CN115557572A - 一种煤矿矿井水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤矿矿井水处理系统，属于矿井水处理技术领域，其包括存储水仓、预过滤器、超滤膜组件和产水箱，预过滤器用于对矿井水进行初次过滤，超滤膜组件用于对矿井水进行二次过滤，二次过滤后得到的产水存储至产水箱内等待备用。产水箱与超滤膜组件之间还设有反洗管路和反洗泵，当超滤膜组件内拦截的悬浮物较多而影响其过滤性能时，反洗泵将产水箱内的产水抽出后反向送入超滤膜组件内，对超滤膜组件进行反冲洗，避免大量的悬浮物长时间堆积在超滤膜组件内，使矿井水能够连续且稳定的运行，无需设置混凝沉淀系统，具有处理流程短、效率高的优点，并不受地形因素影响，普适性较好，便于推广应用。

Description

一种煤矿矿井水处理系统

技术领域

本发明涉及矿井水处理技术领域，具体涉及一种煤矿矿井水处理系统。

背景技术

目前，矿井水过滤所常用的过滤材质，如滤网、砂滤、金属膜、无机陶瓷膜或PTFE柔性陶瓷膜等，均会受到进水悬浮物浓度和粒度的限制。因此，无论是地面处理还是井下处理均需要设置混凝沉淀系统，在对矿井水进行多级过滤之前，通过向矿井水内添加混凝药剂的方式将矿井水中的悬浮物进行混凝沉淀处理，导致整个矿井水的处理流程较长、效率较低。若不设置混凝沉淀系统，很容易造成过滤系统的堵塞，无法连续稳定的运行，也无法达到水质水量的设计要求。

此外，有一些利用煤矿采空区空间或以地下水库等形式先预沉矿井水，再采用多级过滤形式，这种方式虽然省去了混凝沉淀系统并能够连续稳定运行，但其受到水文地质条件、巷道空间、峒室与占地等诸多条件限制，不具有普适性，难以推广应用。

综上，目前的矿井水处理系统具有处理流程长、效率低且不具有普适性的缺陷。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中矿井水处理系统流程长、效率低且不具有普适性缺陷，从而提供一种煤矿矿井水处理系统。

本发明提供的煤矿矿井水处理系统包括：

存储水仓，与煤矿供排水系统连接，其上连接有供水管路，且供水管路上设有高压泵；

预过滤器，通过所述供水管路与存储水仓连接；

超滤膜组件，其上连接有进水管路、产水管路和排放管路，所述进水管路上设有循环泵，所述预过滤器通过进水管路与超滤膜组件，且进水管路上设有减压阀，所述减压阀位于所述预过滤器和所述循环泵之间，所述排放管路连接有浓水排放口；

产水箱，通过所述产水管路与所述超滤膜组件连接，其上连接有反洗管路，所述反洗管路与所述产水管路连通，且所述反洗管路上设有反洗泵，所述反洗泵用于将产水箱内的产水通过反洗管路反向送入超滤膜组件内。

可选的，所述矿井水处理系统还包括加药桶，所述反洗管路上连接有加药管路，所述加药桶连接在所述加药管路上并与所述产水箱并联设置，且所述加药管路上设有加药泵。

可选的，所述矿井水处理系统还包括管道混合器，所述管道混合器连接在所述反洗管路上，并位于所述加药桶与所述超滤膜组件之间。

可选的，所述矿井水处理系统还包括：

进水压力传感器，设置在进水管路上，并位于循环泵和超滤膜组件之间，用于检测进水管路内的进水压力值；

产水压力传感器，设置在产水管路上，用于检测产水管路内的产水压力值；

产水流量传感器，设置在产水管路上，用于监测产水管路内的产水流量；

进水电控阀，设置在进水管路上；

反洗电控阀，设置在反洗管路上；

控制器，所述进水压力传感器、所述产水压力传感器、所述进水电控阀、所述反洗电控阀、所述循环泵和所述反洗泵均与所述控制器通信连接；

其中，所述控制器能够在所述进水压力值和所述产水压力值的差值大于预设压差值和/或所述产水流量低于预设流量值时，控制所述进水电控阀和所述循环泵关闭、所述反洗电控阀和所述反洗泵开启，对所述超滤膜组件进行反冲洗。

