CN112390372B - 集水分流池、选矿工业废水循环利用处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集水分流池、选矿工业废水循环利用处理系统及方法，旨在解决矿山选矿工业用水未能实现充分的循环利用的技术问题。该集水分流池水平横截面呈椭圆形，由上至下包括清水、废水、矿泥分流层及屋脊状池底，在池体椭圆长轴端设有废水进口，另一端由上至下设有清水溢出口、污水排放口和排泥口。利用集水分流池将工业废水进行有效分流，并与景观用水系统有机融合，既维持了工矿企业正常生产，避免工业废水排放污染环境，又节约了土地资源和水资源，更增加了景观美化环境的效果；有效解决了工业废水里循环途径长，循环途径占地面积的问题，同时解决了景观水的循环不充分和排水资源浪费问题，提高了水的利用率。

Description

集水分流池、选矿工业废水循环利用处理系统及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种集水分流池、选矿工业废水循环利用处理系统及方法。

背景技术

水是地球生物赖以存在的物质基础，水资源是维系地球生态环境可持续发展的首要条件。水资源是目前全世界最宝贵的资源，水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。对于矿山企业来说，水是选矿工艺中的不可缺少的生产要素，也是美化矿区环境景观中的重要组成部分。当前，由于水资源利用的不科学，导致很多地区出现了水质污染、环境恶化、资源浪费等现象。尤其是工业废水的肆意排放，导致80%以上的地表水、地下水被污染。

随着我国经济和社会的快速发展，水资源日趋匮乏和水质污染的问题日渐突出，严重制约经济社会的可持续发展。提高水资源科学合理利用和环境保护、实现以水资源的可持续利用是支撑社会经济的可持续发展的迫切要求。

目前，矿山选矿工业用水一般多是使用后将废水向河流排放，或是兴建大型污水处理设施集中处理，部分实现了循环利用。

在当前人们越来越重视环境保护和清洁生产的情况下，急需要一种可以满足处理净化效果、循环利用水资源、提高水利用效率、实现工业废水零排放的综合利用设施及方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种选集水分流池、矿工业废水循环利用处理系统及方法，旨在解决矿山选矿工业用水未能实现充分的循环利用的技术问题。

发明人在长期的实践研究中发现，当前的人造水景观（如跌水、喷泉、荷花池、鱼塘等）的用水则是另外的系统（末端后要么直接排放进下水道或河流，造成浪费资源，要么缺少有效循环，形成一潭死水，环境美化效果差强人意），与工业用水循环系统相互独立；而另一方面，由于工业废水处理一般需要经过物理处理、生物处理等环节，导致工业用水的废水处理路径较长，循环耗时间长，且要不断地补充水，水资源利用率不高，废水处理设施占地面积大，浪费土地资源。

由鉴于此，本发明采用如下技术方案将矿山选矿工业废水进行有效分流，并将废水处理循环系统与景观用水系统进行有效整合：

设计一种集水分流池，包括池本体，该池本体横截面呈椭圆形，其池底沿椭圆长轴线隆起为屋脊状；所述池本体由上至下包括清水分流层、废水分流层及矿泥分流层；在所述池本体椭圆长轴一端的池壁中、上位置处设有废水进口，另一端部池壁上则由上至下设置有依次对应于清水分流层、废水分流层及矿泥分流层的清水溢出口、污水排放口和排泥口；所述清水溢出口至少有3个，呈放射状分布于池壁上。

