CN115259531A - 用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统、设备、终端 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿井水处理技术领域，公开了一种用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统、设备、终端，用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统包括：过滤模块、检测模块、中央控制模块、气浮除油处理模块、絮凝处理模块、锰砂过滤器处理模块、超滤处理模块、重金属吸附处理模块、活性炭吸附模块、脱盐处理模块、臭氧处理模块、中和模块、充氧处理模块以及输出模块。本发明可实现不同程度需求的煤矿井下源头水处理的工艺处理，提高处理的效率、降低处理的成本，同时还能够吸附去除重金属、油以及无机盐等，提高了矿井水的回收率、利用率以及处理效果，能够真正令矿井水变废为宝。

Description

用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统、设备、终端

技术领域

本发明属于煤矿井水处理技术领域，尤其涉及一种用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统、设备、终端。

背景技术

目前，矿井水是一类复合型水，包含无机、有机污染物，细菌污染物和多种有毒有害物质及放射性物质。矿井水受水文地质条件、水动力学、地质化学、矿床地质构造、开采方法及人类活动等因素的影响，使矿井水水质具有明显的差异。依据矿井水所含污染物特征，一般将其分为洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和含特殊污染物的矿井水。近年来，国内外学者在矿井水处理及利用方面开展大量研究工作。

然而，现有的煤矿井水处理成本较高，无法吸附或去除水中的重金属离子，处理效率低、处理效果不佳。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的煤矿井水处理成本较高，无法吸附或去除水中的重金属离子，处理效率低、处理效果不佳。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统、设备、终端。

本发明是这样实现的，一种用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统，所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统包括：

气浮除油处理模块，与中央控制模块连接，用于基于检测结果对矿井水进行气浮除油处理；

锰砂过滤器处理模块，与中央控制模块连接，用于对初次絮凝处理后的矿井水利用锰砂过滤器进行过滤处理；

超滤处理模块，与中央控制模块连接，用于利用超滤膜对锰砂过滤后的矿井水进行超滤处理；

重金属吸附处理模块，与中央控制模块连接，用于对超滤处理后的矿井水进行重金属吸附处理；

活性炭吸附模块，与中央控制模块连接，用于利用活性炭吸附装置对重金属吸附处理后的矿井水进行活性炭吸附；

脱盐处理模块，与中央控制模块连接，用于对活性炭吸附处理后的矿井水进行脱盐处理；

臭氧处理模块，与中央控制模块连接，用于利用臭氧反应池对脱盐处理后的矿井水进行处理；

充氧处理模块，与中央控制模块连接，用于对所述中和处理后的矿井水进行充氧曝气。

进一步，所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统还包括：

过滤模块，与中央控制模块连接，用于过滤去除矿井水中的杂质与大的颗粒；

检测模块，与中央控制模块连接，用于采集矿井水的样本并进行所述矿井水样本的相关指标数据；

中央控制模块，与过滤模块、检测模块、气浮除油处理模块、絮凝处理模块、锰砂过滤器处理模块、超滤处理模块、重金属吸附处理模块、活性炭吸附模块、脱盐处理模块、臭氧处理模块、中和模块、充氧处理模块以及输出模块连接，用于利用单片机或控制控制各个模块正常工作；