可选的，所述加药管路上设有加药电控阀，所述加药电控阀位于加药泵和反洗管路之间，所述加药电控阀与控制器通信连接；

所述控制器还能够在经过反冲洗后所述进水压力值和所述产水压力值的差值仍然大于预设压差值和/或所述产水流量仍然低于预设流量值时，控制所述第二电控阀开启，对所述超滤膜组件进行化学反冲洗。

可选的，所述矿井水处理系统还包括：

化洗入口，所述进水管路上连接有化洗进入管路，所述化洗入口设置在所述化洗进入管路上；

化洗回流口，所述排放管路上连接有化洗流出管路，所述化洗回流口设置在所述化洗流出管路上。

可选的，所述进水管路上设有第一止回阀，所述第一止回阀位于循环泵和超滤膜组件之间；

和/或，所述反洗管路上设有第二止回阀，所述第二止回阀位于加药桶和反洗泵之间。

可选的，所述排放管路位于浓水排放口和超滤膜组件之间的部位上连接有回流管路，且所述回流管路与进水管路位于循环泵和泄压阀之间的部位连接。

可选的，所述回流管路上设有回流电控阀，所述排放管路上设有排放电控阀，所述排放电控阀位于浓水排放口与回流管路之间，对矿井水进行过滤的过程中，所述回流电控阀为开启状态，所述排放电控阀为关闭状态；

所述回流电控阀和所述排放电控阀均与所述控制器通信连接，所述控制器还能够在对所述超滤膜进行反冲洗或化学反冲洗时，控制所述回流电控阀关闭、排放电控阀开启。

可选的，所述减压阀包括一级减压阀和二级减压阀，所述一级减压阀和所述二级减压阀沿预过滤器至超滤膜组件的方向依次设置在进水管路上。

可选的，所述进水管路上还设有泄压阀，所述泄压阀位于一级减压阀和二级减压阀之间。

可选的，所述矿井水处理系统还包括：

预警压力传感器，设置在所述进水管路上，并与所述控制器通信连接，其位于所述二级减压阀与循环泵之间，用于检测进水管路中经过二级减压阀后的水流压力；

报警器，与所述控制器通信连接，所述控制器能够在所述预警压力传感器检测到的水流压力值大于预设压力值时，控制所述报警器发出警报以及控制所述进水电控阀关闭。

可选的，所述矿井水处理系统还包括：

第一液位计，设置在所述存储水仓内，用于检测所述存储水仓内的矿井水液位高度，其与所述控制器通信连接，所述控制器还能够在所述存储水仓内液位高度低于第一预设液位高度时，控制所述高压泵和所述循环泵停止运作；

和/或，第二液位计，设置在所述产水箱内，用于检测所述产水箱内的产水液位高度，其与所述控制器通信连接，所述控制器还能够在产水箱内的液位高度高于第二预设液位高度时，控制所述高压泵和所述循环泵停止运作。

可选的，所述超滤膜组件为若干个并联设置的聚瓷膜；和/或，所述预过滤器为若干个串联设置的过滤网。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的矿井水处理系统，在运作过程中，高压泵将存储水仓内的矿井水加压后送入预过滤器内进行初次过滤，去除矿井水内粒度较大的悬浮物，经过初次过滤的矿井水流入进水管路内，经过减压阀减压后，由循环泵送入超滤膜组件内对矿井水进行二次过滤，过滤后得到的产水进入产水管路，并流入产水箱内等待备用，过滤后得到的浓水流入排放管路中排出。当超滤膜组件内拦截的悬浮物较多时，其过滤性能较低，此时开启反洗泵，并关闭循环泵，利用反洗泵将产水箱内的产水抽入反洗管路中，将产水反向送入超滤膜组件内，对超滤膜组件进行反冲洗，反冲洗得到的浓水同样从排放管路中排出，如此对超滤膜组件进行清洗，避免超滤膜组件内部堵塞而影响对矿井水的过滤。使矿井水处理系统在不设置混凝沉淀系统的前提下，能够连续、稳定的运作，具有处理流程短、效率高的优点，且不受地形因素影响，普适性较好，便于推广应用。

2.本发明提供的矿井水处理系统，在进水管路上设置进水压力传感器、出水管路上设置出水压力传感器和出水流量传感器，通过检测进水管路和产水管路内的水流压力差以及出水管路内的产水流量来判断超滤膜组件是否需要进行反冲洗，使超滤膜组件内部悬浮物较多时自动进行反冲洗，避免悬浮物在超滤膜组件内堆积时间过长而堵塞超滤膜组件，保证处理系统能够连续稳定的运作。