所述清水溢出口包括4～5个，呈放射状均匀布设于池本体出水端的池壁上，且位于正常水位线下方0.8～1.2m，保证清水以溢流方式排出。

在所述清水溢水口上设有格栅及滤水网，滤水网一般采用80～100目尼龙滤水网（根据需要可增加层数）。

所述排泥口包括两个，分布于屋脊状池底两侧最低位置处。

设计一种选矿工业废水循环利用处理系统，包括串联或/和并联的：

所述集水分流池，用以将选矿尾水分流为清水、污水、矿泥；

景观式植物水处理设施，用于接收来自于所述集水分流池的污水并进行一级净化处理；

景观式生物处理设施，用以接收来自于所述景观式植物水处理设施的排水并进行二级净化，每级水排放均采用中上层溢流方式；

水造景观设施，以所述二级净化水为水源布造水景观；

回水分配管路，用以收集来自于所述集水分流池的分流清水、景观式生物处理设施或/和景观式生物处理设施的排水，并分配给回水利用设施。

所述景观式植物水处理设施为人工湿地、荷花池中的至少一种。

所述景观式生物处理设施为景观鱼塘、天鹅湖的至少一种。

所述水造景观设施为喷泉景观、跌水景观、雾化景观中的至少一种。

设计一种选矿工业废水循环利用处理方法，利用所述选矿工业废水循环利用处理系统进行处理，包括如下步骤：

（1）将选矿尾水引至所述集水分流池，经沉淀分层分流为清水、污水、矿泥；

（2）将上步所得污水引至所述景观式植物水处理设施进行初级净化；

（3）将步骤（3）中的排水引至景观式生物处理设施进行二级净化处理；

（4）经二级净化处理的净化水增压后送至所述水造景观设施布造对应的水景观；

（5）经所述回水分配管路汇集自于所述集水分流池的分流清水、景观式生物处理设施或/和景观式生物处理设施的排水，并分配给回水利用设施；

（6）由所述排泥口抽排沉淀矿泥，并回灌到采空区中的地下空间或集中进行无害化处理。

与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：

1. 本发明方法既保证了工业废水处理效果，维持工矿企业正常生产，避免工业废水排放污染环境，提高了水利用效率，又节约了土地资源和水资源。

2. 有效解决了工业废水里循环途径长，循环途径占地面积的问题，同时解决了景观水的循环不充分和排水资源浪费问题，提高了水的利用率。

3. 增加了景观水的流动性，有效提高了景观美化环境的效果。

附图说明

图1为本发明集水分流池的上层清水分流平面示意图。

图2为本发明集水分流池的剖面结构示意图。

图3为本发明集水分流池的中层污水分流平面示意图。

图4为本发明集水分流池的下层排泥分流平面示意图。

以上图中，1为废水进口，2为清水溢出口，3为清水分流层，4为废水分流层，5为矿泥分流层，6、8为排泥口，7为屋脊状池底，9为污水排放口，10为混凝土池壁，11为水位线。

图5为选矿工业废水循环利用处理工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在以下实施例中所涉及的设备如无特别说明，均为常规设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料；所涉及的处理方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例1：

河南安钢集团舞阳矿业有限责任公司是开采铁矿的企业，生产规模215万吨/年。根据铁矿选矿工艺要求，工业平均用水量1250吨/h，最大日用水量2253.37吨/h。铁山矿区面积4.32km²，根据绿色矿山建设要求，需要荷塘、鱼池、喷泉和跌水等流水景观。

基于此，利用本发明方法将选矿工业排水进行合理分流、分类处理（参见图5）；将选矿废水处理过程融入景观水系，采用环境理念美化了处理途径。因为选矿废水的污染成分是矿粉等固体颗粒和杂物，需要物理处理过程和轻微生物处理过程即可达到净化处理的效果；包括三种处理方式：满足工业用水使用要求、水质好的清水，直接进入再利用循环系统；含微小颗粒多、水质差的废水进入矿区景观水循环系统；沉淀的矿渣、矿泥通过抽排回灌地下采空区；同时，将废水处理的物理处理过程（包括植物截留、过滤等）和生物处理过程作为景观水循环系统，可以增加景观水的流动性，提高美化环境效果。具体实施方案如下：

首先，在矿山企业选矿排水口设置一个水平横截面呈椭圆形的集水分流池（参见图1至图4），将选矿排水分流并分类处理。椭圆形的集水分流池长轴长20.0m，短轴15.0m，深度6.0m，采用半地上、半地下的钢筋混凝土结构，下部做刚性防渗、柔性防渗处理；

集水分流池排水端按照不同高度设置不同功能的清水溢出口2、污水排放口9和排泥口6、8。上层（距正常水位线2m位置处）排水口沿排水方向的池壁边缘呈放射状设置5个用于排放上层清水的清水溢出口（高度0.3m，宽度1.0m，溢水口上安装不锈钢格栅，格栅上设置80-100目尼龙滤水网）2，其排水直接进入工业用水循环系统，水再次被利用；中、下层距离池底1.5m位置处设置一个污水排水口（宽度0.5m、高度0.3m，排水口上安装闸门和不锈钢格栅）9，用于排放水质较差的水，这部分排水进入矿区景观水循环系统，通过景观水系循环过程完成污水的物理净化、生物进化过程；

为便于矿泥积淀和排放，集水分流池底为屋脊状池底（即以椭圆长轴线为中心设置成屋脊状对称斜坡）7，在池底排水端两侧对称设置两个排泥口6、8，宽度0.3m、高度0.3m，排泥口6、8上设置阀门，并以排泥口为轴线设置U型排导槽，池内沉积矿渣、矿泥较厚时定期使用，从排渣口排出的矿渣、矿泥可经对应设计的管路系统回灌到采空区中的地下空间。

