CN112194307A - 一种煤矿矿井水资源化综合利用系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿矿井水资源化综合利用系统及方法，包括调节池、加药系统、高效旋流净化器、澄清水池、流化床加药系统、晶种投加装置、化学结晶循环造粒流化床、颗粒存储装置、硫酸加药装置、次氯酸钠加药装置、软化水池、陶瓷膜超滤装置、超滤水池、反渗透加药系统、反渗透装置、淡水池、反渗透浓水池、钠离子交换器、弱酸阳离子交换器、除二氧化碳系统、回收水池、纳滤阻垢剂加药装置、纳滤装置、纳滤浓水池、电渗析装置、结晶器进料储罐和结晶装置等，本发明采用的处理技术先进成熟，工艺流程高效经济，可以实现矿井水回用及盐的资源化回收利用，达到废水零排放目标，且无难处理的污泥产生，出水水质满足工业、农业回用水标准要求。

Description

一种煤矿矿井水资源化综合利用系统及方法
技术领域
本发明涉及矿井水深度处理技术领域，具体涉及一种煤矿矿井水资源化综合利用系统及方法。
背景技术
大中型煤矿开采过程中会产生大量的矿井水，这些水往往具有水量大、悬浮物高、硬度高、含盐量高等特点。矿井水中普遍含有以煤屑、岩粉为主的悬浮物，含盐量基本在1000～4000mg/L，少量矿井的矿井水含盐量达5000mg/L以上。矿井水的含盐量主要来源于Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO4 2-、HCO3 -、Cl-等离子，尤其是Ca2+、Na+、SO4 2-含量较高。因此矿井水直接排放不仅浪费了大量宝贵的水资源，而且还会对周围环境造成污染，同时极大制约煤矿企业的正常生产。
我国很多大中型煤矿位于山西、陕西、内蒙、新疆等地，地处北方温带半干旱大陆性气候区，自然条件比较脆弱、常年干旱少雨、水资源严重匮乏，因此将矿井水进行集中处理并回用于煤矿生产用水和周边地区的工农业生产用水，可以在有效缓解用水短缺矛盾的同时保护当地环境，非常有利于生态环境的可持续发展。近些年来一些地方政府更是出台了非常严厉的关于矿井水处理的环保治理政策，纷纷要求矿井水达到零排放标准。目前国内已工程实施的矿井水处理工艺主要有：混凝澄清+过滤、预处理+超滤+反渗透、预处理+超滤+纳滤等，如申请号为201711223081.1的中国专利申请，但这些工艺系统预处理效果不稳定，膜污染现象突出，废水资源化利用程度不高，不能实现真正意义上的零排放。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种煤矿矿井水资源化综合利用系统及方法，可以对该类废水进行深度处理，实现资源化和零排放。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种煤矿矿井水资源化综合利用系统，其特征是，包括调节池、加药系统、高效旋流净化器、澄清水池、流化床加药系统、晶种投加装置、化学结晶循环造粒流化床、颗粒存储装置、硫酸加药装置、次氯酸钠加药装置、软化水池、陶瓷膜超滤装置、超滤水池、反渗透加药系统、反渗透装置、淡水池、反渗透浓水池、钠离子交换器、弱酸阳离子交换器、除二氧化碳系统、回收水池、纳滤阻垢剂加药装置、纳滤装置、纳滤浓水池、电渗析装置、结晶器进料储罐和结晶装置。