3.本发明提供的矿井水处理系统，设置有加药桶和加药管路，当利用产水对超滤膜组件反冲洗后，超滤膜组件无法恢复过滤性能时，将加药桶内的化学反洗药剂混合到产水内，以利用化学反洗药剂对超滤膜组件进行化学反冲洗，加强对超滤膜组件的清洗效果。并且，加药泵的启动同样由控制器根据进水管路和产水管路内的水流压力差以及出水管路内的产水流量自行控制开启，可迅速的对超滤膜组件进行化学反清洗。

4.本发明提供的矿井水处理系统，预过滤器对高压状态的矿井水进行过滤，因此可将预过滤器直接与煤矿的供排水系统直接连接，省去存储水仓，直接对供排水系统排出的矿井水进行过滤处理。

5.本发明提供的矿井水处理系统，当矿井水经过预沉后，可以直接连接至进水管路上，对预沉后的矿井水直接过滤得到产水，无需设置预过滤器以及减压阀等降压设备。

6.本发明提供的矿井水处理系统，超滤膜组件采用多组并联设置的聚瓷膜，聚瓷膜具有直流通道低压降、耐受高悬浮物、过滤精度高、孔径分布集中、不易产生深层污堵的优点，可对矿井水进行快速且充分的过滤。并且聚瓷膜具有超亲水疏油表面、耐污染、极易清洗等特点，利用产水或化学反洗药剂均能高效快速的对超滤膜组件进行清洗，可减少化学清洗频率，使整个矿井水处理系统能够连续且更稳定的运作。

7.本发明提供的矿井水处理系统，利用多个并联设置的聚瓷膜作为超滤膜组件，聚瓷膜相比于传统的中空纤维膜和无机陶瓷膜具有明显优势。其中，中空纤维膜处理矿井水具有流程长、环节多、用药量大等特点，处理过程中不仅需要加药混凝、沉淀、过滤预处理，而且还有断丝脱壳风险，一旦断丝会影响整体出水水质，整个膜组件就需要立即更换，无形之中增加了运行成本。此外，膜材料经过亲水改性后虽然通量有所提升但抗有机污堵能力、耐油性变差，导致其遇油易污堵，难恢复且由于该方法操作过程繁琐，因此不易实现无人值守。而无机陶瓷膜虽具有化学稳定性好、机械强度高、可反向冲洗等优点，但其缺点也十分明显，即无机陶瓷膜处理矿井水过程中虽然无需加药但是对预处理也有一定要求，一般进水悬浮物浓度要求小于1000mg/L。此外，无机陶瓷膜孔径分布不均匀，过滤过程属床层过滤易产生深层污堵，且通量衰减快，单纯的反冲洗已无法满足过滤需求。因此需要将膜取出进行长时间酸洗，有时甚至酸浸泡时间大于24h，这必然导致水处理设备无法连续运行。本发明中所用的聚瓷膜是一种既有无机膜强度、又有有机膜通量的有机金属膜，聚瓷膜孔径分布均匀，过滤过程属表层过滤，膜污染为表面污染，非深层污染，因此污堵小，通量易于快速恢复。加之该膜特殊的直流通道设计和膜材料使其可耐受浓度达10000mg/L的高悬浮物矿井水，在不加药条件下即可满足矿井中各种工况矿井水直接过滤需求。由于其膜材料具有亲水疏油的特性，当膜表面被污染时可直接用清水或配加一定的清洗剂反洗清洗即可恢复膜通量。可以说其具有运行成本低、处理过程快速高效、工艺运行可靠、过滤精度高、出水水质水量稳定等特点且还可满足井下防爆要求。此外，由于其处理流程短、运行稳定、操作简单，因此容易实现无人值守及远传操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中矿井水处理系统的示意图；

图2为本发明实施例中存储水仓、高压泵和预过滤器连接关系的示意图；

图3为本发明实施例中循环泵、超滤膜组件、产水箱、反洗泵和加药桶连接关系的示意图。

附图标记说明：1、存储水仓；2、高压泵；3、预过滤器；4、循环泵；5、超滤膜组件；6、产水箱；7、反洗泵；8、加药桶；9、管道混合器；10、化洗入口；11、化洗回流口；12、第一液位计；13、手动调节阀；14、一级减压阀；15、泄压阀；16、二级减压阀；17、预警压力传感器；18、进水电控阀；19、进水压力传感器；20、第一止回阀；21、浓水排放口；22、进水流量传感器；23、产水压力传感器；24、产水流量传感器；25、第二液位计；26、第二止回阀；27、加药泵；28、加药电控阀；29、反洗电控阀；30、排气呼吸阀；31、回流流量传感器；32、回流电控阀；33、排放电控阀；34、排放流量传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种煤矿矿井水处理系统，参照图1－图3，矿井水处理系统包括：存储水仓1、预过滤器3、超滤膜组件5以及产水箱6。

