CN116354563A - 一种矿井水深度处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿井水深度处理方法及系统,包括:矿井水在井下进行固液分离、调节沉淀、管式过滤和反渗透,反渗透的产水作为井下设备用水,反渗透的浓水作为井下用水;调节沉淀后的剩余部分上清液在地上依次进行调节、软化反应沉淀、过滤、超滤、离子交换吸附、纳滤、反渗透,地上反渗透的产水作为地上回用水,地上反渗透的浓水进行蒸发结晶;将矿渣、脱水煤泥、地脱水污泥作为井下注浆充填用原料。本发明井下深度处理后的脱盐水、过滤净水和浓盐水完全满足井下各类用水的需求,无需地上的水处理工艺单元向井下供水,减少了矿井水抽到地面的水量,降低了地上水处理的投资和运行费用,同时实现了矿井水处理中产生的废物废水的资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及矿井水处理技术领域,具体涉及一种矿井水深度处理方法及系统。
背景技术
众所周知,煤炭是中国重要的能源资源,在开采的过程中会产生大量的矿井水;由于机器与煤层、岩层接触,加上人类的活动的影响,使矿井水的水质具有显著的煤炭行业特征:矿井水的悬浮物含量远远高于地表水,并且所含悬浮物的粒度小、比重轻、沉降速度慢、混凝效果差;矿井水中含有废机油、乳化油等有机物污染物,且含有的总离子含量比一般地表水高得多。因此,矿井水既无法满足工业生产使用需求,又无法满足生活用水需求;矿井水若直接排放到地面,则会导致水土流失、盐碱化、植被损坏等,给当地的生态环境保护带来了极大的影响。
现有的矿井水处理方法是将矿井水抽到地面,而后进行净化处理;但其存在处理过程繁琐、处理周期长,而且处理成本高的问题,而且经过地面处理后部分净化后的矿井水还需要返回井下使用,上述反复提升矿井水增加了能耗,降低了矿井水的处理和使用效率,矿井水处理过程中产生的固废、浓盐水、杂盐等都需要外运处理,处理费用很高;无法满足高效、经济的矿井水环保处理要求。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处,本发明提供一种矿井水深度处理方法及系统。
本发明公开了一种矿井水深度处理方法,包括:
矿井水在井下进行固液分离,固液分离后的液相在井下进行调节沉淀,调节沉淀后的部分上清液在井下进行管式过滤,管式过滤后的部分产水在井下进行反渗透;井下反渗透的产水作为井下设备用水,井下反渗透的浓水和管式过滤后的剩余部分产水作为井下用水,所述井下用水包括井下喷淋用水、井下除灰用水、井下防火用水和井下注浆充填用水等;
调节沉淀后的剩余部分上清液在地上依次进行调节和软化反应沉淀,软化反应沉淀后的上清液在地上依次进行过滤、超滤、离子交换吸附和纳滤,纳滤后的浓水作为井下用水,纳滤后的产水在地上进行反渗透,地上反渗透的产水作为地上回用水,地上反渗透的浓水进行蒸发结晶得到氯化钠产品,蒸发结晶后的母液返回进行纳滤;
井下调节沉淀后的污泥以及井下管式过滤后的污泥进行污泥脱水,地上软化反应沉淀后的污泥进行污泥脱水;将井下固液分离后的矿渣、井下的脱水煤泥、地上的脱水污泥作为井下注浆充填用原料。
作为本发明的进一步改进,管式过滤后的剩余部分产水不作为井下注浆充填用水,所述井下反渗透的浓水和/或地上纳滤后的浓水全部或部分作为注浆充填用水。
作为本发明的进一步改进,所述井下注浆充填,包括:
在矿渣、脱水煤泥、脱水污泥、井下反渗透的全部或部分浓水和/或地上纳滤后的全部或部分浓水中再补充部分骨料和胶体,制得充填用浆料,并进行井下注浆填充。
作为本发明的进一步改进,矿渣、脱水煤泥作为充填的部分骨料和水,再补充的部分骨料包括但不限于煤矸石、尾砂、炉渣和粉煤灰;地上脱水污泥作为充填的部分胶体和水,再补充的部分胶体包括但不限于水泥、生石灰和脱硫石膏;井下反渗透浓水和/或地上纳滤浓水作为充填制浆配水;按质量百分比计,上述骨料的质量控制在60%-75%、上述胶体的质量控制在10%-25%,上述配水的质量控制在10%-25%。
