CN115594369B - 一种矿井涌水污染深度净化回用系统及实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井涌水污染深度净化回用系统及实施方法，系统中的格栅池、调节池、pH调整反应池、混凝絮凝反应池、斜管沉淀池、污泥浓缩池、多介质过滤池、人工湿地池、消毒池、清水及回用水池之间依次通过管道连接；多介质过滤池的内部设有多介质过滤体，多介质过滤池的内空心管的内侧方向穿设有输入管道、外空心管的外侧方向穿设有输出管道。本发明提供的一种矿井涌水污染深度净化回用系统及实施方法，采用的工艺路线技术先进，经济合理；利用多介质过滤池可以对矿井涌水中的各种重金属离子和氨氮进行深度吸附及处理，处理效果好。

Description

一种矿井涌水污染深度净化回用系统及实施方法

技术领域

本发明主要涉及矿井涌水净化设备技术领域，具体为一种矿井涌水污染深度净化回用系统及实施方法。

背景技术

矿井涌水的水源分为地面水源与地下水源。

采矿过程中，一方面揭露破坏了含水层、隔水层和导水断层，另一方面引起围岩岩层移动和地表塌陷，从而产生地下水或地表水向井筒或巷道涌水的现象，称为矿井涌水。

矿井涌水中的污染物，尤其是重金属容易转移至周边农田菜地土壤中，土壤中的重金属富集于农作物中，并通过食物链进入人体，对附近居民的健康和生存环境构成威胁。如酸性煤矿矿井涌水产生主要是煤矿中含有硫化物，这些硫化物在空气、水和微生物的作用下，发生溶浸、氧化、水解等一系列物理化学反应，形成黄棕色酸性废水，这些酸性废水pH一般为4.5~6，并且废水中含有铁、锰、硫酸盐及各种重金属离子等。

在以往的矿井涌水污染治理过程中，大多采用石灰中和沉淀法、简易底泥回流法、HDS处理法、氧化还原法、离子交换法等，这些工艺各有特点，但也各有弊端。现有的各种矿井涌水污染治理方法都只能针对地去除某1～3种重金属离子，去除的重金属离子种类有限，但是在受污染的矿井涌水中，不仅会存在铁、锰等重金属以及硫酸盐，还存在着铬、铅、铜、锌、镍、砷、铅、氨氮离子等，现有技术没有一种合适的方法及系统来处理上述所有的重金属离子；另外，现有的各种矿井涌水污染治理方法由于在重复多次进行各重金属离子处理工序时，其过滤网或填料或处理池底部会沉积大量的絮凝物或沉淀物，若无法及时冲洗排出，则会影响下一个各重金属离子处理工序的去除效果，影响使用年限，现有反冲洗装置还会产生冲洗物重复污染相邻过滤板或过滤填料的问题。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种矿井涌水污染深度净化回用系统及实施方法，包括通过管道连接的各反应池和多介质过滤池；所述多介质过滤池的内部设有多介质过滤体；

所述多介质过滤体包括内空心管和外空心管；所述内空心管/外空心管均是由空心介质管、以及分别螺纹连接于空心介质管上端和下端的上空心进水管和下空心进水管构成；所述内空心管/外空心管的空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板，将空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个进水腔和多个多介质腔，每一多介质腔内填充设有多介质滤料；内侧空心介质管与外侧空心介质管的两个相邻多介质腔之间呈错位分布，内外侧位置对应的内侧空心介质管的进水腔与外侧空心介质管的多介质腔所对应的圆心角相等；上空心进水管、下空心进水管分别与多介质过滤池的内顶壁、内底壁相贴连接；上空心进水管和下空心进水管上均开设有进水管和多个出水口，多个出水口与多个进水腔相互贯通。

进一步地，各反应池是由依次通过管道连接的格栅池、调节池、pH调整反应池、混凝絮凝反应池、斜管沉淀池、污泥浓缩池、多介质过滤池、人工湿地池、消毒池、清水及回用水池构成；所述斜管沉淀池的上清液、污泥浓缩池的出水通过管道流入内空心管的内侧空间内，所述外空心管的外侧空间出水通过管道进入到人工湿地池中。

进一步地，所述内侧空心介质管的内部中端由隔板分为上空心介质管和下空心介质管；所述内侧空心介质管的上空心介质管/下空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板，将其上空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个上进水腔和上多介质腔，将其下空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个下进水腔和下多介质腔，每一上多介质腔和下多介质腔内均填充设有多介质滤料，所有过滤板的过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；所述内侧空心介质管的两个相邻的上多介质腔和下多介质腔之间呈错位分布。