在中、下层排水口下游设置对应的荷花池、养鱼池等景观，使工业排水在这些景观流水中经过物理处理、生物处理等过程，加长循环途径，水质可以充分得到处理和净化。

经过景观湿地、池塘处理净化后的水经由对应的地下提升泵站中提升势能，然后以喷泉、跌水等景观的形式出现，这些流水汇集后重新进入工业用水循环系统，被工业选矿、洗车等用途再次利用。

采用选矿工业废水处理与景观水综合利用方法后，60%以上的选矿、清洗等工业废水直接循环再利用，使废水利用率提高50%以上，沉淀的矿渣、矿泥则被回灌地下采空区。

另外，作为矿区景观水循环系统，废水在荷花池、养鱼塘、喷泉等景观中实现了物理处理过程和生物处理过程，处理后的水悬浮物≤30mg/l、pH值为7.0-8.0、全硬度（以CaCO₃计）≤500mg/l，电导率≤450us/cm，总固溶≤500mg/l，完全满足选矿工业用水对水质的要求，节约了专用污水处理的能源和资源。通过提升泵站使水以喷泉、跌水等景观的方式再次进入工业用水循环系统，根据需要二次分配后被再利用，避免末端水向河流或污水管道排放，实现了工业废水的零排放，保护了环境，节约了水资源。水循环系统使景观水长期处于高效率循环状态，造就了荷花池昂昂绿意、养鱼池生机勃勃、喷泉和跌水绿水长流的美景，使矿区环境在水景观的衬托下更加美丽。

综合以上，该公司该矿区的选矿工业废水处理与景观水综合利用后大幅度提了高水的利用率，节约了水资源和土地资源，实现工业废水零排放，美化矿区环境，绿色环保，应用效果良好。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明；但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关部件、结构及材料进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (7)

1.一种选矿工业废水循环利用处理系统，其特征在于，包括用以将选矿废水分流为清水、污水、矿泥的集水分流池，所述集水分流池水平截面呈椭圆形，其池底沿椭圆长轴线隆起为屋脊状；所述集水分流池由上至下包括清水分流层、废水分流层及矿泥分流层；在所述集水分流池椭圆长轴一端的池壁中、上位置处设有废水进口，另一端部池壁上则由上至下设置有依次对应于清水分流层、废水分流层及矿泥分流层的清水溢出口、污水排放口和排泥口；所述清水溢出口至少有3个，呈放射状分布于池壁上；所述排泥口包括2个，分布于屋脊状池底两侧最低位置处；

还包括景观式植物水处理设施，用于接收来自于所述集水分流池分流出的污水并进行一级净化处理；

景观式生物处理设施，用以接收来自于所述景观式植物水处理设施的排水并进行二级净化；

水造景观设施，以所述二级净化水为水源布造水景观；

回水分配管路，用以收集来自于所述集水分流池的分流清水、景观式生物处理设施的排水，并分配给回水利用设施。

2.根据权利要求1所述的选矿工业废水循环利用处理系统，其特征在于，所述清水溢出口包括4～5个，且位于正常水位线下方0.8～1.2m位置处。

3.根据权利要求1所述的选矿工业废水循环利用处理系统，其特征在于，在所述清水溢出口上设有对应的格栅和滤水网。

4.根据权利要求1所述的选矿工业废水循环利用处理系统，其特征在于，所述景观式植物水处理设施为人工湿地、荷花池中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的选矿工业废水循环利用处理系统，其特征在于，所述景观式生物处理设施为景观鱼塘、天鹅湖的至少一种。

6.根据权利要求1所述的选矿工业废水循环利用处理系统，其特征在于，所述水造景观设施为喷泉景观、跌水景观、雾化景观中的至少一种。

7.一种选矿工业废水循环利用处理方法，利用权利要求1所述的选矿工业废水循环利用处理系统进行处理，包括如下步骤：

（1）将选矿尾水引至所述集水分流池，经沉淀分流为清水、污水、矿泥；

（2）将上步所得污水引至所述景观式植物水处理设施进行初级净化；

（3）将步骤（2）中的排水引至景观式生物处理设施进行二级净化处理；

（4）经二级净化处理的净化水增压后送至所述水造景观设施布造对应的水景观；

（5）经所述回水分配管路汇集自于所述集水分流池的分流清水、景观式生物处理设施的排水，并分配给回水利用设施；

（6）由所述排泥口抽排沉淀矿泥，并回灌到采空区中的地下空间或进行集中处理。

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