座A670，所述卡爪组件A800包括卡爪壳A830，两个卡爪A810，所述卡爪壳A830内部设置有卡爪卡槽A831、第一齿条滑槽A832、第二齿条滑槽A833，所述卡爪A810远离卡爪壳A830一端上固定有卡爪弧块A811，所述卡爪弧块A811用于卡装入过滤兜的抓取环槽A614内，从而输送过滤兜A610；

所述卡爪A810远离卡爪弧块A811一端通过卡爪连杆A812与卡爪齿条A820一端装配固定，两个卡爪的两条卡爪齿条A820分别卡合、可滑动地安装在第一齿条滑槽A832、第二齿条滑槽A833内，且两个卡爪的卡爪连杆A812分别卡合、可滑动地安装在卡爪卡槽A831内；两条卡爪齿条A820分别与卡爪齿轮A850两侧啮合传动，所述卡爪齿轮A850套装固定在卡爪输出轴A840上，卡爪输出轴A840一端穿出卡爪壳A830且与之可圆周转动装配，所述卡爪输出轴A840穿出卡爪壳A830一端通过联轴器与卡爪电机A261的输出轴通过联轴器连接固定，卡爪电机A261固定在卡爪壳A830上且其启动后能够驱动卡爪输出轴A840圆周转动；

所述卡爪壳A830固定在卡爪转轴A860一端上，卡爪转轴A860另一端穿过卡爪固定板A834后与卡爪旋转齿轮A870装配固定且卡爪转轴A860与卡爪固定板A834可圆周转动装配；所述卡爪固定板A834与升降齿条A640底部装配固定，所述升降齿条A640顶部穿过横移滑槽A653、滑动座A670后与升降齿轮A880啮合传动，所述升降齿轮A880套装固定在升降输出轴A740上，升降输出轴A740可圆周转动地安装在滑动座立板A671上且升降输出轴A740一端与升降电机A262的输出轴通过联轴器连接固定，升降电机A262启动后能够驱动升降输出轴A740圆周转动，从而通过升降齿轮、升降齿条的啮合传动驱动卡爪组件随着升降齿条上下移动。

所述滑动座立板A671固定在滑动座A670上，所述滑动座A670与横移螺杆A660通过螺纹旋合装配，所述横移螺杆A660两端分别与两块横移立板A651可圆周转动、不可轴向移动装配，两块横移立板A651分别固定在横移支板A650两端，其中一根横移螺杆A660一端与横移电机A263的输出轴通过联轴器连接固定，横移电机启动后可以驱动横移螺杆A660圆周转动，从而驱动横移座A670沿着其轴向移动，两根横移螺杆A660远离横移电机的一端上可以分别固定横移齿轮，两个横移齿轮啮合传动，从而使得两根横移螺杆A660同步转动，但是两根横移螺杆A660的螺纹旋向应当相反，从而保证其将滑动座向同一方向输送。

所述横移支板A650上还固定有冲洗支架A652、旋转条A680，所述冲洗支架A680上固定有空心轴气缸A270，空心轴气缸A270的空心伸缩轴与升降水管A750装配固定，从而使得空心轴气缸A270能够驱动升降水管A750在轴向上上下移动，所述升降水管A750顶部与高压水流连通、底部与清洗筒A760内部的引水间隙A763连通，所述清洗筒A760内部安装有喷水罩A761，所述喷水罩A761上设置有无数喷洗孔A762，所述喷洗孔A762贯穿喷水罩A761且喷洗孔A762与引水间隙A763连通。所述旋转条A680靠近清洗筒A760处设置有旋转齿条部分A681，所述旋转齿条部分A681可与卡爪旋转齿轮A870啮合传动。