进一步地，所述外侧空心介质管的内部中端均由隔板分为上空心介质管和下空心介质管；所述外侧空心介质管的上空心介质管/下空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板，将其上空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个上进水腔和上多介质腔，将其下空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个下进水腔和下多介质腔，每一上多介质腔和下多介质腔内均填充设有多介质滤料，所有过滤板的过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；所述外侧空心介质管的两个相邻的上多介质腔和下多介质腔之间呈错位分布。

进一步地，所述内侧空心介质管与外侧空心介质管的两个相邻的上多介质腔之间呈错位分布、两个相邻的下多介质腔之间呈错位分布；内外侧位置对应的所述内侧空心介质管的上进水腔与外侧空心介质管的上多介质腔所对应的圆心角相等，内外侧位置对应的所述内侧空心介质管的下进水腔与外侧空心介质管的下多介质腔所对应的圆心角相等。

进一步地，所有多介质腔所在的内侧管板和外侧管板上均贯通开设有过滤孔，所有过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；

每一所述上多介质腔和下多介质腔的内部呈一定间隔地设有两块内过滤板；所述内侧空心介质管的过滤板与其内侧管板之间填充设有第一多介质填料层，所述内侧空心介质管的过滤板与其外侧管板之间填充设有第二多介质填料层；所述外侧空心介质管的过滤板与其内侧管板之间填充设有第三多介质填料层，所述内侧空心介质管的过滤板与其外侧管板之间填充设有第四多介质填料层。

进一步地，所述第一多介质填料层为接种有硫酸盐还原菌的活性炭；所述第二多介质填料层为KL滤料；第三多介质填料层为丝光改性沸石；第四多介质填料层为离子交换树脂。

进一步地，所述第三多介质填料层是由生物陶粒、核桃壳组成；所述第四多介质填料层是由稀土瓷砂滤料组成。

进一步地，所述内空心管和外空心管同圆心；所述内空心管为六棱管；所述外空心管为六棱管。

本发明还提供了一种矿井涌水污染深度净化回用系统的实施方法，包括以下步骤，

S1：受污染的矿井涌水由输入管道进入到格栅池中；经过较大物截流的矿井涌水进入到调节池中，调节池对水质进行调节；经过水质调节的矿井涌水进入到pH调整反应池中，pH调整反应池内调整pH为中性；经过调节pH的矿井涌水进入到混凝絮凝反应池中，通过投加混絮凝剂使矿井涌水进行混絮凝反应，形成絮状物；经过混絮凝反应的矿井涌水进入到斜管沉淀池中，使絮凝体、砂砾等有机和无机悬浮物经斜管组件与水体分离，分离后的上清液流入多介质过滤池中，沉淀污泥排入污泥浓缩池中；污泥浓缩池的出水进入到多介质过滤池中，污泥浓缩池的底部污泥泵入外部；

S2：斜管沉淀池的上清液、污泥浓缩池的出水流入多介质过滤池的内空心管的内侧空间内，再依次流经内空心管和外空心管内的第一多介质填料层、第二多介质填料层、第三多介质填料层、第四多介质填料层，进一步去除悬浮物，并对处理水中的铁锰、硫酸盐以及各种重金属离子进行有效去除，多介质过滤池反应一个周期8h；

S3：多介质过滤池的出水由外空心管的外侧空间进入到人工湿地池中，经过填料层吸附、香蒲根部吸收，进行氨氮和低浓度重金属离子深度净化处理；人工湿地池的出水进入到消毒池中；消毒池的出水进入到清水及回用水池，水质标准后可应用于井下防尘、道路浇洒、灭火、洗涤用水、反冲洗等；

S4：多介质过滤池反应一个周期8h后，最后进行反冲洗；清水及回用水池的标准水质输送到上空心进水管和下空心进水管中，标准水质再进入到上进水腔/下进水腔中，每一上进水腔/下进水腔通过过滤板进入到相邻的上多介质腔/下多介质腔中，在水流冲击作用下将粘附在过滤板、内过滤板、内侧管板、外侧管板上的悬浮物、絮凝物、沉淀物等冲洗出来直至出水清澈，达到清洁过滤板、内过滤板、内侧管板、外侧管板的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）采用“水质调节+pH调整+混-絮凝反应+斜管沉淀+污泥浓缩+多介质过滤+水平潜流人工湿地池”的工艺路线；该工艺路线技术先进，经济合理；运行管理方便，出水水质稳定；