其中，井下的供排水系统与存储水仓1连接，用于将矿井水排入存储水仓1内，由存储水仓1收集、贮存矿井水。存储水仓1与预过滤器3之间设有供水管路，供水管路上设有高压泵2，高压泵2用于将存储水仓1内的矿井水加压后送入预过滤器3中。超滤膜组件5上连接有进水管路、产水管路和排放管路，预过滤器3通过进水管路与超滤膜组件5连接，进水管路上设置有减压阀和循环泵4，减压阀和循环泵4沿预过滤器3向超滤膜组件5的方向依次设置，从预过滤器3中流出的矿井水会经过减压阀减压至常压状态后，再通过循环泵4送入超滤膜组件5内，利用超滤膜组件5对矿井水进行二次过滤得到产水。产水箱6通过产水管路与超滤膜组件5连接，从超滤膜组件5内流出的产水经过产水管路流入产水箱6内，由产水箱6存储产水等待备用，从超滤膜组件5内流出的浓水则通过排放管路流出。并且，产水箱6上还连接有反洗管路，反洗管路连通至产水管路上，反洗管路上设有反洗泵7。

上述中的矿井水处理系统，在对矿井水处理的过程中，先令矿井水在高压状态下被预过滤器3进行初次过滤，过滤矿井水中粒度较大的悬浮物，避免大粒度悬浮物进入后续的超滤膜组件5内，同时，经过初次过滤后的矿井水被减压阀减压至常压状态后再送入超滤膜组件5内，避免高压水流损坏超滤膜组件5，对后续的系统起到保护作用。经过初次过滤后的矿井水进入超滤膜组件5内再次过滤后得到产水，并存储到产水箱6中。当产水管路中的产水流量或压力较低时，超滤膜组件5内拦截的悬浮物较多，导致超滤膜组件5的过滤性能降低，此时关闭循环泵4并启动反洗泵7，将产水箱6内的产水抽出后通过反洗管路反向送入超滤膜组件5内，利用产水反向冲洗超滤膜组件5，避免超滤膜组件5堵塞，冲洗后携带有悬浮物的水流同样从排放管路排出，使超滤膜组件5恢复初始过滤性能，继续对矿井水进行过滤。如此保证整个矿井水处理系统在不设置混凝沉淀系统的前提下，能够连续稳定的对矿井水进行过滤处理，取代了长时间的沉淀过程，具有处理流程短、效率高的优点，并且不易受到地形限制，既可以在煤矿井下设置，也可以在地面上设置，普适性较好，便于推广应用。

进一步地，矿井水处理系统还包括：控制器、进水压力传感器19、产水压力传感器23、产水流量传感器24、进水电控阀18和反洗电控阀29。

其中，进水电控阀18设置在进水管路上并位于减压阀和循环泵4之间，反洗电控阀29设置在反洗管路上并位于管道混合器9和产水管路之间，进水电控阀18、反洗电控阀29、循环泵4和反洗泵7均与控制器通信连接，使控制器能够进水电控阀18、反洗电控阀29、循环泵4和反洗泵7的开启或关闭。

进水压力传感器19设置在进水管路上，并位于循环泵4与超滤膜组件5之间，其用于检测水流在进入超滤膜组件5之前的进水压力值。产水压力传感器23设置在产水管路上，并位于超滤膜组件5的产水出口处，用于检测从超滤膜组件5中流出的产水压力值。产水流量传感器24同样设置在产水管路上，用于检测产水管路中的水流流量。并且，进水压力传感器19、产水压力传感器23以及产水流量传感器24均与控制器通信连接。

随着超滤膜组件5内拦截的悬浮物增加，会使超滤膜组件5内部的阻力增加，此时，产水管路中的水流压力减小，与进水管路中的水流压力差增大，产水管路中的水流流量也会相应的降低。

