CN113101741B - 一种矿井下矿井水中固废物的处理方法及处理装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种矿井下矿井水中固废物的处理方法和设备。该处理方法包括，在矿井下的空间环境中，采用至少包括以下步骤的方法对矿井下矿井水中固废物进行处理；S100、将所述矿井下来自井下水仓中的矿井水通入内进流格栅除污机中，进行处理Ⅰ，得到水Ⅰ；S200、将所述水Ⅰ通入水池中，进行处理Ⅱ，得到水Ⅱ；S300、将所述水Ⅱ通入切割单元中，进行处理Ⅲ，得到水Ⅲ；S400、将所述水Ⅲ通入自清洗过滤单元中，进行处理Ⅳ，得到水Ⅳ；将所述水Ⅳ通入潜水电泵中。该方法能够在矿井下的狭隘空间中对井下水中固废物实现处理，经过处理后得到的水被吸入潜水电泵后排出到地面，保证进入泵体的水能够满足水质要求，降低对潜水电泵中轴承系统、叶片、泵体内部损害程度，延长潜水电泵使用寿命。

Description

一种矿井下矿井水中固废物的处理方法及处理装置
技术领域
本申请涉及一种矿井下矿井水中固废物的处理方法及处理装置，属于废水处理技术领域。
背景技术
矿井下矿井水主要是煤炭采掘过程中伴随涌出的地下水及生产过程中产生的废水，含有煤泥等大量的固废物。
传统的方式，是将矿井下矿井水通过井下水仓进行沉淀处理，然后被吸入潜水电泵排到地面。
矿井下水仓中的废水虽然经过沉淀但其中仍含有大量煤泥和其它颗粒物(如细小的泥沙和木屑等等)，这些颗粒物在经过潜水电泵轴承系统时，会造成轴承的磨损，影响水泵的使用寿命，同时水泵运转时，由于离心力作用，废水中泥沙、煤泥等固体颗粒物会粘结到泵体内壁，积累到一定程度时，会与潜水电泵叶片发生碰撞，对泵体内壁及叶片带来损伤。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种矿井下矿井水中固废物的处理方法，该方法能够在矿井下的狭隘空间中对矿井水实现处理，经过处理后得到的水吸入潜水电泵后被排出到地面，保证进入泵体的水能够满足要求，提高潜水电泵使用寿命。
一种矿井下矿井水中固废物的处理方法，在矿井下的空间环境中，采用至少包括以下步骤的方法对矿井下矿井水中固废物进行处理；
S100、将矿井下的来自井下水仓中的矿井水通入内进式流格栅除污机中，进行处理Ⅰ，得到水Ⅰ；
S200、将所述水Ⅰ通入水池中，进行处理Ⅱ，得到水Ⅱ；
S300、将所述水Ⅱ通入切割单元中，进行处理Ⅲ，得到水Ⅲ，所述切割单元包括至少一个切割泵；
S400、将所述水Ⅲ通入自清洗过滤单元中，进行处理Ⅳ，得到水Ⅳ，所述自清洗过滤单元包括至少一个自清洗过滤器；
之后将所述水Ⅳ通入潜水电泵中。
具体地，在一个可能的实施方式中，将矿井下矿井水依次通过内进式流格栅除污机、水池、切割泵和自清洗过滤器，再被吸入潜水电泵中排到地表。
内进式流格栅除污机进行大块固废物去除，过滤后的水进入水池中储存，之后用切割泵粉碎，再用自清洗过滤器过滤，过滤后的水吸入潜水电泵。通过内进式流格栅除污机、切割泵、自清洗过滤器的连续工作，让潜水电泵入口处水的固废物含量降低。
可选地，在步骤S200与步骤S300之间还包括步骤i，所述步骤i包括：
当所述水Ⅱ满足预设条件a时，进行步骤S300；
当所述水Ⅱ不满足预设条件a时，进行步骤S500，直到水Ⅱ满足预设条件a；
S500、停止切割单元工作。
具体地，本申请中，在步骤S200和S300之间设置步骤i，可以控制进入切割单元的水量，实现切割泵高效工作，而且还可以防止过少的废水进入切割单元，使切割泵受到损伤。
可选地，所述预设条件a包括：
Va≥mV总
其中，Va表示废水Ⅱ的体积；
V总表示水池的容积；
m的取值范围，0.5≤m≤1。
具体的m值，本领域技术人员可以在本申请给出的范围内根据工作情况进行调整。
具体地，本申请中，可以利用水池中的废水Ⅱ的体积与水池的体积关系，来实现进入切割泵的水量的控制。
优选地，0.7≤m≤0.9，设置合理的比例关系，可以保证各个设备的高效连续工作。
可选地，所述S300包括：将所述水池中水Ⅱ分流通入多个相互并联的切割泵中，进行处理Ⅲ，得到水Ⅲ；
可选地，所述并联的切割泵数量为3～6。