使用时，升降电机启动，从而驱动升降齿条A640下移，使得升降齿条带动卡爪组件A800下移，直到卡爪弧块A811与抓取环槽A614水平正对；然后启动卡爪电机A261，卡爪电机驱动卡爪齿轮A850转动，从而驱动两条卡爪齿条A820相互靠近移动，也就使得两个卡爪A810相互靠近移动，直到卡爪弧块A850卡装入抓取环槽A614内；然后升降电机反转，从而驱动升降齿条上移，升降齿条带动卡爪组件、过滤兜A610上移，直到卡爪旋转齿轮A870达到能够与旋转齿条部分A681啮合的高度（图11中的871-1状态，此处的871-1用于表示卡爪旋转齿轮A870的运行轨迹，实际产品中并没有）；然后启动横移电机，使得滑动座移动至与清洗筒A760对应处，此时卡爪旋转齿轮A870与旋转齿条部分A681啮合传动，从而驱动卡爪壳A830旋转180°、且过滤兜位于清洗筒A760内部的正下方；再启动空心轴气缸，使得升降水管A750、清洗筒下移，直到喷水罩A761罩在过滤兜A610外部，再在升降水管A750内通入高压水流，使得高压水流从喷洗孔A762喷出以清洗过滤兜。清洗完成后按照上述操作反向操作使得过滤兜复位即可。本实施例中，过滤网、过滤兜的清洗可以设置为定期、周期性清洗。

参见图1-图5，所述混合器A400包括混合罐A410，混合罐A410内部为中空的混合内腔A411，所述混合内腔A411的内壁上设置有往复凹槽A412，所述往复凹槽A412由两条旋向相反、首尾圆滑连通的螺旋凹槽构成，其结构类似于目前的往复丝杠；所述往复凹槽A412与混合滚珠A440卡合、可滑动装配，混合滚珠A440可球形滚动地安装在搅拌叶片环A431上，所述搅拌叶片环A431固定在搅拌叶片A432一端上，所述搅拌叶片A432另一端与搅拌套环A433装配固定，搅拌套环A433可轴向滑动不可圆周转动地套装在搅拌轴A450上，所述搅拌叶片环A431、搅拌叶片A432、搅拌套环A433构成搅拌叶轮A430；

所述搅拌轴A450顶部穿出混合罐A410顶部且与之可圆周转动，不可轴向移动装配，搅拌轴A450穿出混合罐A410一端与搅拌电机A250的输出轴通过联轴器连接固定，搅拌电机A250启动后能够驱动搅拌轴圆周转动；

所述混合内腔A411内还分别固定有第一混合支撑环A421、第二混合支撑环A422，所述第一混合支撑环A421、第二混合支撑环A422分别与搅拌轴A450可圆周转动、不可轴向移动装配；所述搅拌轴A450位于第一混合支撑环A421、第二混合支撑环A422之间的部分上套装固定有混合限位环A423，所述搅拌叶轮A430有两个且分别套装在搅拌轴A450位于第一混合支撑环A421与混合限位环A423、第二混合支撑环A422与混合限位环A423之间。

使用时，经过过滤器过滤后的废水通过混合进水管A340进入混合内腔A411中，然后启动搅拌电机A250，搅拌电机驱动搅拌轴圆周转动，搅拌轴带动搅拌叶轮A430圆周转动以通过搅拌叶片A432同步转动从而搅拌混合内腔中的废水，使得废水与药剂充分混合，而在搅拌过程中搅拌叶轮在往复凹槽的作用下沿着搅拌轴轴向往复移动以增加废水在搅拌轴轴向上的对流从而增加搅拌效果。搅拌后的废水通过混合排水管A350输出至沉淀罐A500的沉淀内腔A511中静置絮凝沉淀。

参见图1-图4，所述沉淀罐A500包括沉淀罐体A510，沉淀罐体A510内部为中空的沉淀内腔A511，沉淀内腔A511底部安装有吸附环A530，吸附环A530与导磁轴A540一端装配固定，导磁轴A540另一端穿出沉淀罐体A510后装入沉淀线圈A550内，沉淀线圈A550通入直流电从而产生磁场，所述导磁轴A540、吸附环A530均采用软铁制成，其能够快速磁化，且沉淀线圈断电后其磁性可快速消失。所述沉淀线圈A550安装在沉淀保护罩A520内，沉淀保护罩A520固定在沉淀罐体A510上。

在沉淀内腔A511进入足量的废水后，沉淀线圈通电，从而使得吸附环产生磁场，这个磁场吸附水中的磁种，从而达到快速絮凝沉淀的目的。沉淀完成后沉淀线圈断电，然后通过清水管A360将上清液抽送至精过滤器进行进一步过滤后输入用水设备内。