（2）多介质过滤体内可以分层填充不同的填料，以分开去除受污染矿井涌水中的不同离子及物质，包括铁锰离子、硫酸盐、铬、铅、铜、锌、镍离子等，并且每层介质填料层的去除效果好；

（3）多层介质填料上粘附的悬浮物、絮凝物、沉淀物等会被反冲洗水冲出，并且悬浮物、絮凝物、沉淀物等不会粘附在各过滤板上，实现了不堵塞、不重复污染、净化水质、冲洗干净四层介质填料层的作用，便于后续重复利用，减少维护成本，提升后续重复过滤各重金属离子的效果；

（4）本四层介质填料层还可以进行完全更换，拆卸上空心进水管、下空心进水管，将上多介质腔内四层介质填料倒出进行整体更换新填料，将下多介质腔内四层介质填料倒出进行整体更换新填料，多介质过滤体继续安装于多介质过滤池中，继续进行使用，本矿井涌水污染深度净化回用系统的使用年限可以很久；

（5）在工艺末端采用水平潜流人工湿地池，利用多介质基质层及植物配置层对处理水中的氨氮进行深度吸附处理，其处理效果好。

附图说明

图1是本发明的整体立体结构示意图；

图2是本发明的整体内部结构示意图；

图3是本发明的整体内部结构示意图；

图4是本发明的整体主视图；

图5是图4中的A-A向剖视图；

图6是本发明的斜管沉淀池完整结构示意图；

图7是本发明的人工湿地池完整结构示意图；

图8是本发明的多介质过滤体立体结构示意图；

图9是本发明的多介质过滤体立体结构示意图；

图10是本发明的多介质过滤体内部结构示意图；

图11是图10的俯视图；

图12是本发明的空心介质管俯视图；

图13是图12中的B-B向剖视图；

图14是本发明的空心介质管立体结构示意图；

图15是本发明的空心介质管仰视图。

图中：1、格栅池；2、调节池；3、pH调整反应池；4、混凝絮凝反应池；5、斜管沉淀池；6、污泥浓缩池；7、多介质过滤池；8、人工湿地池；9、消毒池；10、清水及回用水池；11、格栅；12、上盖板；13、连通管；14、出泥管；15、排泥管；16、石料集水层；17、填料层；18、土壤层；19、植物层；20、内空心管；21、外空心管；22、抽水管；23、曝气管；24、石灰乳投加管；25、石灰乳投加桶；26、生物制剂溶液投加管；27、PAC溶液投加管；28、PAM溶液投加管；29、生物制剂溶液投加桶；30、PAC溶液投加桶；31、PAM溶液投加桶；32、液氯投加管；33、液氯投加桶；34、一体总池；201、空心介质管；202、上空心进水管；203、下空心进水管；204、隔板；205、上进水腔；206、上多介质腔；207、过滤板；208、内过滤板；209、下进水腔；210、下多介质腔；211、第一多介质填料层；212、第二多介质填料层；213、第三多介质填料层；214、第四多介质填料层；215、进水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例：

如图1至图15所示，一种矿井涌水污染深度净化回用系统，包括依次通过管道连接的格栅池1、调节池2、pH调整反应池3、混凝絮凝反应池4、斜管沉淀池5、污泥浓缩池6、多介质过滤池7、人工湿地池8、消毒池9、清水及回用水池10之间依次通过管道连接；多介质过滤池7的内部设有多介质过滤体。

人工湿地池8内由底端至上端依次设有石料集水层16、填料层17、土壤层18和植物层19；填料层17是由沸石、蛭石、陶粒和石英砂组成；植物层19为香蒲，香蒲对低浓度重金属离子具有吸附作用。

其中石英砂对有机污染物有一定的去除效果，而且来源广泛、无需特定加工程序、价格较低，因此填料层17中选用了石英砂；沸石在自然界中广泛存在，是一种铝硅酸盐矿物，沸石独特的结构和晶体化学性质，使其具有吸附、离子交换、催化以及耐酸碱、耐辐射和密度小等特点，并且具有较强的选择吸附能力，用于人工湿地中对氨氮和总磷进行吸附，因此填料层17中选用了沸石具有成本低、处理效果好、环境友好的特点；蛭石是一种自然界天然存在的多孔性含水硅铝酸盐晶体矿物，具有良好的吸附及离子交换性能，对氨氮具有选择性吸附能力，且蛭石氨氮饱和吸附量大，价格低廉；而陶粒是一种蜂窝状的骨料，它的蜂窝状结构使其具有很强的截污吸附能力，对COD、TN、NH3-N等污染物质的平均去除率均较好，陶粒作为填料也有利于微生物及植物的稳定生长，陶粒是粘土经过高温焙烧形成的，具有良好的丰富的矿物质，具有持肥保肥能力。