因此，在本实施例中，控制器能够在进水管路与产水管路的压力差值大于预设压差值时，或者在产水管路中的产水流量低于预设流量值时，或者压力差值和产水流量均满足预设条件时，控制循环泵4和进水电控阀18关闭、反洗泵7和反洗电控阀29开启，开始利用产水对超滤膜组件5进行反冲洗。以此，使矿井水处理系统能够根据进水管路和产水管路的压力差及产水管路的水流流量，来自动控制对超滤膜组件5的反冲洗，确保矿井水处理系统能够持续稳定的运作。

并且，控制器还能够在使用产水对超滤膜组件5反冲洗预设时间后，控制反洗电控阀29和反洗泵7关闭、循环泵4和进水电控阀18开启，使处理系统继续对矿井水进行过滤。

另外，产水箱6内还设有水质监测装置，水质监测装置也与控制器通信连接，当水质监测装置监测到产水箱6内的产水水质不达标时开始对超滤膜组件5进行反冲洗。

进一步地，矿井水处理系统还包括加药桶8，反洗管路上连接有加药管路，加药桶8设置在加药管路上，使加药桶8与产水箱6并联设置，加药桶8内存储有化学反洗药剂，加药管路上设有加药泵27，用于将加药桶8内的化学反洗药剂抽入反洗管路内与产水混合后送入超滤膜组件5中，利用化学反洗药剂对超滤膜组件5进行清洗。

如此设置，当利用产水对超滤膜组件5进行反冲洗后，若压力差值与产水流量均无法恢复至预设条件时，表明仅利用产水反冲洗超滤膜组件5无法使超滤膜组件5恢复其初始过滤性能。此时启动加药泵27，将化学反洗药剂送入产水管路中，使混合有化学反洗药剂的产水进入超滤膜组件5内，利用化学反洗药剂对超滤膜组件5进行反冲洗，加强对超滤膜组件5的清洗效果，化学反冲洗排出的浓水同样经过排放管道从浓水排放口21排出。

进一步地，反洗管路上还设有管道混合器9，管道混合器9位于加药管路与超滤膜组件5之间，反洗管路中的产水和加药管路内的化学清洗药剂会共同进入管道混合器9内，利用管道混合器9对化学清洗药剂和产水进行充分混合后再送入超滤膜组件5内，提高对超滤膜组件5的清洗效果。

矿井水处理系统还包括加药电控阀28，加药电控阀28设置在加药管路上，并位于加药泵27和产水管路之间，加药电控阀28和加药泵27均与控制器通信连接，使控制器能够控制加药泵27和加药电控阀28的开启或关闭。

控制器还能够在对超滤膜组件5进行反冲洗后，进水管路和产水管路的压力差值仍大于预设压差值或产水管路的产水流量仍小于预设流量值，控制加药泵27和加药电控阀28开启，令加药桶8内的化学反洗药剂流入反洗管路内，利用化学反洗药剂对超滤膜组件5进行化学反冲洗。

同样地，控制器能够在化学反冲洗预设时间后，控制加药泵27、加药电控阀28、反洗泵7和反洗电控阀29关闭，并控制循环泵4和进水电控阀18开启，使处理系统继续对矿井水进行过滤。

进一步地，井下处理系统还包括化洗入口10和化洗回流口11，进水管路上连接有化洗管路，化洗管路位于循环泵4和减压阀之间，化洗入口10设置在化洗管路上，排放管路上连接有回流管路，化洗回流口11设置在回流管路上。

在利用加药桶8内的化学反洗药剂对超滤膜组件5进行化学反冲洗后，若进水管路和产水管路的压力差值仍大于预设压差值或产水管路的产水流量仍小于预设流量值，则停止整个矿井水处理系统的运作，并以人工方式通过化洗入口10投放清洗液，利用循环泵4将清洗液送入超滤膜组件5内进行清洗，清洗后的浓水从经过排放管路和清洗回流管路从化洗回流口11排出，以此使超滤膜组件5恢复其初始过滤性能。

其中，停止整个矿井水处理系统的运作，同样地可利用控制器控制各个水泵和各个电控阀的开启或关闭实现，控制方式不再做赘述。

进一步地，排放管路上连接有回流管路，回流管路与进水管路位于循环泵4远离超滤膜组件5一侧的位置连接，如此设置，能够将对矿井水过滤过程中产水的浓水回流至进水管路中，并通过循环泵4将浓水和矿井水混合后再次送入超滤膜组件5内进行过滤，减少水资源的浪费。