优选地，所述过滤罐体A110、混合罐A410、沉淀罐体A510底部分别安装有第一污泥泵A241、第二污泥泵A242、第三污泥泵A243，所述第一污泥泵A241、第二污泥泵A242、第三污泥泵A243分别用于将过滤腔A111、混合内腔A411、沉淀内腔A511底部的污泥输出，其中第一污泥泵A241将过滤腔内的污泥输出至挤干机中进行固液分离，分离后的液体送回过滤腔处理；第二污泥泵A242、第三污泥泵A243分别将混合内腔A411、沉淀内腔A511内的污泥输送到磁种分离装置B中分离磁种，然后将污泥输送至挤干机中进行固液分离，分离后的液体送回混合内腔。

参见图19-图30，所述磁种分离装置B包括分离壳B110，分离壳B110内部为中空的分离腔B111，分离腔B111两端开口且两个开口端处分别安装固定有中间壳B120，两个中间壳B120外侧分别固定有端板B130，其中一块端板B130外侧固定有管支架B140、另一块端板B130外侧固定有侧支板B150；所述分离腔B111的两个开口端处分别与密封盘B620可圆周转动、不可轴向移动、密封装配，两个密封盘B620之间安装有吸附辊B410，所述吸附辊B410采用软铁制成，吸附辊B410套装固定在吸附轴B510上，所述吸附轴B510两端分别穿出密封盘B620后装入吸附线圈B350内，所述吸附圈通电后产生磁场，从而磁化吸附轴B510，吸附轴B510采用外部为采用软铁材料制成的轴套B510、内部为采用高强度绝缘材料制作的内轴，本实施例中，内轴采用聚四氟乙烯、ABS工程塑料等制作，这种设计主要是保证吸附轴具有导磁性磁性吸可以随时消失，另外软铁强度低，因此增加高强度的内轴可以保证吸附轴的强度。

所述吸附辊B410上设置有多个吸附凸起B411，使用时，通过吸附凸起可以增加其吸附的磁种数量，而且在吸附辊圆周转动时能够搅拌污泥，从而增加吸附效率。所述的吸附线圈B350安装在磁保护罩B710内部；吸附轴B510穿出密封盘B620一端还与吸附齿轮B650装配固定，吸附齿轮B650与磁保护罩B710一端装配固定，磁保护罩B710另一端与绝缘盘B610装配固定；

磁保护罩B710上安装有按压切断式电源开关B340，所述中间壳B120内侧、密封盘B620远离分离腔B111一端处固定有驱动环B660，驱动环B660底部、顶部分别设置有第一卡齿部分B661、第二卡齿部分B662，所述第一卡齿部分B661、第二卡齿部分B662不连接且其均可与吸附齿轮B650啮合传动，吸附齿轮B650在密封盘B620携带转动时可通过与第一卡齿部分B661、第二卡齿部分B662啮合从而带动吸附轴圆周转动。所述电源开关B340串联在吸附线圈B350的接电端上，从而控制吸附线圈B350的电流通断。

所述吸附线圈B350的正极接入端与电源开关串联后与第二导电环B332导电连接，第二导电环B332固定在绝缘盘B610上，绝缘盘B610采用绝缘材料制作且第二导电环B332与第一导电环B331接触导电、可圆周转动装配，类似于电滑环；所述第一导电环B331与正极导线B362一端导电连接，且第一导电环B331固定在端板B130内侧，所述正极导线B362与外部直流电源的正极导电连接，所述吸附线圈B350的负极与电滑环B320的转子导电连接，电滑环B320的定子与负极导线B361一端导电连接且负极导线与直流电源的负极导电连接，所述电滑环的定子套装固定在汇聚管B260上、转子同轴安装在绝缘盘B610内侧；

所述中间壳B120内侧、与第二卡齿部分B662对应处安装有触压板B720，触压板B720内侧为能够挤压电源开关的挤压弧面B721，所述电源开关的触发端正对挤压弧面，且在电源开关与挤压弧面挤压时，电源开关切换为断开状态，此时吸附线圈断电，从而失去磁性，此时吸附辊、吸附轴均没有磁性，从而便于磁种的脱落。

所述吸附辊、吸附轴有多个且分布在密封盘圆周方向上，所述分离腔B111顶部、与第二卡齿部分B662对应处设置有刷洗板槽B112，刷洗板槽B112内安装固定有刷洗板B420，刷洗板B420面向吸附辊B410一侧上固定有无数刷洗毛B421，刷洗毛B421采用软质高弹性材料制成，从而可以刷洗吸附辊外表面；所述刷洗板B420与刷洗板槽B112之间还构成密封的水腔，水腔与高压进水管B230一端连通，高压进水管B230另一端与高压水源连通，所述刷洗板B420上还设置有无数贯穿的刷洗通孔，使用时，水腔内的高压水流从刷洗通孔内喷出，从而更好地刷洗吸附辊外表面；