格栅池1内中部纵向设有格栅11；系统中的格栅池1、调节池2、pH调整反应池3、混凝絮凝反应池4、斜管沉淀池5、污泥浓缩池6、多介质过滤池7、人工湿地池8、消毒池9、清水及回用水池10是由一体总池34内的若干个隔栏分隔而形成；一体总池34上端开口可拆卸设有上盖板12；格栅池1内位于格栅11的两侧分别设有输入管道和输出管道，格栅池1的输出管道与调节池2连接；调节池2具有两个，两个调节池2之间设有连通管13且连通管13设有阀门，一调节池2的输出管道与pH调整反应池3连接；pH调整反应池3的输出管道与混凝絮凝反应池4连接；混凝絮凝反应池4的出水通过输出管道与斜管沉淀池5连接；斜管沉淀池5的上清液通过输出管道与多介质过滤池7的内空心管20的内侧空间连接，斜管沉淀池5的底部沉淀污泥通过出泥管14与污泥浓缩池6连接；污泥浓缩池6的出水通过输出管道与多介质过滤池7的内空心管20的内侧空间连接，污泥浓缩池6的底部污泥通过排泥管15输送到外部；多介质过滤池7的外空心管21的外侧位置通过输出管道与人工湿地池8的植物层19上方连接，人工湿地池8的石料集水层16内通过输出管道与消毒池9连接；消毒池9的输出管道与清水及回用水池10连接；清水及回用水池10的清水通过输出管道输出；所有管道均设于上盖板12上。多介质过滤池7的外空心管21的外侧位置内部还可以安装搅拌装置。

斜管沉淀池5采用市场常规斜管沉淀池5即可。

清水及回用水池10的输出管道与进水管215之间通过连接管连接；多介质过滤池7的侧方穿设有抽水管22，抽水管22与外空心管21的外侧位置相连通，抽水管22上设有阀门；所有输出管道均设于上盖板12上，所有管道上均设有驱动泵。

pH调整反应池3的侧方穿设有曝气管23，上盖板12上对应于pH调整反应池3的位置穿设有石灰乳投加管24且石灰乳投加管24上端与石灰乳投加桶25连接；混凝絮凝反应池4的侧方穿设有曝气管23，上盖板12上对应于混凝絮凝反应池4的位置穿设有生物制剂溶液投加管26、PAC溶液投加管27、PAM溶液投加管28，生物制剂溶液投加管26、PAC溶液投加管27、PAM溶液投加管28上端分别与生物制剂溶液投加桶29、PAC溶液投加桶30、PAM溶液投加桶31连接；上盖板12上对应于消毒池9的位置穿设有液氯投加管32且液氯投加管32上端与液氯投加桶33连接。

多介质过滤体包括内空心管20和外空心管21；内空心管20和外空心管21同圆心；内空心管20为六棱管；外空心管21为六棱管。内空心管20/外空心管21均是由空心介质管201、以及分别螺纹连接于空心介质管201上端和下端的上空心进水管202和下空心进水管203构成。

内侧空心介质管201的内部中端均由隔板204分为上空心介质管和下空心介质管；内侧空心介质管201的上空心介质管/下空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板207，将其上空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个上进水腔205和上多介质腔206，将其下空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个下进水腔209和下多介质腔210，每一上多介质腔206和下多介质腔210内均填充设有多介质滤料，所有过滤板207的过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；内侧空心介质管201的两个相邻的上多介质腔206和下多介质腔210之间呈错位分布。

外侧空心介质管201的内部中端均由隔板204分为上空心介质管和下空心介质管；外侧空心介质管201的上空心介质管/下空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板207，将其上空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个上进水腔205和上多介质腔206，将其下空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个下进水腔209和下多介质腔210，每一上多介质腔206和下多介质腔210内均填充设有多介质滤料，所有过滤板207的过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；外侧空心介质管201的两个相邻的上多介质腔206和下多介质腔210之间呈错位分布。