可选地，所述S400包括：将所述水Ⅲ分流通入多个相互并联的自清洗过滤子单元中，进行处理Ⅳ，得到水Ⅳ；
其中，每个自清洗过滤子单元均包含至少一个自清洗过滤器。
可选地，自清洗过滤子单元包括沿矿井水中固废物流动方向依次串联的第一自清洗过滤器和第二自清洗过滤器；所述第一自清洗过滤器的过滤精度为w1；所述第二自清洗过滤器的过滤精度为w2；w1>w2。
可选地，所述第一自清洗过滤器的过滤精度w1的取值范围为0.5mm≤w1≤1mm；
所述第二自清洗过滤器的过滤精度w2的取值范围为0.1mm≤w2≤0.5mm。也可以根据实际情况不设置第二自清洗过滤器
可选地，所述并联的自清洗过滤子单元数量为3～6。
可选地，所述处理方法还包括反冲洗步骤，所述反冲洗步骤包括：
S600、对所述自清洗过滤器进行反向冲洗，之后将反向清洗后的液体通入淤泥池进行沉降处理。
本申请中，自清洗过滤器反向冲洗，可以把过滤器中的堵塞滤网的杂质清洗掉，保证过滤效率。
可选地，通过步骤S100、S200、S300、S400，所述处理的条件为：过滤精度：0.1～1mm；流量：15～5500t/h，应用潜水电泵工作要求匹配
根据本申请的第二方面，还提供了一种矿井下矿井水中固废物的处理装置，所述处理装置包括：内进流格栅除污机、水池、切割单元及自清洗过滤单元；所述内进流格栅除污机、水池、切割单元和自清洗过滤单元沿着矿井下矿井水中固废物流向依次连接；所述自清洗过滤单元的第一出口与潜水电泵连接；所述切割单元包括至少一个切割泵；所述自清洗过滤单元包括至少一个自清洗过滤器。
所述自清洗过滤单元的第一出口设置在与潜水电泵连接的自清洗过滤器上。
具体地，切割单元可以包含一个切割泵，或者包含多个切割泵。
当包含多个切割泵时，在一个示例中，采用多台切割泵，多个切割泵之间并联，每台切割泵的入口端与水池连接，出口端与自清洗过滤单元入口端连接。工作互不影响。这样一是为了保证切割效果，二是确保自清洗过滤器能稳定连续进水。可以至少设置为一备一用一维修。
对于自清洗过滤单元也可以包含一个自清洗过滤器，或者多个自清洗过滤器。
当包含多个自清洗过滤器时，在一个示例中，采用多台自清洗过滤器；多台所述自清洗过滤器之间串联。每台自清洗过滤器的一端均与切割泵连接，另一端均与潜水电泵连接。工作互不影响。多台自清洗过滤器可以保证过滤效率。可以设置为一备一用。
可选地，所述水池中设有浮球开关，所述浮球开关与控制箱连接，所述控制箱用于控制所述切割泵；当所述废水Ⅱ满足预设条件a时，所述浮球开关断开；当所述废水Ⅱ不满足预设条件a时，所述浮球开关接通；
具体地，水池内置液位浮球开关，当水量低于设定液位时，通过现场控制箱及时停止自清洗过滤器进水的切割泵工作。是为了避免水池里面的水位过低，太低了切割泵无法正常工作。
可选地，所述处理装置还包括淤泥池，所述自清洗过滤单元的第二出口与淤泥池的进口连接，以使反向清洗后的液体进入淤泥池中。
可选地，所述自清洗过滤单元包括多个相互并联的自清洗过滤子单元；其中，每个自清洗过滤子单元均包括至少一个自清洗过滤器。
可选地，每个自清洗过滤子单元中均包括沿矿井水中固废物流动方向依次串联的第一自清洗过滤器和第二自清洗过滤器；所述第一自清洗过滤器的过滤精度为w1；所述第二自清洗过滤器的过滤精度为w2；w1>w2。
具体地，在另一个示例中，多台自清洗过滤器可以两两组成自清洗过滤子单元，先进水的自清洗过滤器的过滤精度大于后面的自清洗过滤器的过滤精度，多个自清洗过滤子单元并联，每个自清洗过滤子单元的入口端对应一个切割泵的出口端；多个自清洗过滤子单元出口端汇总然后与潜水电泵入口连接。自清洗过滤子单元之间并联连接形成多通道过滤效果，自清洗过滤子单元内部形成分级过滤效果。提高的过滤的效率和效果，以及保证流量。
可选地，所述并联的自清洗过滤子单元数量为3～6。
可选地，所述内进流格栅除污机的进口和出口、水池的进口和出口、切割单元的进口和出口、清洗过滤单元的进口和出口均设有连接头，所述连接头尺寸一致。
可选地，所述处理装置用于实现上述任一项所述的矿井下矿井水中固废物的处理方法。
本申请中，
经处理的得到的水Ⅳ中，水中含固体杂质体积浓度不超过1％，混浊度不超过5％。
本申请能产生的有益效果包括：