排放管路上设有浓水排放口21，回流管路位于浓水排放口21和超滤膜组件5之间，对超滤膜组件5进行反冲洗和化学反冲洗过程中产生的浓水均通过浓水排放口21排出，避免大量悬浮物重新回流至超滤膜组件5内。

并且，排放管路上设有排放电控阀33、回流管路上设有回流电控阀32，排放电控阀33位于浓水排放口21和回流管路之间，在系统正常运作的过程中，排放电控阀33处于关闭状态、回流电控阀32处于开启状态，使过滤过程中的浓水回流至进水管路上。当对超滤膜组件5进行反冲洗的过程中，控制器控制排放电控阀33开启、回流电控阀32关闭，令反冲洗过程产生的浓水经过排放管路从浓水排放口21排出，避免大量的悬浮物回流至进水管路和超滤膜组件5中。

排放管路上还设有排气呼吸阀30，在使用超滤膜组件5对矿井水进行二次过滤之前，利用排气呼吸阀30将超滤膜组件5的空隙中所存在的气体排出，保证超滤膜组件5能够对矿井水进行充分的二次过滤。

进水管路上还设有第一止回阀20，第一止回阀20位于循环泵4与超滤膜组件5之间，第一止回阀20防止进水管路内的水流从超滤膜组件5向循环泵4一侧流动，以保证在反向冲洗超滤膜组件5的过程中浓水不会反向流入循环泵4内，对循环泵4起到保护作用。反洗管路上还设有第二止回阀26，第二止回阀26位于加药桶8和反洗泵7之间，第二止回阀26可防止加药桶8内的化学清洗药剂反向流入反洗泵7内，对反洗泵7起到保护作用。

在本实施例中，减压阀采用自力式减压阀，其不需要任何外加能源，可利用介质自身调节压力大小，可适用在各种工作环境中。并且，减压阀设有两个，两个减压阀串联设置在进水管路上，沿水流在进水管路内的流动方向依次为一级减压阀14和二级减压阀16，其中一级减压阀14用于将压力为6.4MPa的矿井水减压至1.0MPa，二级减压阀16再将1.0MPa的矿井水减压至0.3MPa。如此设置，能够将高压的矿井水大幅度的降低压力，不易损坏减压阀，减压过程安全可靠。

进水管路上设有泄压阀15，泄压阀15位于一级减压阀14和二级减压阀16之间，当水流在经过第一自力式减压阀后无法降低到设定的压力值时，泄压阀15自行开启泄压，确保高压水流不会流向后续的处理系统中，当压力恢复至设定值后，泄压阀15自动关闭，令矿井水继续流入超滤膜组件5中进行过滤。

控制系统还包括预警压力传感器17和报警器，预警压力传感器17连接在进水管路上，其位于二级减压阀16和进水电控阀18之间，用于检测经过减压阀减压后的水流压力。预警压力传感器17和报警器均与控制器电连接，若经过二级减压阀16后的水流压力超过预设的第一压力值，则控制器控制报警器发出警报，警示工作人员对压力处理系统进行检修，同时控制进水电控阀18关闭，避免高压水流进入后续系统内，对后续系统起到保护作用。

排放管路上设有回流流量传感器31和排放流量传感器34，回流流量传感器31位于超滤膜组件5与回流管路之间，回流流量传感器31用于检测浓水在回流过程中的流量，排放流量传感器34设置在浓水排放口21和回流管路之间，排放流量传感器34用于检测在反冲洗超滤膜组件5过程中排出的浓水流量，

进水管路上还设有进水流量传感器22，进水流量传感器22位于进水压力传感器19和超滤膜组件5之间，进水流量传感器22用于检测进入超滤膜组件5时的水流流量。

通过进水流量传感器22、产水流量传感器24、回流流量传感器31和排放流量传感器34的设置，能够检测处理系统运作过程中，产水和浓水的流量比例，并通过控制器自动计算进水量和产水量，实现统计和反馈的目的，令工作人员便于对整个处理系统的运作状态进行监控。

存储水仓1内设有第一液位计12，第一液位计12用于监测存储水仓1内的液位高度，第一液位计12与控制器连接，当第一液位计12监测到的存储水仓1内的液位低于第一预设值时，控制器控制整个系统停止运作。其中，第一预设值为矿井水液位低于供水管路在存储水仓1内的入口高度，此时矿井水无法被高压泵2抽出，避免高压泵2和循环泵4空转损坏。