内侧空心介质管201与外侧空心介质管201的两个相邻的上多介质腔206之间呈错位分布、两个相邻的下多介质腔210之间呈错位分布；内外侧位置对应的内侧空心介质管201的上进水腔205与外侧空心介质管201的上多介质腔206所对应的圆心角相等，内外侧位置对应的内侧空心介质管201的下进水腔209与外侧空心介质管201的下多介质腔210所对应的圆心角相等。

所有多介质腔所在的内侧管板和外侧管板上均贯通开设有过滤孔，所有过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；每一上多介质腔206和下多介质腔210的内部呈一定间隔地设有两块内过滤板208；内侧空心介质管201的过滤板207与其内侧管板之间填充设有第一多介质填料层211，内侧空心介质管201的过滤板207与其外侧管板之间填充设有第二多介质填料层212；外侧空心介质管201的过滤板207与其内侧管板之间填充设有第三多介质填料层213，内侧空心介质管201的过滤板207与其外侧管板之间填充设有第四多介质填料层214。

第一介质填料层211为接种有硫酸盐还原菌的活性炭，硫酸盐还原菌可以还原硫酸根产生S2-，所产生的S2-可与重金属形成金属硫化物沉淀，形成的金属硫化物，因此硫酸盐还原菌的活性炭可以高效去除受污染矿井涌水中的硫酸盐；第二多介质填料层212为KL滤料，KL滤料是将10%MnO2涂布在沸石上，使其具有很大的能量，能将水分子键打破而产生羟基OH﹣，它也具有非常大的大孔型的接触面积，能过滤到小于3微米，使其有能力将溶于水中2价金属离子键打破，形成单独的金属离子，然后产生的羟基便会与2价金属离子形成絮凝物，借由其巨大的大孔型过滤面积，将其过滤，因此KL滤料可高效去除受污染矿井涌水中的铁锰离子；第三多介质填料层213为丝光改性沸石，将丝光改性沸石经过改性得到Na型沸石，Na型沸石可以对受污染矿井涌水中的铬、铅、铜、锌离子进行高效去除；第四多介质填料层214为离子交换树脂，离子交换树脂是具有三维空间结构的不溶性分子化合物，其功能基可与水中的离子起交换反应，受污染矿井涌水中的Ni2+离子采用阳离子交换树脂吸附，所用树脂可以一般采用弱酸性阳树脂，采用弱酸性阳树脂交换时，通常将树脂转为Na型，当受污染矿井涌水中的Ni2+流经Na型弱酸性阳树脂层时，会发生交换反应，水中的Ni2+被吸附在树脂上，而树脂上的Na+便进入水中，因此达到高效去除受污染矿井涌水中重金属离子的方法。第一介质填料层211、第二多介质填料层212、第三多介质填料层213、第四多介质填料层214还可以去除矿井涌水中的悬浮物、砷、铅离子、放射性核素、以及H2S等。最终经过四层介质填料层，可以将受污染矿井涌水中的悬浮物、各种重金属离子、放射性核素、H2S等基本高效去除完。

采用本多介质过滤体的原因在于：

（1）在四层介质填料层中可以分别填充不同的填料，以分开去除受污染矿井涌水中的不同离子及物质，并且每层介质填料层的去除效果好，多介质过滤池7内部的搅拌装置保证了水流动均匀；若只采用一种/两种介质填料，则此一种/两种介质填料高效去除的重金属离子种类有限，无法将受污染矿井涌水中含量较高的各种重金属离子都高效去除，因为每种介质填料都只会对1～3种重金属离子进行高效去除；若将多种（如4种）介质填料都填充在一层填料填充空间内，则一方面挤压各自介质填料占有的空间和面积，另一方面多种介质填料混合在一起，在各介质填料发生反应时，会产生相互的影响，从而影响各种重金属离子的高效去除效果；

（2）采用本四层介质填料层的精巧结构布置，便于后续的反冲洗过程；四层介质填料层中的第一介质填料层211、第二多介质填料层212、第三多介质填料层213、第四多介质填料层214会与各重金属离子发生反应，形成粘附在各过滤板上、四层介质填料上的悬浮物、絮凝物、沉淀物等，在多介质过滤体完成过滤工序后，再进行反冲洗工序时，各过滤板上、四层介质填料上粘附的悬浮物、絮凝物、沉淀物会被反冲洗水冲出，而内侧空心介质管201被反冲洗水流冲出的悬浮物、絮凝物、沉淀物等不会粘附在外侧空心介质管201的过滤板207、内过滤板208、外侧空心介质管201的过滤孔上，外侧空心介质管201被反冲洗水流冲出的悬浮物、絮凝物、沉淀物等也不会粘附在内侧空心介质管201的过滤板207、内过滤板208、内侧空心介质管201的过滤孔上，实现了不堵塞、不重复污染、净化水质、清洗干净四层介质填料层的作用，便于后续重复利用，减少维护成本，提升后续重复过滤各重金属离子的效果，延长多介质过滤池7的使用寿命；