絮凝处理模块，与中央控制模块连接，用于基于所述矿井水样本的检测结果确定絮凝剂的种类与添加量，并利用絮凝剂对所述矿井水进行初次沉淀与过滤处理；

中和模块，与中央控制模块连接，用于利用中和试剂对臭氧反应后的矿井水进行pH、氮磷钾含量中和处理；

输出模块，与中央控制模块连接，用于当矿井水样本检测结果符合排出标准时进行矿井水的输出。

进一步，所述矿井水样本的相关指标数据包括：温度、pH值、化学需氧量、重金属含量、油类含量与种类、无机盐含量、溶解氧、氮磷钾含量、悬浮物的种类与数量。

进一步，所述气浮除油处理模块基于检测结果对矿井水进行气浮除油处理包括以下步骤：

首先，基于矿井水样本的检测结果确定所需气体与破乳剂；向矿井水中加入一定量的破乳剂，搅拌均匀，静置过滤；

其次，将矿井水导向溶气水发生器中，并对所需气体进行降温后通入所述溶气水发生器中，进行气浮除油，得到除油后的矿井水。

进一步，所述絮凝处理模块基于所述矿井水样本的检测结果确定絮凝剂的种类与添加量，并利用絮凝剂对所述矿井水进行初次沉淀与过滤处理包括：

首先，获取矿井水样本的检测结果确定初步过滤后的矿井水包含的悬浮物以及所述悬浮物的浓度；

其次，基于所述包含的悬浮物以及悬浮物的浓度确定所利用的絮凝剂的种类、添加量以及磁粉的种类与磁粉的添加量；

再者，利用搅拌装置搅拌所述除油后的矿井水并边搅拌边按照确定的添加量向所述矿井水中添加确定的絮凝剂；

然后，基于确定的磁粉的种类与添加量向搅拌中的矿井水中添加相应的磁粉并持续搅拌；

最后，静置一段时间后，利用固液分离装置进行固液分离，对所述固体沉淀进行磁粉回收，所述液体为初次处理后的矿井水。

进一步，所述重金属吸附处理模块对超滤处理后的矿井水进行重金属吸附处理包括以下步骤：

首先，根据所述矿井水中所含的重金属盐以及无机盐的种类以及含量确定吸附剂以及所述吸附剂的添加量；

其次，按照确定的添加量向所述矿井水中添加确定的吸附剂并施加电场，同时搅拌均匀，静置一段时间后，进行固液分离，保留液体；

最后，基于所述矿井水中所含的重金属盐以及无机盐的种类确定二次吸附剂，并添加至矿井水中搅拌均匀后在电场的作用下生成沉淀，过滤，去除沉淀得到重金属吸附后的矿井水。

进一步，所述脱盐处理模块对活性炭吸附处理后的矿井水进行脱盐处理包括以下步骤：

利用反渗透装置对活性炭吸附处理后的矿井水进行处理，将反渗透处理后的矿井水进行浓缩、过滤处理，得到脱盐处理后的矿井水。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：

本发明可实现不同程度需求的煤矿井下源头水处理的工艺处理，提高处理的效率、降低处理的成本，同时还能够吸附去除重金属、油以及无机盐等，提高了矿井水的回收率、利用率以及处理效果，能够真正令矿井水变废为宝。

第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：

本发明应用多种水处理技术进行煤矿井下源头水分级处理，变“水害”为“水资源”，可实现矿区环境、经济、社会的和谐统一发展，改善矿区生态环境。

附图说明

图1是本发明实施例提供的气浮除油处理模块基于检测结果对矿井水进行气浮除油处理的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的絮凝处理模块基于所述矿井水样本的检测结果确定絮凝剂的种类与添加量，并利用絮凝剂对所述矿井水进行初次沉淀与过滤处理的方法流程图；

图3是本发明实施例提供的重金属吸附处理模块对超滤处理后的矿井水进行重金属吸附处理的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。

本发明实施例提供的用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统包括：

过滤模块，与中央控制模块连接，用于过滤去除矿井水中的杂质与大的颗粒；

检测模块，与中央控制模块连接，用于采集矿井水的样本并进行所述矿井水样本的相关指标数据；

中央控制模块，与过滤模块、检测模块、气浮除油处理模块、絮凝处理模块、锰砂过滤器处理模块、超滤处理模块、重金属吸附处理模块、活性炭吸附模块、脱盐处理模块、臭氧处理模块、中和模块、充氧处理模块以及输出模块连接，用于利用单片机或控制控制各个模块正常工作；