本申请所提供的矿井下矿井水中固废物的处理方法，是在潜水电泵的进水端增加一套预处理装置，可以对进入泵体的水进行处理，保证进入泵体的水能够满足要求不会对泵体的轴承系统、泵体内壁及潜水电泵叶片造成损害。由于井下物理空间有限，很难有预处理装置的安装空间，因此预处理装置安装在井下水仓和潜水电泵之间，预处理装置安装后可以对大部分的煤泥和颗粒物进行处理的同时，预处理装置本身具有动力可以定期对滤去除的污物进行反向清洗。
附图说明
图1为本申请第一种实施方式中的工艺路线。
图2为本申请第二种实施方式中的自清洗过滤单元的结构示意图。
201第一自清洗过滤器；202第二自清洗过滤器。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
本申请中，在内进式流格栅除污机中进行处理Ⅰ的条件为：过滤精度：0.1～1mm；流量：15～5500t/h。
具体地，进行处理Ⅰ时，过滤精度的上限独立地选自0.2mm、0.5mm、0.8mm、1.0mm中的任一值；过滤精度的下限独立地选自0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm中的任一值；
进行处理Ⅰ时，流量的上限独立地选自100t/h、1000t/h、1500t/h、2000t/h、4000t/h、5500t/h中的任一值；流量的下限独立地选自15t/h、100t/h、1000t/h、1500t/h、2000t/h、4000t/h中的任一值。
本申请中，在切割泵中进行处理Ⅲ的条件为：扬程：25～40m；流量：15～5500t/h；功率：120～150Kw。
具体地，进行处理Ⅲ时，扬程的上限选自30m、35m、40m中的任一值；扬程的下限选自25m、30m、35m中的任一值；
进行处理Ⅲ时，流量的上限独立地选自100t/h、1000t/h、1500t/h、2000t/h、4000t/h、5500t/h中的任一值；流量的下限独立地选自15t/h、100t/h、1000t/h、1500t/h、2000t/h、4000t/h中的任一值；
进行处理Ⅲ时，切割泵的功率的上限选自130Kw、140Kw、150Kw中的任一值；切割泵的功率的下限选自120Kw、130Kw、140Kw中的任一值。
本申请中，对内进式流格栅除污机、切割单元、自清洗过滤单元的排水量不做严格要求，只要这些部件通过处理后的水量要能满足潜水电泵排水量要求(即处理后的水量小于等于潜水电泵排水量)即可。
本申请中的自清洗过滤器的结构包括：电机、电控箱、控制管路、主管组件、滤芯组件、不锈钢刷、框架组件、传动轴、进出口连接法兰；
其中，主管组件外套设有滤芯组件，在滤芯组件外套设有不锈钢刷，在不锈钢刷外套设有框架组件，框架组件上分别开设有进口、出口，进口与出口均通过法兰与液体管路连接，电控箱通过控制管路与电机连接，起到调节电机运动的效果，电机通过传动抽与不锈钢刷连接，从而带动不锈钢刷运动。
具体的工作过程为：待处理的水由入水口进入机体，水中的杂质沉积在不锈钢滤网上，由此产生压差。通过压差开关监测进出水口压差变化，当压差达到设定值时，电控器给水力控制阀、驱动电机信号，引发下列动作：电动机带动刷子旋转，对滤芯进行清洗，同时控制阀打开进行排污，整个清洗过程只需持续数十秒钟，当清洗结束时，关闭控制阀，电机停止转动，系统恢复至其初始状态。
具体地，本申请中，自清洗过滤器出口直接和潜水电泵进口相连。
本申请中，可以包括多台自清洗过滤器；多台所述自清洗过滤器之间并联。每台自清洗过滤器的进口均与切割泵连接，自清洗过滤器出口直接和潜水电泵进口相连。工作互不影响。
多台自清洗过滤器可以保证过滤效率。可以设置为一备一用。
下面介绍可能的实施方式：
针对矿井水杂质特性，采取如图1所示的工艺路线：
在图1中，
1、内进流格栅
内进流格栅，又称内进流格栅除污机，是用来拦截并排除供水、排水系统中较小直径的悬浮脏污及颗粒杂质。运行时可连续自动清除过滤水体中的固体悬浮物，不仅能够清除水体中的塑料袋、木材碎片、大颗粒煤泥，亦可以有效去除水体中的纤维物、絮状软性物等悬浮物，是比较理想的快速预处理设备。
2、水池
水池内置液位浮球开关，当水量低于设定液位时，通过现场控制箱及时停止自清洗过滤器进水的切割泵工作。