（3）本四层介质填料层还可以进行更换，当打开上盖板12，拆卸上空心进水管202，将上多介质腔206中的第一介质填料层211、第二多介质填料层212、第三多介质填料层213、第四多介质填料层214倒出进行更换各层填料；再拆卸下空心进水管203，将下多介质腔210中第一介质填料层211、第二多介质填料层212、第三多介质填料层213、第四多介质填料层214倒出进行更换各层填料；由此，即使本多介质过滤池7中四层介质填料层使用年限较久、失去去除相关重金属离子的功效时，可以直接对四层介质填料进行更换新填料，多介质过滤体继续安装于多介质过滤池7中，继续进行使用，本矿井涌水污染深度净化回用系统的使用年限可以很久。

上空心进水管202的顶板上开设有进水管215、底板上对应于多个上进水腔205的位置分别开设有多个出水口；下空心进水管203的顶板对应于多个下进水腔209的位置分别开设有多个出水口、底板上开设有进水管215；上空心进水管202和下空心进水管203分别与多介质过滤池7的内顶壁、内底壁相贴；下空心进水管203与多介质过滤池7的内底壁之间螺纹连接。

本发明还提供了一种矿井涌水污染深度净化回用系统的实施方法，包括以下步骤，

S1：受污染的矿井涌水由输入管道进入到格栅池1中，格栅池1截留较大的颗粒物和缠绕物；经过截流的矿井涌水进入到调节池2中，矿井涌水在调节池2中停留的时间为8h；调节池2对水质进行调节，两个调节池2平时用一个，另一调节池2兼做事故应急池，暴雨时连个调节池2连通；经过水质调节的矿井涌水进入到pH调整反应池3中，pH调整反应池3内投加石灰乳调节并曝气，调整pH为中性；经过调节pH的矿井涌水进入到混凝絮凝反应池4中，混凝絮凝反应池4内投加生物制剂溶液、PAC溶液、PAM溶液，混凝絮凝反应池4内反应时间为120min，混凝絮凝反应池4内通过投加混絮凝剂使矿井涌水进行混絮凝反应，形成絮状物以便在斜管沉淀池5中加速沉淀；经过混絮凝反应的矿井涌水进入到斜管沉淀池5中，使絮凝体、砂砾等有机和无机悬浮物经斜管组件与水体分离，分离后的上清液流入多介质过滤池7中，沉淀污泥排入污泥浓缩池6中；污泥浓缩池6对污泥进行储存、浓缩，污泥浓缩池6的出水进入到多介质过滤池7中，污泥浓缩池6的底部污泥泵入外部的板框压滤机房及压滤机进行污泥脱水处理；

S2：斜管沉淀池5的上清液、污泥浓缩池6的出水流入多介质过滤池7的内空心管20的内侧空间内，再通过内空心管20和外空心管21之间的空间，然后通向外空心管21的外侧空间，进一步去除悬浮物，并对处理水中的铁、有机物、锰以及低浓度的重金属进行有效去除；悬浮物被过滤网拦截，铁、有机物、锰以及低浓度的重金属被第一多介质填料层211、第二多介质填料层212、第三多介质填料层213、第四多介质填料层214反应去除，多介质过滤池7反应一个周期8h；

S3：多介质过滤池7的出水由外空心管21的外侧空间进入到人工湿地池8中，出水由填料层17进行深度净化处理，以进一步脱除处理水中的铁、锰、硫酸盐和低浓度重金属；土壤层18中栽培的香蒲，通过根部直接吸收低浓度水溶性重金属；经过填料处理以及根部吸收后的出水汇集到石料集水层16中，由输出管道输送到消毒池9中；消毒池9中投加液氯进行消毒，杀灭或去除水中的病源微生物，液氯与水的接触时间为30min；消毒池9的出水进入到清水及回用水池10，水质标准后可应用于井下防尘、道路浇洒、灭火、洗涤用水、反冲洗等；