作为本发明的进一步改进,所述地上回用水还包括:地上过滤后的部分出水、地上超滤后的部分出水、地上离子交换吸附后的部分出水和蒸发冷凝水中的一种或多种。
本发明还公开了一种矿井水深度处理系统,用于实现上述矿井水深度处理方法,包括:相互连通的井下深度处理系统和地上深度处理系统;其中,
所述井下深度处理系统包括沿矿井水的处理流向依次设置的井下矿用固液分离单元、井下调节初沉单元、井下管式过滤单元和井下反渗透单元,所述井下调节初沉单元和井下管式过滤单元的污泥侧均与井下污泥脱水单元相连,所述井下矿用固液分离单元和污泥脱水单元的固相侧均与井下注浆单元相连,所述井下反渗透单元的浓水侧与井下注浆单元相连;
所述地上深度处理系统包括沿矿井水的处理流向依次设置的地上调节单元、地上软化反应沉淀单元、地上过滤单元、地上超滤单元、地上离子交换单元和地上纳滤单元,所述地上调节单元与所述井下调节初沉单元相连,所述地上软化反应沉淀单元的污泥侧与地上污泥脱水单元相连,所述地上污泥脱水单元的固相侧与井下注浆单元相连;所述地上纳滤单元的产水侧与地上反渗透单元相连、浓水侧与井下注浆单元相连,所述地上反渗透单元的产水侧与地上回用水池相连、浓水侧与地上蒸发结晶单元相连,所述地上蒸发结晶单元的母液侧与所述地上纳滤单元的进水侧相连。
作为本发明的进一步改进,所述井下注浆单元包括原料仓、混合装置和注浆泵,用于将矿渣、脱水煤泥、脱水污泥、井下反渗透的全部或部分浓水和/或地上纳滤后的全部或部分浓水以及再补充部分的骨料和胶体进行混合制浆,用于井下注浆填充。
作为本发明的进一步改进,所述地上过滤单元、地上超滤单元和地上离子交换单元中一个或多个单元中的出水口与所述地上回用水池相连,所述地上蒸发结晶单元的冷凝水侧与所述地上回用水池相连。
作为本发明的进一步改进,
所述井下矿用固液分离单元中的固液分离设备选自:格栅式固液分离设备、振动筛式固液分离设备、离心式固液分离设备和沉降式固液分离设备中的一种或多种;
所述井下调节初沉单元中的调节沉淀设备选自:平流沉淀池、澄清池、辐流沉淀池、机械搅拌调节池和曝气搅拌调节池中的一种或多种;
所述井下管式过滤单元采用混凝反应,所述井下管式过滤单元中的过滤装置选自:微滤或超滤装置,所述过滤装置中的过滤膜选自:无机陶瓷膜或有机材质膜;
所述井下反渗透单元的反渗透膜选自:苦咸水反渗透膜、海水反渗透膜和高压反渗透膜中的一种或多种;
所述的井下管式过滤单元和井下反渗透单元的进水动力选自:水泵动力或通过高程差形成进水动力。
作为本发明的进一步改进,
所述地上调节单元中的调节沉淀设备选自:平流沉淀池、澄清池、辐流沉淀池、机械搅拌调节池和曝气搅拌调节池中的一种或多种;
所述地上软化反应沉淀单元中的沉淀池选自:高密沉淀池或机械澄清池;
所述地上过滤单元中的过滤器选自:V型滤池、多介质过滤器、活性炭过滤器、无阀滤池中的一种或多种;
所述地上超滤单元中的过滤器选自:外压式超滤膜和浸没式超滤膜中的一种;
所述地上离子交换单元采用弱酸阳床,并填充弱酸树脂或螯合树脂;
所述地上纳滤单元采用一级或多级纳滤组合,纳滤膜选自:普通纳滤膜或高压纳滤膜;
所述地上反渗透单元中的反渗透膜选自:苦咸水反渗透膜、海水反渗透膜和高压反渗透膜中的一种或多种;
所述地上蒸发结晶单元中的蒸发器均选自:一级或多级组合的蒸发器,所述蒸发器选自:多效蒸发器或MVR蒸发器中的一种或多种。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明对矿井水的处理分为井下深度处理和地上深度处理,井下深度处理后的脱盐水、过滤净水和浓盐水完全满足井下各类用水的需求,无需地上的水处理工艺单元向井下供水,也有效减少了矿井水抽到地面的水量,大幅降低了地上水处理的投资和运行费用以及降低了输水的能耗;