所述调节池的出水口与高效旋流净化器的入水口相连通，所述加药系统的出口与高效旋流净化器的药剂入口相连通，所述高效旋流净化器的出水口经澄清水池与化学结晶循环造粒流化床的入水口相连通，所述流化床加药装置的出口与化学结晶循环造粒流化床的加药剂入口相连通，所述晶种投加装置的出口与化学结晶循环造粒流化床的加晶种入口相连通，所述化学结晶循环造粒流化床的底部排颗粒口与颗粒存储装置的入口相连通，所述化学结晶循环造粒流化床的出水口与硫酸加药装置及次氯酸钠加药装置的出口相连通，并经软化水池与陶瓷膜超滤装置的入水口相连通，所述陶瓷膜超滤装置的出水口与超滤水池的入水口相连通，所述超滤水池的出水口与陶瓷膜超滤装置的反洗水入口相连通，所述陶瓷膜超滤装置的反洗水出口与澄清水池的入水口相连通，所述超滤水池的出水口及反渗透加药系统的出口均与反渗透装置的入水口相连通，所述反渗透装置的产水出口与淡水池的入水口相连通，所述反渗透装置的浓水出口通过反渗透浓水池与钠离子交换器的入水口相连通，所述钠离子交换器的出水口与弱酸阳离子交换器的入水口相连通，所述弱酸阳离子交换器的出水口与除二氧化碳系统的入水口相连通，所述钠离子交换器的再生液入口分别与纳滤浓水池的出水口及淡水池的出水口相连通；所述弱酸阳离子交换器的再生液入口分别与硫酸加药装置的出口及淡水池的出水口相连通，所述除二氧化碳系统的出水口及纳滤阻垢剂加药装置的出口均与纳滤装置的入水口相连通，所述回收水池的出水口与澄清水池的入水口相连通，所述纳滤装置的产水出口与淡水池的入水口相连通，所述纳滤装置的浓水出口通过纳滤浓水池与电渗析装置的入水口相连通，所述电渗析装置的产水出口与澄清水池的入水口相连通，所述电渗析装置的浓水出水口通过结晶器进料储罐与结晶装置相连通。
进一步的，所述加药系统包括聚合氯化铝加药装置和助凝剂加药装置，所述聚合氯化铝加药装置和助凝剂加药装置的出口均与高效旋流净化器的药剂入口相连通。
进一步的，所述流化床加药系统包括氢氧化钠加药装置和碳酸钠加药装置，所述氢氧化钠加药装置和碳酸钠加药装置的出口均与化学结晶循环造粒流化床的药剂入口相连通。
进一步的，所述反渗透加药系统包括反渗透阻垢剂加药装置和反渗透还原剂加药装置，所述反渗透阻垢剂加药装置和反渗透还原剂加药装置的出口均与反渗透装置的药剂入口相连通。
进一步的，本发明还包括煤泥池和脱水机，所述煤泥池的入口与高效旋流净化器的排泥口相连通，所述煤泥池的出泥口与脱水机的入口相连通，所述煤泥池的上清液出口及脱水机的出水口均与调节池的入水口相连通。
进一步的，所述除二氧化碳系统包括除二氧化碳器、除碳风机和除碳水池，所述除碳风机的出风口与除二氧化碳器底部的入风口相连通，所述除二氧化碳器的出水口与除碳水池的入水口相连通，所述除碳水池的出水口与纳滤阻垢剂加药装置的入水口相连通。
进一步的，所述调节池的出水口与高效旋流净化器的入水口通过原水泵相连通；所述煤泥池的出泥口与脱水机的入口通过煤泥输送泵相连通；所述澄清水池的出水口与化学结晶循环造粒流化床的入水口通过澄清水泵相连通；所述软化水池的出水口与陶瓷膜超滤装置的入水口通过软化水泵相连通；所述超滤水池的出水口与陶瓷膜超滤装置的反洗水入口通过超滤反洗水泵相连通；所述超滤水池的出水口与反渗透装置的入水口通过超滤产水泵和反渗透升压泵相连通；所述反渗透浓水池的出水口与钠离子交换器的入水口通过反渗透浓水泵相连通；所述回收水池的出水口与澄清水池的入水口通过回收水泵相连通，所述钠离子交换器的再生液入口分别通过第一再生水泵、第二再生水泵与纳滤浓水池的出水口、淡水池的出水口相连通；所述弱酸阳离子交换器的再生液入口通过第三再生水泵与淡水池的出水口相连通；所述除碳水池的出水口与纳滤装置的入水口通过除碳水泵和纳滤升压泵相连通；所述纳滤浓水池的出水口与电渗析装置的入水口通过纳滤浓水泵相连通；所述结晶器进料储罐的出水口与结晶装置的入水口通过结晶器进料泵相连通。