S4：多介质过滤池7反应一个周期8h后，再进行反冲洗；清水及回用水池10的标准水质输送到上空心进水管202和下空心进水管203中，由上空心进水管202的出水口进入到上进水腔205中，每一上进水腔205通过过滤板207进入到相邻的上多介质腔206中，由于水流冲击作用将粘附在过滤板207、内过滤板208、内侧空心介质管201/外侧空心介质管201的过滤孔上的悬浮物、絮凝物、沉淀物等冲洗出来直至出水清澈，达到清洁过滤板207、内过滤板208、内侧空心介质管201/外侧空心介质管201的过滤孔的目的；水流可以对过滤板207、内过滤板208、内侧空心介质管201/外侧空心介质管201的过滤孔的侧方进行反冲洗，水流也可以进入到各过水腔中，对过滤板207、内过滤板208、内侧空心介质管201/外侧空心介质管201的过滤孔的前/后方向进行反冲洗，反洗效果好；由于内侧空心介质管201与外侧空心介质管201的两相邻的多介质腔之间呈一一错位分布，因此，内侧空心介质管201被反冲洗水流冲出的悬浮物、絮凝物、沉淀物等不会粘附在外侧空心介质管201的过滤板207、内过滤板208、外侧空心介质管201的过滤孔上，外侧空心介质管201被反冲洗水流冲出的悬浮物、絮凝物、沉淀物等也不会粘附在内侧空心介质管201的过滤板207、内过滤板208、内侧空心介质管201的过滤孔上；反冲洗的出水由抽水管22抽出。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：包括通过管道连接的各反应池和多介质过滤池（7）；所述多介质过滤池（7）的内部设有多介质过滤体；

所述多介质过滤体包括内空心管（20）和外空心管（21）；所述内空心管（20）/外空心管（21）均是由空心介质管（201）、以及分别螺纹连接于空心介质管（201）上端和下端的上空心进水管（202）和下空心进水管（203）构成；所述内空心管（20）/外空心管（21）的空心介质管（201）内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板（207），将空心介质管（201）内部分隔为依次相间分布的多个进水腔和多个多介质腔，每一多介质腔内填充设有多介质滤料；内侧空心介质管（201）与外侧空心介质管（201）的两个相邻多介质腔之间呈错位分布，内外侧位置对应的内侧空心介质管（201）的进水腔与外侧空心介质管（201）的多介质腔所对应的圆心角相等；上空心进水管（202）、下空心进水管（203）分别与多介质过滤池（7）的内顶壁、内底壁相贴连接；上空心进水管（202）和下空心进水管（203）上均开设有进水管（215）和多个出水口，多个出水口与多个进水腔相互贯通。

2.根据权利要求1所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：各反应池是由依次通过管道连接的格栅池（1）、调节池（2）、pH调整反应池（3）、混凝絮凝反应池（4）、斜管沉淀池（5）、污泥浓缩池（6）、多介质过滤池（7）、人工湿地池（8）、消毒池（9）、清水及回用水池（10）构成；所述斜管沉淀池（5）的上清液、污泥浓缩池（6）的出水通过管道流入内空心管（20）的内侧空间内，所述外空心管（21）的外侧空间出水通过管道进入到人工湿地池（8）中。

3.根据权利要求2所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述内侧空心介质管（201）的内部中端由隔板（204）分为上空心介质管和下空心介质管；所述内侧空心介质管（201）的上空心介质管/下空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板（207），将其上空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个上进水腔（205）和上多介质腔（206），将其下空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个下进水腔（209）和下多介质腔（210），每一上多介质腔（206）和下多介质腔（210）内均填充设有多介质滤料，所有过滤板（207）的过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；所述内侧空心介质管（201）的两个相邻的上多介质腔（206）和下多介质腔（210）之间呈错位分布。

4.根据权利要求3所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述外侧空心介质管（201）的内部中端由隔板（204）分为上空心介质管和下空心介质管；所述外侧空心介质管（201）的上空心介质管/下空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板（207），将其上空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个上进水腔（205）和上多介质腔（206），将其下空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个下进水腔（209）和下多介质腔（210），每一上多介质腔（206）和下多介质腔（210）内均填充设有多介质滤料，所有过滤板（207）的过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；所述外侧空心介质管（201）的两个相邻的上多介质腔（206）和下多介质腔（210）之间呈错位分布。