本发明通过井下注浆单元实现了矿井水处理过程产生的固废、浓盐水自循环利用;而且通过地上设计的水处理工艺单元与井下单元的有机结合使用,简化矿井水的处理流程和解决了矿井水零排放产生大量固废、杂盐的难题;使矿井水实现了低成本的零排放,产出的优质回用水可以供附近工农业使用或达标排放;该矿井水深度处理方法能够完全满足高效、经济的矿井水环保处理要求和回用要求。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的矿井水深度处理系统的工艺流程图。
图中:
1、井下矿用固液分离单元;2、井下调节初沉单元;3、井下管式过滤单元;4、井下反渗透单元;5、井下污泥脱水单元;6、地上调节单元;7、地上软化反应沉淀单元;8、地上过滤单元;9、地上超滤单元;10、地上离子交换单元;11、地上纳滤单元;12、地上反渗透单元;13、地上蒸发结晶单元;14、地上污泥脱水单元;15、地上回用水池;16、井下注浆单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,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的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。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述:
本发明提供一种矿井水深度处理方法,包括:井下深度处理工艺和地上深度处理工艺;其中,
井下深度处理工艺,包括:
S11、矿井水在井下进行固液分离,从矿井水中分离出以矿渣为主的固相,作为后续井下注浆的原料;
S12、固液分离后的液相在井下进行调节沉淀以沉降悬浮物,得到上清液和以煤泥为主的污泥相;
S13、将调节沉淀后的部分上清液在井下进行管式过滤,通过管式膜单元的混凝反应和膜过滤去除矿井水中的悬浮物,得到包含煤泥的污泥相和满足反渗透的进水需求的产水;
S14、管式过滤后的部分产水在井下进行反渗透,得到浓水(浓盐水)和产水(脱盐水),井下反渗透的产水作为井下设备用水,即达到《煤矿井下消防、洒水设计规范》GB50383-2006中的采煤机、液压支架等设备综合用水水质标准;井下反渗透的浓水和管式过滤后的剩余部分产水作为井下用水,井下用水包括井下喷淋用水、井下除灰用水、井下防火用水和井下注浆充填用水,即达到《煤矿井下消防、洒水设计规范》GB50383-2006中的井下消防洒水的水质标准,省略了对反渗透的浓水进行后处理的工艺;其中,管式过滤后的剩余部分产水优选不作为井下注浆充填用水,井下反渗透的浓水和/或后续地上纳滤后的浓水全部或部分作为注浆充填用水;
S15、对井下调节沉淀后的污泥以及井下管式过滤后的污泥进行污泥脱水,得到的脱水煤泥作为后续井下注浆的原料;
S16、将矿渣、脱水煤泥、脱水污泥(地上部分)、井下反渗透的全部或部分浓水和/或地上纳滤后的全部或部分浓水中加入骨料和胶体,制得充填用浆料,并进行井下注浆填充;其中,矿渣、脱水煤泥作为充填的部分骨料和水,再补充的部分骨料包括但不限于煤矸石、尾砂、炉渣和粉煤灰;地上脱水污泥作为充填的部分胶体和水,再补充的部分胶体包括但不限于水泥、生石灰和脱硫石膏;井下反渗透浓水和/或地上纳滤浓水作为充填制浆配水;按质量百分比计,上述骨料的质量控制在60%-75%、上述胶体的质量控制在10%-25%,上述配水的质量控制在10%-25%。
地上深度处理工艺,包括:
S21、将调节沉淀后的剩余部分上清液泵入地上部分,并进行调节和软化反应沉淀,加药软化除硬后得到上清液和污泥;其中,本发明在调节沉淀后实现井下深度处理和地上深度处理的分流,其是考虑矿井水含有大量的煤泥等悬浮物,在井下初沉后全部煤泥可以井下充填直接使用;若选择在地上初沉则增加地上的设备投入,煤泥还需返回地下,而且不经过初沉的矿井水对提升设备要磨损会很严重,易损坏;同时,未选择管式过滤单元后分流是由于管式过滤设备投资很高,分流地上的矿井水需要做软化再过滤,井下没有软化。
S22、对地上软化反应沉淀后的污泥进行污泥脱水,得到的脱水污泥作为S16所需的井下注浆的原料;
S23、加药软化除硬后的上清液在地上依次进行过滤和超滤去除悬浮物、通过树脂的离子交换吸附去除矿井水中的剩余硬度和纳滤分离一二价离子,纳滤后的浓水作为S14和S16所需的井下用水,其优化了对纳滤后的浓水进行繁琐的零排放处理的工艺,纳滤浓水中的大量硫酸根离子还可与注浆的骨料和胶体中的钙质反应增强注浆材料的填充效果;
S24、纳滤后的产水在地上进行反渗透,脱盐后的地上反渗透的产水作为地上回用水;地上反渗透的浓水进行蒸发结晶得到氯化钠产品,蒸发结晶后的母液返回S23与离子交换吸附后的出水共同进行纳滤处理,实现矿井水的零排放;同时,地上回用水还包括:地上过滤后的部分出水、地上超滤后的部分出水、地上离子交换吸附后的部分出水和蒸发冷凝水中的一种或多种,在满足用水标准的情况下将这些单元的少量部分出水与反渗透产水混合回用,有效降低后续的装置规模;地上回用水池的出水供附近工农业使用或达标排放,即达到《城市污水再生利用―城市杂用水水质》GB/T 18920,《城市污水再生利用-工业用水水质》GB/T 19923,《城市污水再生利用农田灌溉用水水质》GB 20922要求的用水水质标准。
如图1所示,本发明提供一种矿井水深度处理系统,用于实现上述矿井水深度处理方法,包括:相互连通的井下深度处理系统和地上深度处理系统;其中,
井下深度处理系统包括沿矿井水的处理流向依次设置的井下矿用固液分离单元1、井下调节初沉单元2、井下管式过滤单元3和井下反渗透单元4,井下调节初沉单元2和井下管式过滤单元3的污泥侧均与井下污泥脱水单元5相连,井下矿用固液分离单元1和污泥脱水单元5的固相侧均与井下注浆单元16相连,井下反渗透单元4的浓水侧与井下注浆单元16相连;
地上深度处理系统包括沿矿井水的处理流向依次设置的地上调节单元6、地上软化反应沉淀单元7、地上过滤单元8、地上超滤单元9、地上离子交换单元10和地上纳滤单元11,地上调节单元6与井下调节初沉单元2相连,地上软化反应沉淀单元7的污泥侧与地上污泥脱水单元14相连,地上污泥脱水单元14的固相侧与井下注浆单元16相连;地上纳滤单元11的产水侧与地上反渗透单元12相连、浓水侧与井下注浆单元16相连,地上反渗透单元12的产水侧与地上回用水池15相连、浓水侧与地上蒸发结晶单元13相连,地上蒸发结晶单元13的母液侧与地上纳滤单元11的进水侧相连。
具体的:
本发明的井下注浆单元16包括原料仓、混合装置和注浆泵,用于将将矿渣、脱水煤泥、脱水污泥、浓盐水送至井下注浆单元的混合装置,再通过原料仓按合适比例投加骨料和胶体等投加至混合装置完成注浆料的调配,最终通过注浆泵完成井下充填。
本发明的地上过滤单元8、地上超滤单元9和地上离子交换单元10中一个或多个单元中的出水口与地上回用水池15相连,地上蒸发结晶单元13的冷凝水侧与地上回用水池15相连。
本发明的井下矿用固液分离单元1中的固液分离设备选自:格栅式固液分离设备、振动筛式固液分离设备、离心式固液分离设备和沉降式固液分离设备中的一种或多种。
本发明的井下调节初沉单元2中的调节沉淀设备选自:平流沉淀池、澄清池、辐流沉淀池、机械搅拌调节池和曝气搅拌调节池中的一种或多种。
本发明的井下管式过滤单元3采用混凝反应,井下管式过滤单元中的过滤装置选自:微滤或超滤装置,过滤装置中的过滤膜选自:无机陶瓷膜或有机材质膜。
本发明的井下反渗透单元4的反渗透膜选自:苦咸水反渗透膜、海水反渗透膜和高压反渗透膜中的一种或多种。