所述的煤矿矿井水资源化综合利用系统的工作方法，其特征是，过程如下：矿井水进入调节池，经过原水泵进入高效旋流净化器，在高效旋流净化器的进口混合器中加入聚合氯化铝、助凝剂进行絮凝反应，经高效旋流分离后的清水进入澄清水池，底部煤泥排入煤泥池沉降，煤泥池排泥进入脱水机脱水，煤泥池的上清液及脱水机脱出的水回至调节池；澄清水池出水通过澄清水泵进入化学结晶循环造粒流化床进行结晶软化处理，在化学结晶循环造粒流化床的加药管中加入氢氧化钠和碳酸钠，在化学结晶循环造粒流化床的加晶种管中加入碳酸钙晶种，反应生成的结晶颗粒通过底部排颗粒管排至颗粒存储装置；化学结晶循环造粒流化床出水分别加入硫酸及次氯酸钠进行pH调整和杀菌处理后进入软化水池，通过软化水泵进入陶瓷膜超滤装置进行深度过滤处理，陶瓷膜超滤装置的反洗水回收至澄清水池，陶瓷膜超滤装置出水进入超滤水池，通过超滤产水泵及反渗透升压泵进入反渗透装置进行脱盐处理，反渗透装置产水进入淡水池；反渗透装置的浓水进入反渗透浓水池，并经反渗透浓水泵依次进入钠离子交换器、弱酸阳离子交换器进行除硬除碱，弱酸阳离子交换器出水进入除二氧化碳器，经除二氧化碳器除碳处理后的水进入除碳水池，然后通过除碳水泵及纳滤升压泵送入纳滤装置进行分盐处理；钠离子交换器和弱酸阳离子交换器的再生废水进入回收水池，然后通过回收水泵回收至澄清水池；纳滤装置的产水进入淡水池，纳滤装置的浓水进入纳滤浓水池，并通过纳滤浓水泵送入电渗析装置进行深度浓缩；电渗析装置产水回收进入澄清水池，电渗析装置的浓水进入结晶器进料储罐，通过结晶器进料泵进入结晶装置；最后结晶装置产生优质硫酸钠结晶盐，淡水池淡水达到工业、农业回用水标准，实现矿井水的资源化综合利用目标。
进一步的，所述高效旋流净化器是基于化学混凝+旋流分离原理去除矿井水中的煤粉、胶体等物质，所述化学结晶循环造粒流化床是基于诱导结晶原理，通过投加一定数量的CaCO3晶种作为诱晶载体，同时向水中投加NaOH和Na2CO3，使Ca2+、Mg2+离子发生化学反应生成CaCO3/Mg(OH)2晶体，并附着到晶种表面，进而去除水中硬度，且不产生难处理污泥，排出的CaCO3结晶颗粒（2～3mm）可以回收利用，该设备上升流速60m/h-100m/h，钙硬去除率可达90%以上；所述陶瓷膜超滤装置采用无机α-Al2O3陶瓷膜组件，平均孔径为30nm；所述反渗透装置采用一级二段，段间增压结构，回收率70%-80%；所述纳滤装置采用一级二段或三段，段间增压结构，回收率75%～85%；所述钠离子交换器采用纳滤装置产生的浓水作为再生液，并且再生方式为两步或三步再生法；所述电渗析装置采用均相膜结构，循环浓缩方式，装置回收率65%～75%，浓水含盐量可达20%以上；所述结晶装置采用强制循环结晶系统，包括闪蒸罐、换热器、循环泵、蒸汽压缩机、蒸馏水罐、蒸馏水泵等。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：在处理矿井水的过程中，先在高效旋流净化器的进口混合器中加入聚合氯化铝及助凝剂进行絮凝反应，并通过高效旋流分离作用去除煤粉悬浮物及胶体物质。基于先进的诱导结晶原理，在化学结晶循环造粒流化床中加入氢氧化钠、碳酸钠及碳酸钙晶种，与Ca2+、Mg2+离子发生化学反应生成CaCO3/Mg(OH)2晶体，并附着到晶种表面，进而去除水中硬度，钙硬去除率可达90%以上，不产生难处理的污泥，不需要配置复杂的污泥浓缩及脱水系统，且产生的CaCO3结晶颗粒（2～3mm）可以回收利用，例如用于电厂脱硫吸收剂或建筑材料等。化学结晶循环造粒流化床系统主要涉及的化学反应有：NaOH→OH-+Na+、OH-+Mg2+→Mg(OH)2↓、OH-+HCO3 -→CO3 2-+H2O、CO3 2-+Ca2+→CaCO3、Mg(OH)2+SiO2→Mg2Si3O8·nH2O↓。超滤装置采用无机陶瓷膜组件，对浊度及铁、锰耐受度好，可在高通量下运行，使用寿命较长，产水浊度小于0.2NTU，SDI小于3。脱盐系统采用反渗透装置，具有脱盐率及回收率高、技术成熟、运行稳定、占地面积小、操作简便等特点，同时RO产水满足回用水水质要求。为了进一步去除RO浓水中的硬度和碱度，从而提高后续纳滤装置的回收率和降低其结垢风险，采用钠离子交换器+弱酸阳离子交换器+除二氧化碳器组合工艺，在去除大部分硬度的同时完全去除钠离子交换器出水中的残余硬度和碱度，出水硬度低于10mg/L。采用纳滤装置进行分盐处理，对一价和二价离子进行分离，脱盐率不低于97%（以SO4 2-计）。同时利用纳滤浓水含有高浓度Na+的特点，将其作为钠离子交换器的再生液，无需再额外配置再生系统，节约工程造价及运行费用。钠离子交换器再生方式采用两步或三步再生法，再生液浓度先稀后浓，再生流量先大后小，从而有效避免CaSO4沉淀在树脂层中析出。深度浓缩单元采用电渗析装置，通过不断循环来进行脱盐和浓缩，浓缩倍率高，浓水含盐量可达20%以上，大大减轻后续蒸发结晶系统处理负荷，缩短其工艺流程，具有技术成熟、运行稳定、操作简单等特点。