5.根据权利要求4所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述内侧空心介质管（201）与外侧空心介质管（201）的两个相邻的上多介质腔（206）之间呈错位分布、两个相邻的下多介质腔（210）之间呈错位分布；内外侧位置对应的所述内侧空心介质管（201）的上进水腔（205）与外侧空心介质管（201）的上多介质腔（206）所对应的圆心角相等，内外侧位置对应的所述内侧空心介质管（201）的下进水腔（209）与外侧空心介质管（201）的下多介质腔（210）所对应的圆心角相等。

6.根据权利要求5所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所有多介质腔所在的内侧管板和外侧管板上均贯通开设有过滤孔，所有过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；

每一所述上多介质腔（206）和下多介质腔（210）的内部呈一定间隔地设有两块内过滤板（208）；所述内侧空心介质管（201）的过滤板（207）与其内侧管板之间填充设有第一多介质填料层（211），所述内侧空心介质管（201）的过滤板（207）与其外侧管板之间填充设有第二多介质填料层（212）；所述外侧空心介质管（201）的过滤板（207）与其内侧管板之间填充设有第三多介质填料层（213），所述内侧空心介质管（201）的过滤板（207）与其外侧管板之间填充设有第四多介质填料层（214）。

7.根据权利要求6所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述第一多介质填料层（211）为接种有硫酸盐还原菌的活性炭；所述第二多介质填料层（212）为KL滤料；第三多介质填料层（213）为丝光改性沸石；第四多介质填料层（214）为离子交换树脂。

8.根据权利要求2所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述内空心管（20）和外空心管（21）同圆心；所述内空心管（20）为六棱管；所述外空心管（21）为六棱管。

9.根据权利要求2所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述人工湿地池（8）内由底端至上端依次设有石料集水层（16）、填料层（17）、土壤层（18）和植物层（19）；所述填料层（17）是由沸石、蛭石、陶粒和石英砂组成；所述植物层（19）为香蒲。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的矿井涌水污染深度净化回用系统的实施方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：受污染的矿井涌水由输入管道进入到格栅池（1）中；经过较大物截流的矿井涌水进入到调节池（2）中，调节池（2）对水质进行调节；经过水质调节的矿井涌水进入到pH调整反应池（3）中，pH调整反应池（3）内调整pH为中性；经过调节pH的矿井涌水进入到混凝絮凝反应池（4）中，通过投加混絮凝剂使矿井涌水进行混絮凝反应，形成絮状物；经过混絮凝反应的矿井涌水进入到斜管沉淀池（5）中，使絮凝体、砂砾经斜管组件与水体分离，分离后的上清液流入多介质过滤池（7）中，沉淀污泥排入污泥浓缩池（6）中；污泥浓缩池（6）的出水进入到多介质过滤池（7）中，污泥浓缩池（6）的底部污泥泵入外部；

S2：斜管沉淀池（5）的上清液、污泥浓缩池（6）的出水流入多介质过滤池（7）的内空心管（20）的内侧空间内，再依次流经内空心管（20）和外空心管（21）内的第一多介质填料层（211）、第二多介质填料层（212）、第三多介质填料层（213）、第四多介质填料层（214），进一步去除悬浮物，并对处理水中的铁锰、硫酸盐以及各种重金属离子进行有效去除，多介质过滤池（7）反应一个周期8h；

S3：多介质过滤池（7）的出水由外空心管（21）的外侧空间进入到人工湿地池（8）中，经过填料层（17）吸附、香蒲根部吸收，进行氨氮和低浓度重金属离子深度净化处理；人工湿地池（8）的出水进入到消毒池（9）中；消毒池（9）的出水进入到清水及回用水池（10），水质标准后可应用于井下防尘、道路浇洒、灭火、洗涤用水、反冲洗；

S4：多介质过滤池（7）反应一个周期8h后，最后进行反冲洗；清水及回用水池（10）的标准水质输送到上空心进水管（202）和下空心进水管（203）中，标准水质再进入到上进水腔（205）/下进水腔（209）中，每一上进水腔（205）/下进水腔（209）通过过滤板（207）进入到相邻的上多介质腔（206）/下多介质腔（210）中，在水流冲击作用下将粘附在过滤板（207）、内过滤板（208）、内侧管板、外侧管板上的悬浮物、絮凝物、沉淀物冲洗出来直至出水清澈，达到清洁过滤板（207）、内过滤板（208）、内侧管板、外侧管板的目的。

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