3、切割离心污水泵
切割离心污水泵是排污泵的一种，也叫切割泵、双刀切割泵。它能将污水中长纤维、袋、带、草、布条等物质撕裂、切断，然后顺利排放，特别适合于输送含有坚硬固体、纤维物的液体以及特别脏、粘、滑的液体。
该设备为自清洗过滤器进水设备，一般选用2台以上(一用一备)，确保自清洗过滤器能稳定连续进水。
4、自清洗过滤器
自清洗过滤器是一种利用滤网直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，以净化水质及保护系统其他设备正常工作的精密设备。
自清洗过滤器克服传统过滤产品的纳污量小、易受污物堵塞、过滤部分需拆卸清洗且无法监控过滤器状态等众多缺点，具有对原水进行过滤并自动对滤芯进行清洗排污的功能。
自清洗过滤器清洗排污时系统不间断供水，可以监控过滤器的工作状态，自动化程度很高。
考虑到井下容纳空间，本方案自清洗过滤器均为卧式布置，方便维修。滤网采用304材质，过滤精度根据潜水电泵要求选定，流量和潜水电泵(即潜水电泵)流量匹配，一般采用多台布置(至少一用一备)。
自清洗根据自带压差开关设定差压来自动开启反洗动作，反洗污水排放至淤泥池中进行沉降处理。
经过自清洗过滤器过滤后，出水中悬浮物含量满足潜水电泵进水要求，对潜水电泵起到保护作用。
实施例1
本实施例中的处理装置如图1所示，矿井下矿井水中固废物依次通入内进式流格栅除污机、水池、两台切割泵并联(一备一用)和一台自清洗过滤器中，得到净化水，再将所述净化水通入潜水电泵中排到地表。
内流格栅的工作参数：
内进流格栅出水进入水池入口处，过滤精度1mm，流量1200t/h。出渣螺旋输送器电机380V，功率3kW。
切割离心污水泵的工作参数：
切割泵扬程30m，流量和潜水电泵相对应。
切割离心污水泵流量1200t/h，杨程30m，功率130kW，防爆电机。进出口管径分别为14寸、12寸，法兰连接。
自清洗过滤器的工作参数
自清洗过滤器最大处理量1200t/h，反洗刷子电机电压380V、功率1.25kW，电机防爆。
井下水仓中的预设条件为：Va≥0.8V总。
处理效果：
经处理的得到的水Ⅳ(即净化水)中，水中含固体杂质体积浓度不超过1％，混浊度不超过5％。
可见，本实施例提供的方法，可以有效降低矿井下矿井水中的固废物的含量，对潜水电泵起到保护作用。
实施例2
本实施例与实施例1类似，不同之处在于：将一台自清洗过滤器替换为图2所示的自清洗过滤单元。
如图2所示，自清洗过滤单元包括三组相互并联的过滤子单元，每组过滤子单元包括第一自清洗过滤器201，第二自清洗过滤器202。第一自清洗过滤器201的过滤精度为0.8mm；第二自清洗过滤器的过滤精度为0.2mm。
处理效果：
经处理的得到的水Ⅳ(即净化水)中，水中含固体杂质体积浓度不超过0.5％，混浊度不超过3％。可见，自清洗过滤器采用串并联的方式，可以更好的提高净化效果，对潜水电泵起到更好的保护作用。
当然，本实施例中过滤子单元的并联数量不仅仅为3组，也可以设置为4组、5组、6组等等，本领域技术人员可以根据实际需要，以及井下空间进行合适设置。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (14)

1.一种矿井下矿井水中固废物的处理方法，其特征在于，在矿井下的空间环境中，采用至少包括以下步骤的方法对矿井下矿井水中固废物进行处理；
S100、将矿井下的来自井下水仓中的矿井水通入内进流格栅除污机中，进行处理Ⅰ，得到水Ⅰ；
S200、将所述水Ⅰ通入水池中，进行处理Ⅱ，得到水Ⅱ；
S300、将所述水池中的水Ⅱ通入切割单元中，所述切割单元包括多个切割泵，多个切割泵之间并联，将所述水池中水Ⅱ分流通入多个相互并联的切割泵中，进行处理Ⅲ，得到水Ⅲ；
S400、将所述水Ⅲ通入自清洗过滤单元中，进行处理Ⅳ，得到水Ⅳ，所述自清洗过滤单元包括至少一个自清洗过滤器；
采用所述处理方法的处理装置由以下结构组成：内进流格栅除污机、水池、切割单元及自清洗过滤单元；
所述内进流格栅除污机、水池、切割单元和自清洗过滤单元沿着矿井下矿井水中固废物流向依次连接；
所述自清洗过滤单元的第一出口与潜水电泵连接；