附图说明
图1是本发明中煤矿矿井水资源化综合利用系统的结构示意图。
图中：调节池1、原水泵2、聚合氯化铝加药装置3、助凝剂加药装置4、高效旋流净化器5、煤泥池6、煤泥输送泵7、脱水机8、澄清水池9、澄清水泵10、氢氧化钠加药装置11、碳酸钠加药装置12、晶种投加装置13、化学结晶循环造粒流化床14、颗粒存储装置15、硫酸加药装置16、次氯酸钠加药装置17、软化水池18、软化水泵19、陶瓷膜超滤装置20、超滤水池21、超滤反洗水泵22、反渗透阻垢剂加药装置23、反渗透还原剂加药装置24、超滤产水泵25、反渗透升压泵26、反渗透装置27、淡水池28、反渗透浓水池29、反渗透浓水泵30、钠离子交换器31、弱酸阳离子交换器32、除二氧化碳器33、除碳风机34、除碳水池35、回收水池36、回收水泵37、第一再生水泵38、第二再生水泵39、第三再生水泵40、纳滤阻垢剂加药装置41、除碳水泵42、纳滤升压泵43、纳滤装置44、纳滤浓水池45、纳滤浓水泵46、电渗析装置47、结晶器进料储罐48、结晶器进料泵49、结晶装置50。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1，一种煤矿矿井水资源化综合利用系统，包括调节池1、加药系统、高效旋流净化器5、澄清水池9、流化床加药系统、晶种投加装置13、化学结晶循环造粒流化床14、颗粒存储装置15、硫酸加药装置16、次氯酸钠加药装置17、软化水池18、陶瓷膜超滤装置20、超滤水池21、反渗透加药系统、反渗透装置27、淡水池28、反渗透浓水池29、钠离子交换器31、弱酸阳离子交换器32、除二氧化碳系统、回收水池36、纳滤阻垢剂加药装置41、纳滤装置44、纳滤浓水池45、电渗析装置47、结晶器进料储罐48和结晶装置50。
调节池1的出水口与高效旋流净化器5的入水口相连通，加药系统的出口与高效旋流净化器5的药剂入口相连通，高效旋流净化器5的出水口经澄清水池9与化学结晶循环造粒流化床14的入水口相连通，流化床加药装置的出口与化学结晶循环造粒流化床14的加药剂入口相连通，晶种投加装置13的出口与化学结晶循环造粒流化床14的加晶种入口相连通，化学结晶循环造粒流化床14的底部排颗粒口与颗粒存储装置15的入口相连通，化学结晶循环造粒流化床14的出水口与硫酸加药装置16及次氯酸钠加药装置17的出口相连通，并经软化水池18与陶瓷膜超滤装置20的入水口相连通，陶瓷膜超滤装置20的出水口与超滤水池21的入水口相连通，超滤水池21的出水口与陶瓷膜超滤装置20的反洗水入口相连通，陶瓷膜超滤装置20的反洗水出口与澄清水池9的入水口相连通，超滤水池21的出水口及反渗透加药系统的出口均与反渗透装置27的入水口相连通，反渗透装置27的产水出口与淡水池28的入水口相连通，反渗透装置27的浓水出口通过反渗透浓水池29与钠离子交换器31的入水口相连通，钠离子交换器31的出水口与弱酸阳离子交换器32的入水口相连通，弱酸阳离子交换器32的出水口与除二氧化碳系统的入水口相连通，钠离子交换器31的再生液入口分别与纳滤浓水池45的出水口及淡水池28的出水口相连通；弱酸阳离子交换器32的再生液入口分别与硫酸加药装置16的出口及淡水池28的出水口相连通，除二氧化碳系统的出水口及纳滤阻垢剂加药装置41的出口均与纳滤装置44的入水口相连通，回收水池36的出水口与澄清水池9的入水口相连通，纳滤装置44的产水出口与淡水池28的入水口相连通，纳滤装置44的浓水出口通过纳滤浓水池45与电渗析装置47的入水口相连通，电渗析装置47的产水出口与澄清水池9的入水口相连通，电渗析装置47的浓水出水口通过结晶器进料储罐48与结晶装置50相连通。