产水箱6内设有第二液位计25，第二液位计25用于监测产水箱6内的产水液位高度，第二液位计25与控制器连接，当第二液位计25监测到的产水箱6内液位高度高于第二预设值时，控制器控制整个处理系统停止运作。其中，第二预设值为产水液位到达产水箱6的顶部，避免继续向产水箱6内输送产水而导致产水外溢。

进一步地，进水管路上还连接有手动控制管路，手动控制管路与预过滤器3并联设置，且手动控制管路上设有手动调节阀13，以便于工作人员通过手动调节阀13手动调节经过预过滤器3的矿井水流量大小。并且，在矿井水处理系统中的各个管路上均设有手动控制阀，以便于工作人员根据矿井水处理系统的运行状态手动控制各个管路的开启或关闭。

上述中的预过滤器3，可采用单个过滤网的形式，也可以采用多个串联设置且网格尺寸大小不同的过滤网组成。预过滤器3的过滤精度为100μm，适应后续超滤膜组件5的过滤等级。且预过滤器3中的矿井水最大压力值为6.4MPa，以满足煤矿井下供排水的压力大小，因此，预过滤器3还能够直接与井下供排水系统快速连接，使井下供排水系统中处于高压状态的矿井水不经过存储水仓1直接进入预过滤器3中。

上述中的超滤膜组件5，为耐高悬浮物抗污染的聚瓷膜，聚瓷膜具有直流通道低压降、耐受高悬浮物、过滤精度高、孔径分布集中、不易产生深层污堵的优点，可对矿井水进行快速且充分的过滤。聚瓷膜的数量不做限制，根据井下处理矿井水的规模进行配置，在本实施例中设有三组聚瓷膜，三组聚瓷膜并联设置在预过滤器3和产水箱6之间，每组聚瓷膜单元的处理规模可达10m³/h至100m³/h，通过多组并联的聚瓷膜单元能够实现处理大规模矿井水的需求。

由于聚瓷膜具有耐高温、耐PH、耐受纯有机溶剂的优点，化学清洗不会对聚瓷膜造成严重的不可逆损伤。而且由于聚瓷膜具有超亲水疏油表面、耐污染、极易清洗等特点，利用产水或化学反洗药剂均能高效快速的对超滤膜组件进行清洗，可减少化学清洗频率，使整个矿井水处理系统能够连续且更稳定的运作。

另外，若矿井水经过采空区预沉间预沉、混凝处理等单元处理，可直接与超滤膜组件5连接供水，无需设置存储水仓1、高压泵2和预过滤器3，直接使用超滤膜组件5对矿井水进行过滤即可。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (14)

1.一种煤矿矿井水处理系统，其特征在于，包括：

存储水仓(1)，与煤矿供排水系统连接，其上连接有供水管路，且供水管路上设有高压泵(2)；

预过滤器(3)，通过所述供水管路与存储水仓(1)连接；

超滤膜组件(5)，其上连接有进水管路、产水管路和排放管路，所述进水管路上设有循环泵(4)，所述预过滤器(3)通过进水管路与超滤膜组件(5)，且进水管路上设有减压阀，所述减压阀位于所述预过滤器(3)和所述循环泵(4)之间，所述排放管路连接有浓水排放口(21)；

产水箱(6)，通过所述产水管路与所述超滤膜组件(5)连接，其上连接有反洗管路，所述反洗管路与所述产水管路连通，且所述反洗管路上设有反洗泵(7)，所述反洗泵(7)用于将产水箱(6)内的产水通过反洗管路反向送入超滤膜组件(5)内。

2.根据权利要求1所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述矿井水处理系统还包括加药桶(8)，所述反洗管路上连接有加药管路，所述加药桶(8)连接在所述加药管路上并与所述产水箱(6)并联设置，且所述加药管路上设有加药泵(27)。

3.根据权利要求2所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述矿井水处理系统还包括管道混合器(9)，所述管道混合器(9)连接在所述反洗管路上，并位于所述加药桶(8)与所述超滤膜组件(5)之间。

4.根据权利要求2所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述矿井水处理系统还包括：

进水压力传感器(19)，设置在进水管路上，并位于循环泵(4)和超滤膜组件(5)之间，用于检测进水管路内的进水压力值；

产水压力传感器(23)，设置在产水管路上，用于检测产水管路内的产水压力值；

产水流量传感器(24)，设置在产水管路上，用于监测产水管路内的产水流量；

进水电控阀(18)，设置在进水管路上；

反洗电控阀(29)，设置在反洗管路上；

控制器，所述进水压力传感器(19)、所述产水压力传感器(23)、所述进水电控阀(18)、所述反洗电控阀(29)、所述循环泵(4)和所述反洗泵(7)均与所述控制器通信连接；