所述刷洗板B420正下方、混聚管B260上安装有汇聚壳B270，汇聚壳B270内侧为汇聚槽B271，所述混聚管B260与汇聚槽B271对应处设置有管槽B262且汇聚管B260内部为一端封闭的汇聚腔B261，所述汇聚腔B261开口端与回流管B240一端连通，回流管B240另一端接入混合内腔A411内，从而将分离后的磁种输入混合内腔；

所述回流管B240固定在管支架B140上，所述汇聚管B260两端分别与端板B130装配固定，且汇聚管B260分别与密封盘和绝缘盘密封、可圆周转动、同轴装配。

所述绝缘板B610上固定有大齿轮B630，大齿轮B630与小齿轮B640啮合传动，小齿轮B640套装固定在旋转输出轴B311上，旋转输出轴B311一端穿出侧立板B150后装入旋转电机B310内，旋转电机启动后能够驱动旋转输出轴圆周转动，所述旋转电机固定在侧立板上。

所述分离腔B111内部分别与进料管B220、出料管B210一端连通，需要进行磁种分离的污泥从进料管进入分离腔B111内，分离后的污泥从出料管B210排出至挤压机挤干。

使用时，需要分离磁种的污泥从进料管进入分离腔B111内，然后启动旋转电机B310，旋转电机驱动大齿轮B630圆周转动，从而驱动密封盘、绝缘盘圆周转动；吸附线圈B350通入直流电而产生磁场从而磁化吸附辊，吸附辊具有磁性后可以吸附磁种；

吸附轴进入分离腔底部前，吸附齿轮B650与第一卡齿部分B661啮合传动，从而使得吸附轴圆周转动，也就使得吸附辊圆周转动，吸附辊转动进入污泥中，一方面能够搅拌污泥，从而使得污泥发生对流以使得未吸附的污泥流动至能够与吸附辊接触处；另一方面能够使得吸附辊更多、更好地吸附磁种，从而增加磁种的回收率。

在吸附轴穿出污泥后，吸附齿轮与第一卡齿部分B661分离，此时吸附辊不再圆周转动，这主要是为了防止吸附辊转动的离心力将磁种甩落。在吸附轴进入汇聚槽B271上方、与刷洗毛B421接触时，电源开关进入挤压弧面B721内侧从而受到挤压而断开，此时吸附辊失去磁性，且吸附齿轮B650与第二卡齿部分B661啮合传动，从而使得吸附轴发生圆周转动，并以密封盘轴线为中心逐步转离刷洗板；在此过程中，刷洗毛B421不断刷洗吸附辊外表面、而吸附辊在自传，从而使得其外表面充分、均匀地被刷洗以使得吸附的磁种能够尽量被刷落；同时刷洗通孔内喷出高压水流，以冲洗吸附辊外表面，从而既增加刷洗效果又防止刷洗毛凝结。磁种刷落后掉落至汇聚槽B271内，然后穿过管槽B262后进入汇聚腔B261内，最终通过回流管输出。在吸附齿轮转离第二卡齿部分B662时，吸附轴不再圆周转动，而电源开关脱离挤压弧面B721，从而使得吸附线圈恢复通电、吸附辊恢复磁性。

优选地，所述汇聚槽的宽度比刷洗板的宽度大，具体为刷洗板的宽度不大于汇聚槽宽度的2/3，这种设计主要是保证掉落的磁种均掉落在汇聚槽内输出。但是刷洗板的宽度不能小于1.5倍吸附辊的周长，这是为了保证吸附辊能够被充分刷洗。所述第一卡齿部分两端的高度可以略大于分离腔的半径（高度以分离腔最低端起算），从而保证充分吸附。

通过磁种分离装置的设置，能够有效吸附、回收磁种，从而降低磁种的消耗量，也就能够降低使用成本，而且磁种分离装置通过结构设计基本实现自动化，如吸附线圈自动通断电，吸附辊自动转动等，从而降低自动控制系统设计难度以及电机的使用，从而降低装置的故障率。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种矿用井下水净化系统，其特征在于，包括：