具体的，加药系统包括聚合氯化铝加药装置3和助凝剂加药装置4，聚合氯化铝加药装置3和助凝剂加药装置4的出口均与高效旋流净化器5的药剂入口相连通。流化床加药系统包括氢氧化钠加药装置11和碳酸钠加药装置12，氢氧化钠加药装置11和碳酸钠加药装置12的出口均与化学结晶循环造粒流化床14的药剂入口相连通。反渗透加药系统包括反渗透阻垢剂加药装置23和反渗透还原剂加药装置24，反渗透阻垢剂加药装置23和反渗透还原剂加药装置24的出口均与反渗透装置27的药剂入口相连通。除二氧化碳系统包括除二氧化碳器33、除碳风机34和除碳水池35，除碳风机34的出风口与除二氧化碳器33底部的入风口相连通，除二氧化碳器33的出水口与除碳水池35的入水口相连通，除碳水池35的出水口与纳滤阻垢剂加药装置41的入水口相连通。
另外，本发明还包括煤泥池6和脱水机8，煤泥池6的入口与高效旋流净化器5的排泥口相连通，煤泥池6的出泥口与脱水机8的入口相连通，煤泥池6的上清液出口及脱水机8的出水口均与调节池1的入水口相连通。
具体的，调节池1的出水口与高效旋流净化器5的入水口通过原水泵2相连通；煤泥池6的出泥口与脱水机8的入口通过煤泥输送泵7相连通；澄清水池9的出水口与化学结晶循环造粒流化床14的入水口通过澄清水泵10相连通；软化水池18的出水口与陶瓷膜超滤装置20的入水口通过软化水泵19相连通；超滤水池21的出水口与陶瓷膜超滤装置20的反洗水入口通过超滤反洗水泵22相连通；超滤水池21的出水口与反渗透装置27的入水口通过超滤产水泵25和反渗透升压泵26相连通；反渗透浓水池29的出水口与钠离子交换器31的入水口通过反渗透浓水泵30相连通；回收水池36的出水口与澄清水池9的入水口通过回收水泵37相连通，钠离子交换器31的再生液入口分别通过第一再生水泵38、第二再生水泵39与纳滤浓水池45的出水口、淡水池28的出水口相连通；弱酸阳离子交换器32的再生液入口通过第三再生水泵40与淡水池28的出水口相连通；除碳水池35的出水口与纳滤装置44的入水口通过除碳水泵42和纳滤升压泵43相连通；纳滤浓水池45的出水口与电渗析装置47的入水口通过纳滤浓水泵46相连通；结晶器进料储罐48的出水口与结晶装置50的入水口通过结晶器进料泵49相连通。
具体的，高效旋流净化器5是基于化学混凝+旋流分离原理去除矿井水中的煤粉、胶体等物质，化学结晶循环造粒流化床14是基于诱导结晶原理，通过投加一定数量的CaCO3晶种作为诱晶载体，同时向水中投加NaOH和Na2CO3，使Ca2+、Mg2+离子发生化学反应生成CaCO3/Mg(OH)2晶体，并附着到晶种表面，进而去除水中硬度，且不产生难处理污泥，排出的CaCO3结晶颗粒（2～3mm）可以回收利用，该设备上升流速60m/h-100m/h，钙硬去除率可达90%以上；陶瓷膜超滤装置20采用无机α-Al2O3陶瓷膜组件，平均孔径为30nm；反渗透装置27采用一级二段，段间增压结构，回收率70%-80%；纳滤装置44采用一级二段或三段，段间增压结构，回收率75%～85%；钠离子交换器31采用纳滤装置44产生的浓水作为再生液，并且再生方式为两步或三步再生法；电渗析装置47采用均相膜结构，循环浓缩方式，装置回收率65%～75%，浓水含盐量可达20%以上；结晶装置50采用强制循环结晶系统，包括闪蒸罐、换热器、循环泵、蒸汽压缩机、蒸馏水罐、蒸馏水泵等。