气浮除油处理模块，与中央控制模块连接，用于基于检测结果对矿井水进行气浮除油处理；

絮凝处理模块，与中央控制模块连接，用于基于所述矿井水样本的检测结果确定絮凝剂的种类与添加量，并利用絮凝剂对所述矿井水进行初次沉淀与过滤处理；

锰砂过滤器处理模块，与中央控制模块连接，用于对初次絮凝处理后的矿井水利用锰砂过滤器进行过滤处理；

超滤处理模块，与中央控制模块连接，用于利用超滤膜对锰砂过滤后的矿井水进行超滤处理；

重金属吸附处理模块，与中央控制模块连接，用于对超滤处理后的矿井水进行重金属吸附处理；

活性炭吸附模块，与中央控制模块连接，用于利用活性炭吸附装置对重金属吸附处理后的矿井水进行活性炭吸附；

脱盐处理模块，与中央控制模块连接，用于对活性炭吸附处理后的矿井水进行脱盐处理；

臭氧处理模块，与中央控制模块连接，用于利用臭氧反应池对脱盐处理后的矿井水进行处理；

中和模块，与中央控制模块连接，用于利用中和试剂对臭氧反应后的矿井水进行pH、氮磷钾含量中和处理；

充氧处理模块，与中央控制模块连接，用于对所述中和处理后的矿井水进行充氧曝气；

输出模块，与中央控制模块连接，用于当矿井水样本检测结果符合排出标准时进行矿井水的输出。

本发明实施例提供的矿井水样本的相关指标数据包括：温度、pH值、化学需氧量、重金属含量、油类含量与种类、无机盐含量、溶解氧、氮磷钾含量、悬浮物的种类与数量。

如图1所示，本发明实施例提供的气浮除油处理模块基于检测结果对矿井水进行气浮除油处理包括以下步骤：

S101，基于矿井水样本的检测结果确定所需气体与破乳剂；向矿井水中加入一定量的破乳剂，搅拌均匀，静置过滤；

S102，将矿井水导向溶气水发生器中，并对所需气体进行降温后通入所述溶气水发生器中，进行气浮除油，得到除油后的矿井水。

如图2所示，本发明实施例提供的絮凝处理模块基于所述矿井水样本的检测结果确定絮凝剂的种类与添加量，并利用絮凝剂对所述矿井水进行初次沉淀与过滤处理包括：

S201，获取矿井水样本的检测结果确定初步过滤后的矿井水包含的悬浮物以及所述悬浮物的浓度；

S202，基于所述包含的悬浮物以及悬浮物的浓度确定所利用的絮凝剂的种类、添加量以及磁粉的种类与磁粉的添加量；

S203，利用搅拌装置搅拌所述除油后的矿井水并边搅拌边按照确定的添加量向所述矿井水中添加确定的絮凝剂；

S204，基于确定的磁粉的种类与添加量向搅拌中的矿井水中添加相应的磁粉并持续搅拌；

S205，静置一段时间后，利用固液分离装置进行固液分离，对所述固体沉淀进行磁粉回收，所述液体为初次处理后的矿井水。

如图3所示，本发明实施例提供的重金属吸附处理模块对超滤处理后的矿井水进行重金属吸附处理包括以下步骤：

S301，根据所述矿井水中所含的重金属盐以及无机盐的种类以及含量确定吸附剂以及所述吸附剂的添加量；

S302，按照确定的添加量向所述矿井水中添加确定的吸附剂并施加电场，同时搅拌均匀，静置一段时间后，进行固液分离，保留液体；

S303，基于所述矿井水中所含的重金属盐以及无机盐的种类确定二次吸附剂，并添加至矿井水中搅拌均匀后在电场的作用下生成沉淀，过滤，去除沉淀得到重金属吸附后的矿井水。

本发明实施例提供的脱盐处理模块对活性炭吸附处理后的矿井水进行脱盐处理包括以下步骤：

利用反渗透装置对活性炭吸附处理后的矿井水进行处理，将反渗透处理后的矿井水进行浓缩、过滤处理，得到脱盐处理后的矿井水。

二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。

本发明将所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统应用于计算机设备，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统。

本发明将所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统应用于计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统。

本发明将所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统应用于信息数据处理终端。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统，其特征在于，所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统包括：

气浮除油处理模块，与中央控制模块连接，用于基于检测结果对矿井水进行气浮除油处理；

锰砂过滤器处理模块，与中央控制模块连接，用于对初次絮凝处理后的矿井水利用锰砂过滤器进行过滤处理；

超滤处理模块，与中央控制模块连接，用于利用超滤膜对锰砂过滤后的矿井水进行超滤处理；

重金属吸附处理模块，与中央控制模块连接，用于对超滤处理后的矿井水进行重金属吸附处理；

活性炭吸附模块，与中央控制模块连接，用于利用活性炭吸附装置对重金属吸附处理后的矿井水进行活性炭吸附；

脱盐处理模块，与中央控制模块连接，用于对活性炭吸附处理后的矿井水进行脱盐处理；

臭氧处理模块，与中央控制模块连接，用于利用臭氧反应池对脱盐处理后的矿井水进行处理；

充氧处理模块，与中央控制模块连接，用于对所述中和处理后的矿井水进行充氧曝气。

2.如权利要求1所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统，其特征在于，所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统还包括：