过滤器，用于过滤水中的大颗粒固体杂质；

混合器，用于将磁种、药剂与废水混合后输入沉淀罐内；

沉淀罐，用于使废水沉淀，获取上清液；

所述过滤器包括过滤罐体，过滤罐体内部为中空的过滤腔，所述过滤腔内部由上至下依次安装有第一过滤支撑环、过滤筒、过滤网、第二过滤支撑环，所述第一过滤支撑环、第二过滤支撑环分别固定在过滤腔内壁上，所述过滤筒两端分别固定在第一过滤支撑环、第二过滤支撑环上；所述过滤筒内部为中空的过滤内筒，过滤板内筒内安装有过滤兜；

所述过滤筒底部与第一过滤出水管一端连通，所述过滤腔内、过滤网上方与第二过滤出水管一端连通，所述第一过滤出水管、第二过滤出水管另一端分别与汇合出水管连通，所述过滤腔位于过滤网下方的部分与过滤进水管一端连通。

2.如权利要求1所述的矿用井下水净化系统，其特征在于，过滤兜的底部、过滤兜侧壁上设置有无数贯穿的过滤小孔，且过滤兜内侧为中空的过滤兜槽，所述过滤兜顶部还设置有过滤兜环。

3.如权利要求1所述的矿用井下水净化系统，其特征在于，所述汇合出水管还与节流阀的出口连通，节流阀的进口与药剂箱内部的药剂连通；所述汇合出水管与水泵的进口连通，水泵的出口与混合进水管连通，水泵将过滤腔、过滤内筒中的水、药剂箱内的药剂抽送至混合内腔中；

所述混合器包括混合罐，混合罐内部为中空的混合内腔，所述混合内腔的内壁上设置有往复凹槽，所述往复凹槽由两条旋向相反、首尾圆滑连通的螺旋凹槽构成；所述往复凹槽与混合滚珠卡合、可滑动装配，混合滚珠可球形滚动地安装在搅拌叶片环上，所述搅拌叶片环固定在搅拌叶片一端上，所述搅拌叶片另一端与搅拌套环装配固定，搅拌套环可轴向滑动不可圆周转动地套装在搅拌轴上，所述搅拌叶片环、搅拌叶片、搅拌套环构成搅拌叶轮；

所述搅拌轴顶部穿出混合罐顶部且与之可圆周转动，不可轴向移动装配，搅拌轴穿出混合罐一端与搅拌电机的输出轴通过联轴器连接固定；

所述混合内腔内还分别固定有第一混合支撑环、第二混合支撑环，所述第一混合支撑环、第二混合支撑环分别与搅拌轴可圆周转动、不可轴向移动装配；所述搅拌轴位于第一混合支撑环、第二混合支撑环之间的部分上套装固定有混合限位环，所述搅拌叶轮有两个且分别套装在搅拌轴位于第一混合支撑环与混合限位环、第二混合支撑环与混合限位环之间。

4.如权利要求1所述的矿用井下水净化系统，其特征在于，所述过滤网内外两侧分别固定有过滤网外环、过滤网内环，所述过滤网内环套装固定在过滤筒外壁上，所述过滤网外环、卡装入过滤网保持环槽内且与之轴向卡合、周向可圆周转动装配；所述过滤网保持环槽设置在旋转供水环上，所述旋转供水环卡合、密封、可圆周转动地安装在旋转卡槽内，旋转卡槽设置在过滤腔内壁上且不贯穿过滤罐体；

所述旋转供水环上还设置过水槽，所述过水槽底部与高压水管一端连通，高压水管另一端可接入高压水流，过水槽另一端贯穿旋转供水环且此端与第一冲洗环密封、卡合装配固定，所述第一冲洗环固定在冲洗管一端，冲洗管另一端与第二冲洗环装配固定，第二冲洗环A634套装在过滤筒外且与之可圆周转动、不可轴向移动装配；所述冲洗管内部设置有中空的过水腔，且冲洗管面向过滤网一侧上设置有数个冲洗孔，所述过水腔与过水槽连通。