工作方法：矿井水进入调节池1，经过原水泵2进入高效旋流净化器5，在高效旋流净化器5的进口混合器中加入聚合氯化铝、助凝剂进行絮凝反应，经高效旋流分离后的清水进入澄清水池9，底部煤泥排入煤泥池6沉降，煤泥池6排泥进入脱水机8脱水，煤泥池6的上清液及脱水机8脱出的水回至调节池1；澄清水池9出水通过澄清水泵10进入化学结晶循环造粒流化床14进行结晶软化处理，在化学结晶循环造粒流化床14的加药管中加入氢氧化钠和碳酸钠，在化学结晶循环造粒流化床14的加晶种管中加入碳酸钙晶种，反应生成的结晶颗粒通过底部排颗粒管排至颗粒存储装置15；化学结晶循环造粒流化床14出水分别加入硫酸及次氯酸钠进行pH调整和杀菌处理后进入软化水池18，通过软化水泵19进入陶瓷膜超滤装置20进行深度过滤处理，陶瓷膜超滤装置20的反洗水回收至澄清水池9，陶瓷膜超滤装置20出水进入超滤水池21，通过超滤产水泵25及反渗透升压泵26进入反渗透装置27进行脱盐处理，反渗透装置27产水进入淡水池28；反渗透装置27的浓水进入反渗透浓水池29，并经反渗透浓水泵30依次进入钠离子交换器31、弱酸阳离子交换器32进行除硬除碱，弱酸阳离子交换器32出水进入除二氧化碳器33，经除二氧化碳器33除碳处理后的水进入除碳水池35，然后通过除碳水泵42及纳滤升压泵43送入纳滤装置44进行分盐处理；钠离子交换器31和弱酸阳离子交换器32的再生废水进入回收水池36，然后通过回收水泵37回收至澄清水池9；纳滤装置44的产水进入淡水池28，纳滤装置44的浓水进入纳滤浓水池45，并通过纳滤浓水泵46送入电渗析装置47进行深度浓缩；电渗析装置47产水回收进入澄清水池9，电渗析装置47的浓水进入结晶器进料储罐48，通过结晶器进料泵49进入结晶装置50；最后结晶装置50产生优质硫酸钠结晶盐，淡水池28淡水达到工业、农业回用水标准，实现矿井水的资源化综合利用目标。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种煤矿矿井水资源化综合利用系统，其特征是，包括调节池（1）、加药系统、高效旋流净化器（5）、煤泥池（6）、脱水机（8）、澄清水池（9）、流化床加药系统、晶种投加装置（13）、化学结晶循环造粒流化床（14）、颗粒存储装置（15）、硫酸加药装置（16）、次氯酸钠加药装置（17）、软化水池（18）、陶瓷膜超滤装置（20）、超滤水池（21）、反渗透加药系统、反渗透装置（27）、淡水池（28）、反渗透浓水池（29）、钠离子交换器（31）、弱酸阳离子交换器（32）、除二氧化碳系统、回收水池（36）、纳滤阻垢剂加药装置（41）、纳滤装置（44）、纳滤浓水池（45）、电渗析装置（47）、结晶器进料储罐（48）和结晶装置（50）；
所述调节池（1）的出水口与高效旋流净化器（5）的入水口相连通，所述加药系统的出口与高效旋流净化器（5）的药剂入口相连通，所述煤泥池（6）的入口与高效旋流净化器（5）的排泥口相连通，所述煤泥池（6）的出泥口与脱水机（8）的入口相连通，所述煤泥池（6）的上清液出口及脱水机（8）的出水口均与调节池（1）的入水口相连通，所述高效旋流净化器（5）的出水口经澄清水池（9）与化学结晶循环造粒流化床（14）的入水口相连通，所述流化床加药装置的出口与化学结晶循环造粒流化床（14）的加药剂入口相连通，所述晶种投加装置（13）的出口与化学结晶循环造粒流化床（14）的加晶种入口相连通，所述化学结晶循环造粒流化床（14）的底部排颗粒口与颗粒存储装置（15）的入口相连通，所述化学结晶循环造粒流化床（14）的出水口与硫酸加药装置（16）及次氯酸钠加药装置（17）的出口相连通，并经软化水池（18）与陶瓷膜超滤装置（20）的入水口相连通，所述陶瓷膜超滤装置（20）的出水口与超滤水池（21）的入水口相连通，所述超滤水池（21）的出水口与陶瓷膜超滤装置（20）的反洗水入口相连通，所述陶瓷膜超滤装置（20）的反洗水出口与澄清水池（9）的入水口相连通，所述超滤水池（21）的出水口及反渗透加药系统的出