其中，所述控制器能够在所述进水压力值和所述产水压力值的差值大于预设压差值和/或所述产水流量低于预设流量值时，控制所述进水电控阀(18)和所述循环泵(4)关闭、所述反洗电控阀(29)和所述反洗泵(7)开启，对所述超滤膜组件(5)进行反冲洗。

5.根据权利要求4所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述加药管路上设有加药电控阀(28)，所述加药电控阀(28)位于加药泵(27)和反洗管路之间，所述加药电控阀(28)与控制器通信连接；

所述控制器还能够在经过反冲洗后所述进水压力值和所述产水压力值的差值仍然大于预设压差值和/或所述产水流量仍然低于预设流量值时，控制所述加药电控阀(28)开启，对所述超滤膜组件(5)进行化学反冲洗。

6.根据权利要求2所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述矿井水处理系统还包括：

化洗入口(10)，所述进水管路上连接有化洗进入管路，所述化洗入口(10)设置在所述化洗进入管路上；

化洗回流口(11)，所述排放管路上连接有化洗流出管路，所述化洗回流口(11)设置在所述化洗流出管路上。

7.根据权利要求2所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述进水管路上设有第一止回阀(20)，所述第一止回阀(20)位于循环泵(4)和超滤膜组件(5)之间；

和/或，所述反洗管路上设有第二止回阀(26)，所述第二止回阀(26)位于加药桶(8)和反洗泵(7)之间。

8.根据权利要求4所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述排放管路位于浓水排放口(21)和超滤膜组件(5)之间的部位上连接有回流管路，且所述回流管路与进水管路位于循环泵(4)和泄压阀之间的部位连接。

9.根据权利要求8所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述回流管路上设有回流电控阀(32)，所述排放管路上设有排放电控阀(33)，所述排放电控阀(33)位于浓水排放口(21)与回流管路之间，对矿井水进行过滤的过程中，所述回流电控阀(32)为开启状态，所述排放电控阀(33)为关闭状态；

所述回流电控阀(32)和所述排放电控阀(33)均与所述控制器通信连接，所述控制器还能够在对所述超滤膜进行反冲洗或化学反冲洗时，控制所述回流电控阀(32)关闭、排放电控阀(33)开启。

10.根据权利要求4所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述减压阀包括一级减压阀(14)和二级减压阀(16)，所述一级减压阀(14)和所述二级减压阀(16)沿预过滤器(3)至超滤膜组件(5)的方向依次设置在进水管路上。

11.根据权利要求10所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述进水管路上还设有泄压阀(15)，所述泄压阀(15)位于一级减压阀(14)和二级减压阀(16)之间。

12.根据权利要求10所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述矿井水处理系统还包括：

预警压力传感器(17)，设置在所述进水管路上，并与所述控制器通信连接，其位于所述二级减压阀(16)与循环泵(4)之间，用于检测进水管路中经过二级减压阀(16)后的水流压力；

报警器，与所述控制器通信连接，所述控制器能够在所述预警压力传感器(17)检测到的水流压力值大于预设压力值时，控制所述报警器发出警报以及控制所述进水电控阀(18)关闭。

13.根据权利要求4所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，所述矿井水处理系统还包括：

第一液位计(12)，设置在所述存储水仓(1)内，用于检测所述存储水仓(1)内的矿井水液位高度，其与所述控制器通信连接，所述控制器还能够在所述存储水仓(1)内液位高度低于第一预设液位高度时，控制所述高压泵(2)和所述循环泵(4)停止运作；

和/或，第二液位计(25)，设置在所述产水箱(6)内，用于检测所述产水箱(6)内的产水液位高度，其与所述控制器通信连接，所述控制器还能够在产水箱(6)内的液位高度高于第二预设液位高度时，控制所述高压泵(2)和所述循环泵(4)停止运作。

14.根据权利要求1－13中任一项所述的煤矿矿井水处理系统，其特征在于，

所述超滤膜组件(5)为若干个并联设置的聚瓷膜；

和/或，所述预过滤器(3)为若干个串联设置的过滤网。

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