5.如权利要求4所述的矿用井下水净化系统，其特征在于，所述旋转供水环、沿着其圆周方向上还安装有数个永磁铁，所述永磁铁采用永磁体制成，所述过滤管体位于旋转供水环外侧的对应处还安装有过滤铁芯，所述过滤铁芯外侧套装有过滤线圈，所述过滤线圈通电后产生磁场，所述过滤铁芯采用软铁制成；每个过滤铁芯以及与之套装在过滤线圈构成一组电磁线圈组，电磁线圈组有多组且均匀分布在旋转供水环圆周方向上，所述过滤铁芯固定在过滤罐体上且所述电磁线圈组外部安装有线圈保护罩，线圈保护罩固定在过滤罐体上。

6.如权利要求4或5所述的矿用井下水净化系统，其特征在于，所述旋转供水环还与第一刮刷环装配固定，第一刮刷环固定在刮刷一端上，刮刷另一端第二刮刷环装配固定，第二刮刷环可圆周转动、不可轴向移动地套装在过滤筒外，所述刮刷面向过滤网一端的端面上固定有无数刷毛。

7.如权利要求4或5所述的矿用井下水净化系统，其特征在于，所述过滤兜槽顶部距离过滤腔顶部具有2-3㎝的高度差，且过滤兜槽的顶部位于过滤腔的顶部下方。

8.如权利要求1所述的矿用井下水净化系统，其特征在于，还包括清洗机构，所述清洗机构包括用于抓取过滤兜的卡爪组件、横移支板、滑动座，所述过滤兜环上设置有抓取环槽；

所述卡爪组件包括卡爪壳，两个卡爪，所述卡爪壳内部设置有卡爪卡槽、第一齿条滑槽、第二齿条滑槽，所述卡爪远离卡爪壳一端上固定有卡爪弧块，所述卡爪弧块用于卡装入过滤兜的抓取环槽内；

所述卡爪远离卡爪弧块一端通过卡爪连杆与卡爪齿条一端装配固定，两个卡爪的两条卡爪齿条分别卡合、可滑动地安装在第一齿条滑槽、第二齿条滑槽内，且两个卡爪的卡爪连杆分别卡合、可滑动地安装在卡爪卡槽内；两条卡爪齿条分别与卡爪齿轮两侧啮合传动，所述卡爪齿轮套装固定在卡爪输出轴上，卡爪输出轴一端穿出卡爪壳且与之可圆周转动装配，所述卡爪输出轴穿出卡爪壳一端通过联轴器与卡爪电机的输出轴连接固定，卡爪电机固定在卡爪壳上。

9.如权利要求8所述的矿用井下水净化系统，其特征在于，所述卡爪壳固定在卡爪转轴一端上，卡爪转轴另一端穿过卡爪固定板后与卡爪旋转齿轮装配固定且卡爪转轴与卡爪固定板可圆周转动装配；所述卡爪固定板与升降齿条底部装配固定，所述升降齿条顶部穿过横移滑槽、滑动座后与升降齿轮啮合传动，所述升降齿轮套装固定在升降输出轴上，升降输出轴可圆周转动地安装在滑动座立板上且升降输出轴一端与升降电机的输出轴连接固定；

所述滑动座立板固定在滑动座上，所述滑动座与横移螺杆通过螺纹旋合装配，所述横移螺杆两端分别与两块横移立板可圆周转动、不可轴向移动装配，两块横移立板分别固定在横移支板两端，其中一根横移螺杆一端与横移电机的输出轴通过联轴器连接固定；

所述横移支板上还固定有冲洗支架、旋转条，所述冲洗支架上固定有空心轴气缸，空心轴气缸的空心伸缩轴与升降水管装配固定，所述升降水管顶部与高压水流连通、底部与清洗筒内部的引水间隙连通，所述清洗筒内部安装有喷水罩，所述喷水罩上设置有无数喷洗孔，所述喷洗孔贯穿喷水罩且喷洗孔与引水间隙连通；所述旋转条靠近清洗筒处设置有旋转齿条部分，所述旋转齿条部分可与卡爪旋转齿轮啮合传动。

10.如权利要求1所述的矿用井下水净化系统，其特征在于，所述沉淀罐包括沉淀罐体，沉淀罐体内部为中空的沉淀内腔，沉淀内腔底部安装有吸附环，吸附环与导磁轴一端装配固定，导磁轴另一端穿出沉淀罐体后装入沉淀线圈内，沉淀线圈通入直流电从而产生磁场，所述导磁轴、吸附环均采用软铁制成；所述沉淀线圈安装在沉淀保护罩内，沉淀保护罩固定在沉淀罐体上。

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