口均与反渗透装置（27）的入水口相连通，所述反渗透装置（27）的产水出口与淡水池（28）的入水口相连通，所述反渗透装置（27）的浓水出口通过反渗透浓水池（29）与钠离子交换器（31）的入水口相连通，所述钠离子交换器（31）的出水口与弱酸阳离子交换器（32）的入水口相连通，所述弱酸阳离子交换器（32）的出水口与除二氧化碳系统的入水口相连通，所述钠离子交换器（31）的再生液入口分别与纳滤浓水池（45）的出水口及淡水池（28）的出水口相连通；所述弱酸阳离子交换器（32）的再生液入口分别与硫酸加药装置（16）的出口及淡水池（28）的出水口相连通，所述除二氧化碳系统的出水口及纳滤阻垢剂加药装置（41）的出口均与纳滤装置（44）的入水口相连通，所述回收水池（36）的出水口与澄清水池（9）的入水口相连通，所述纳滤装置（44）的产水出口与淡水池（28）的入水口相连通，所述纳滤装置（44）的浓水出口通过纳滤浓水池（45）与电渗析装置（47）的入水口相连通，所述电渗析装置（47）的产水出口与澄清水池（9）的入水口相连通，所述电渗析装置（47）的浓水出水口通过结晶器进料储罐（48）与结晶装置（50）相连通。
2.根据权利要求1所述的煤矿矿井水资源化综合利用系统，其特征是，所述加药系统包括聚合氯化铝加药装置（3）和助凝剂加药装置（4），所述聚合氯化铝加药装置（3）和助凝剂加药装置（4）的出口均与高效旋流净化器（5）的药剂入口相连通。
3.根据权利要求1所述的煤矿矿井水资源化综合利用系统，其特征是，所述流化床加药系统包括氢氧化钠加药装置（11）和碳酸钠加药装置（12），所述氢氧化钠加药装置（11）和碳酸钠加药装置（12）的出口均与化学结晶循环造粒流化床（14）的药剂入口相连通。
4.根据权利要求1所述的煤矿矿井水资源化综合利用系统，其特征是，所述反渗透加药系统包括反渗透阻垢剂加药装置（23）和反渗透还原剂加药装置（24），所述反渗透阻垢剂加药装置（23）和反渗透还原剂加药装置（24）的出口均与反渗透装置（27）的药剂入口相连通。
5.根据权利要求1所述的煤矿矿井水资源化综合利用系统，其特征是，所述除二氧化碳系统包括除二氧化碳器（33）、除碳风机（34）和除碳水池（35），所述除碳风机（34）的出风口与除二氧化碳器（33）底部的入风口相连通，所述除二氧化碳器（33）的出水口与除碳水池（35）的入水口相连通，所述除碳水池（35）的出水口与纳滤阻垢剂加药装置（41）的入水口相连通。
6.根据权利要求5所述的煤矿矿井水资源化综合利用系统，其特征是，所述调节池（1）的出水口与高效旋流净化器（5）的入水口通过原水泵（2）相连通；所述煤泥池（6）的出泥口与脱水机（8）的入口通过煤泥输送泵（7）相连通；所述澄清水池（9）的出水口与化学结晶循环造粒流化床（14）的入水口通过澄清水泵（10）相连通；所述软化水池（18）的出水口与陶瓷膜超滤装置（20）的入水口通过软化水泵（19）相连通；所述超滤水池（21）的出水口与陶瓷膜超滤装置（20）的反洗水入口通过超滤反洗水泵（22）相连通；所述超滤水池（21）的出水口与反渗透装置（27）的入水口通过超滤产水泵（25）和反渗透升压泵（26）相连通；所述反渗透浓水池（29）的出水口与钠离子交换器（31）的入水口通过反渗透浓水泵（30）相连通；所述回收水池（36）的出水口与澄清水池（9）的入水口通过回收水泵（37）相连通，所述钠离子交换器（31）的再生液入口分别通过第一再生水泵（38）、第二再生水泵（39）与纳滤浓水池（45）的出水口、淡水池（28）的出水口相连通；所述弱酸阳离子交换器（32）的再生液入口通过第三再生水泵（40）与淡水池（28）的出水口相连通；所述除碳水池（35）的出水口与纳滤装置（44）的入水口通过除碳水泵（42）和纳滤升压泵（43）相连通；所述纳滤浓水池（45）的出水口与电渗析装置（47）的入水口通过纳滤浓水泵（46）相连通；所述结晶器进料储罐（48）的出水口与结晶装置（50）的入水口通过结晶器进料泵（49）相连通。