过滤模块，与中央控制模块连接，用于过滤去除矿井水中的杂质与大的颗粒；

检测模块，与中央控制模块连接，用于采集矿井水的样本并进行所述矿井水样本的相关指标数据；

中央控制模块，与过滤模块、检测模块、气浮除油处理模块、絮凝处理模块、锰砂过滤器处理模块、超滤处理模块、重金属吸附处理模块、活性炭吸附模块、脱盐处理模块、臭氧处理模块、中和模块、充氧处理模块以及输出模块连接，用于利用单片机或控制控制各个模块正常工作；

絮凝处理模块，与中央控制模块连接，用于基于所述矿井水样本的检测结果确定絮凝剂的种类与添加量，并利用絮凝剂对所述矿井水进行初次沉淀与过滤处理；

中和模块，与中央控制模块连接，用于利用中和试剂对臭氧反应后的矿井水进行pH、氮磷钾含量中和处理；

输出模块，与中央控制模块连接，用于当矿井水样本检测结果符合排出标准时进行矿井水的输出。

3.如权利要求2所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统，其特征在于，所述矿井水样本的相关指标数据包括：温度、pH值、化学需氧量、重金属含量、油类含量与种类、无机盐含量、溶解氧、氮磷钾含量、悬浮物的种类与数量。

4.如权利要求1所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统，其特征在于，所述气浮除油处理模块基于检测结果对矿井水进行气浮除油处理包括以下步骤：

首先，基于矿井水样本的检测结果确定所需气体与破乳剂；向矿井水中加入一定量的破乳剂，搅拌均匀，静置过滤；

其次，将矿井水导向溶气水发生器中，并对所需气体进行降温后通入所述溶气水发生器中，进行气浮除油，得到除油后的矿井水。

5.如权利要求2所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统，其特征在于，所述絮凝处理模块基于所述矿井水样本的检测结果确定絮凝剂的种类与添加量，并利用絮凝剂对所述矿井水进行初次沉淀与过滤处理包括：

首先，获取矿井水样本的检测结果确定初步过滤后的矿井水包含的悬浮物以及所述悬浮物的浓度；

其次，基于所述包含的悬浮物以及悬浮物的浓度确定所利用的絮凝剂的种类、添加量以及磁粉的种类与磁粉的添加量；

再者，利用搅拌装置搅拌所述除油后的矿井水并边搅拌边按照确定的添加量向所述矿井水中添加确定的絮凝剂；

然后，基于确定的磁粉的种类与添加量向搅拌中的矿井水中添加相应的磁粉并持续搅拌；

最后，静置一段时间后，利用固液分离装置进行固液分离，对所述固体沉淀进行磁粉回收，所述液体为初次处理后的矿井水。

6.如权利要求1所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统，其特征在于，所述重金属吸附处理模块对超滤处理后的矿井水进行重金属吸附处理包括以下步骤：

首先，根据所述矿井水中所含的重金属盐以及无机盐的种类以及含量确定吸附剂以及所述吸附剂的添加量；

其次，按照确定的添加量向所述矿井水中添加确定的吸附剂并施加电场，同时搅拌均匀，静置一段时间后，进行固液分离，保留液体；

最后，基于所述矿井水中所含的重金属盐以及无机盐的种类确定二次吸附剂，并添加至矿井水中搅拌均匀后在电场的作用下生成沉淀，过滤，去除沉淀得到重金属吸附后的矿井水。

7.如权利要求1所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统，其特征在于，所述脱盐处理模块对活性炭吸附处理后的矿井水进行脱盐处理包括以下步骤：

利用反渗透装置对活性炭吸附处理后的矿井水进行处理，将反渗透处理后的矿井水进行浓缩、过滤处理，得到脱盐处理后的矿井水。

8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-7任意一项所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-7任意一项所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统的步骤。

10.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1-7任意一项所述用于煤矿井下源头水分级处理的工艺系统。

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