所述切割单元包括多个切割泵，多个所述切割泵之间并联，每个所述切割泵的入口端与所述水池连接，出口端与所述自清洗过滤单元入口端连接；
所述自清洗过滤单元包括至少一个自清洗过滤器。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在步骤S200与步骤S300之间还包括步骤i，所述步骤i包括：
当所述水Ⅱ满足预设条件a时，进行步骤S300；
当所述水Ⅱ不满足预设条件a时，进行步骤S500，直到水Ⅱ满足预设条件a；
S500、停止切割单元工作。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述预设条件a包括：
Va≥mV总
其中，Va表示水Ⅱ的体积；
V总表示水池的容积；
m的取值范围，0.5≤m≤1。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述并联的切割泵数量为3～6。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述S400包括：将所述水Ⅲ分流通入多个相互并联的自清洗过滤子单元中，进行处理Ⅳ，得到水Ⅳ；
其中，每个自清洗过滤子单元均包含至少一个自清洗过滤器。
6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述自清洗过滤子单元包括沿矿井水中固废物流动方向依次串联的第一自清洗过滤器和第二自清洗过滤器；
所述第一自清洗过滤器的过滤精度为w1；
所述第二自清洗过滤器的过滤精度为w2；
w1>w2。
7.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述并联的自清洗过滤子单元数量为3～6。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括反冲洗步骤，所述反冲洗步骤包括：
S600、对所述自清洗过滤单元进行反向冲洗，之后将反向清洗后的液体通入淤泥池进行沉降处理。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤S100中，所述处理Ⅰ的条件为：
过滤精度：0.1～1mm；
流量：15～5500t/h。
10.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤S200中，所述处理Ⅱ包括沉淀处理。
11.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述水池中设有浮球开关，所述浮球开关与控制箱连接，所述控制箱用于控制所述切割泵；
当所述水Ⅱ满足预设条件a时，所述浮球开关断开；
当所述水Ⅱ不满足预设条件a时，所述浮球开关接通。
12.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述处理装置还包括淤泥池，所述自清洗过滤单元的第二出口与淤泥池的进口连接，以使反向清洗后的液体进入淤泥池中。
13.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述自清洗过滤单元包括多个相互并联的自清洗过滤子单元；
其中，每个自清洗过滤子单元均包括至少一个自清洗过滤器。
14.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述内进流格栅除污机的进口和出口、水池的进口和出口、切割单元的进口和出口、清洗过滤单元的进口和出口均设有连接头，所述连接头尺寸一致。
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Citations (4)

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KR20180098860A (ko) * 2017-02-27 2018-09-05 박홍규 중수 재활용 시스템
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