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的煤矿矿井水资源化综合利用系统的工作方法，其特征是，过程如下：矿井水进入调节池（1），经过原水泵（2）进入高效旋流净化器（5），在高效旋流净化器（5）的进口混合器中加入聚合氯化铝、助凝剂进行絮凝反应，经高效旋流分离后的清水进入澄清水池（9），底部煤泥排入煤泥池（6）沉降，煤泥池（6）排泥进入脱水机（8）脱水，煤泥池（6）的上清液及脱水机（8）脱出的水回至调节池（1）；澄清水池（9）出水通过澄清水泵（10）进入化学结晶循环造粒流化床（14）进行结晶软化处理，在化学结晶循环造粒流化床（14）的加药管中加入氢氧化钠和碳酸钠，在化学结晶循环造粒流化床（14）的加晶种管中加入碳酸钙晶种，反应生成的结晶颗粒通过底部排颗粒管排至颗粒存储装置（15）；化学结晶循环造粒流化床（14）出水分别加入硫酸及次氯酸钠进行pH调整和杀菌处理后进入软化水池（18），通过软化水泵（19）进入陶瓷膜超滤装置（20）进行深度过滤处理，陶瓷膜超滤装置（20）的反洗水回收至澄清水池（9），陶瓷膜超滤装置（20）出水进入超滤水池（21），通过超滤产水泵（25）及反渗透升压泵（26）进入反渗透装置（27）进行脱盐处理，反渗透装置（27）产水进入淡水池（28）；反渗透装置（27）的浓水进入反渗透浓水池（29），并经反渗透浓水泵（30）依次进入钠离子交换器（31）、弱酸阳离子交换器（32）进行除硬除碱，弱酸阳离子交换器（32）出水进入除二氧化碳器（33），经除二氧化碳器（33）除碳处理后的水进入除碳水池（35），然后通过除碳水泵（42）及纳滤升压泵（43）送入纳滤装置（44）进行分盐处理；钠离子交换器（31）和弱酸阳离子交换器（32）的再生废水进入回收水池（36），然后通过回收水泵（37）回收至澄清水池（9）；纳滤装置（44）的产水进入淡水池（28），纳滤装置（44）的浓水进入纳滤浓水池（45），并通过纳滤浓水泵（46）送入电渗析装置（47）进行深度浓缩；电渗析装置（47）产水回收进入澄清水池（9），电渗析装置（47）的浓水进入结晶器进料储罐（48），通过结晶器进料泵（49）进入结晶装置（50）；最后结晶装置（50）产生优质硫酸钠结晶盐，淡水池（28）淡水达到工业、农业回用水标准，实现矿井水的资源化综合利用目标。
8.根据权利要求7所述的煤矿矿井水资源化综合利用系统的工作方法，其特征是，所述高效旋流净化器（5）是基于化学混凝+旋流分离原理去除矿井水中的煤粉、胶体物质，所述化学结晶循环造粒流化床（14）是基于诱导结晶原理，通过投加一定数量的CaCO3晶种作为诱晶载体，同时向水中投加NaOH和Na2CO3，使Ca2+、Mg2+离子发生化学反应生成CaCO3/Mg(OH)2晶体，并附着到晶种表面，进而去除水中硬度，且不产生难处理污泥，排出的CaCO3结晶颗粒（2～3mm）可以回收利用，该设备上升流速60m/h-100m/h，钙硬去除率可达90%以上；所述陶瓷膜超滤装置（20）采用无机α-Al2O3陶瓷膜组件，平均孔径为30nm；所述反渗透装置（27）采用一级二段，段间增压结构，回收率70%-80%；所述纳滤装置（44）采用一级二段或三段，段间增压结构，回收率75%～85%；所述钠离子交换器（31）采用纳滤装置（44）产生的浓水作为再生液，并且再生方式为两步或三步再生法；所述电渗析装置（47）采用均相膜结构，循环浓缩方式，装置回收率65%～75%，浓水含盐量达20%以上；所述结晶装置（50）采用强制循环结晶系统，包括闪蒸罐、换热器、循环泵、蒸汽压缩机、蒸馏水罐、蒸馏水泵。
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