本发明的井下管式过滤单元3和井下反渗透单元4的进水动力选自:水泵动力或通过高程差形成进水动力。
本发明的地上调节单元6中的调节沉淀设备选自:平流沉淀池、澄清池、辐流沉淀池、机械搅拌调节池和曝气搅拌调节池中的一种或多种。
本发明的地上软化反应沉淀单元7中的沉淀池选自:高密沉淀池或机械澄清池。
本发明的地上过滤单元8中的过滤器选自:V型滤池、多介质过滤器、活性炭过滤器、无阀滤池中的一种或多种。
本发明的地上超滤单元9中的过滤器选自:外压式超滤膜和浸没式超滤膜中的一种。
本发明的地上离子交换单元10采用弱酸阳床,并填充弱酸树脂或螯合树脂。
本发明的地上纳滤单元11采用一级或多级纳滤组合,纳滤膜选自:普通纳滤膜或高压纳滤膜。
本发明的地上反渗透单元12中的反渗透膜选自:苦咸水反渗透膜、海水反渗透膜和高压反渗透膜中的一种或多种。
本发明的地上蒸发结晶单元13中的蒸发器均选自:一级或多级组合的蒸发器,蒸发器选自:多效蒸发器或MVR蒸发器中的一种或多种。
实施例:
某煤矿的每日矿井水产量约10000m3/d,矿井水TDS在3000-4000mg/L。该矿井水的深度处理方法,包括:
井下矿井水首先进入井下矿用固液分离单元1,通过振动筛式固液分离机将矿渣从矿井水中筛分去除,分离机出水自流入井下调节初沉单元2,井下调节初沉单元2的初沉池设计为平流沉淀池,设置吸泥机将平流沉淀池的煤泥等悬浮物排至井下的污泥储池中,污泥储池通过污泥泵输送至井下污泥脱水单元5,通过板框压滤机压榨煤泥脱水,脱水煤泥和矿渣输送至井下注浆单元16作为井下充填使用。
井下管式过滤单元3中设置3000m3/d的管式膜处理系统,通过投加混凝剂形成絮体后进入管式膜过滤后去除矿井水中的悬浮物,管式膜的排泥至污泥储池,管式膜产水1000m3/d送至井下反渗透单元4,设计反渗透回收率约75%,反渗透脱盐后的750m3/d的脱盐水供井下设备的脱盐水用水(水质检测结果参见表1),反渗透的浓水250m3/d和剩余的2000m3/d的管式膜产水供井下喷淋、除灰、防火、充填等使用(水质检测结果参见表2)。
井下剩余的7000m3/d矿井水通过提升泵送至地上调节单元6,在地上调节单元6的曝气搅拌调节池曝气搅拌均质后泵送至地上软化反应沉淀单元7,在地上软化反应沉淀单元7的反应区内加入液碱、碳酸钠、PFS、PAM等药剂后将矿井水中的硬度去除至100mg/L以下;软化后的出水依次自流到地上过滤单元8和地上超滤单元9,地上超滤单元9中的浸没式超滤膜池通过超滤膜过滤去除废水的悬浮物至0.5mg/L以下;超滤产水泵入地上离子交换单元10中的弱酸阳床,去除废水中的硬度至5mg/L以下;6000m3/d弱酸阳床产水泵入地上纳滤单元11中的纳滤装置,通过两级纳滤膜的分离,硫酸钠主要截留在纳滤浓水侧,氯化钠主要在纳滤产水侧,设计两级纳滤回收率约90%,纳滤产水5400m3/d泵入地上反渗透单元12中脱盐,设计两级反渗透回收率约90%,反渗透产水4860m3/d流入地上回用水池15;纳滤浓水600m3/d送至井下注浆单元6;反渗透浓水540m3/d泵入地上蒸发结晶单元13中的MVR盐蒸发结晶器产出氯化钠产品;地上离子交换单元11的剩余1000m3/d的产水和反渗透产水以及蒸发器冷凝液产水共计约6400m3/d全部回收至地上回用水池16,地上回用水池16出水作为城市的附近绿化和杂用用水使用(水质检测结果参见表3)。软化反应沉淀单元7产生的污泥排至地上污泥储池,通过污泥泵送至地上污泥脱水单元14中的地上板框压滤机脱水后输送至井下注浆单元16作为井下充填使用;
将矿渣、脱水煤泥、脱水污泥、浓盐水送至井下注浆单元16的混合装置,再通过原料仓按合适比例投加骨料和胶体等投加至混合装置完成注浆料的调配,最终通过注浆泵完成井下充填;其中,再补充的部分骨料为煤矸石,再补充的部分胶体为水泥;上述骨料的质量控制在70%、上述胶体的质量控制在15%,上述配水的质量控制在15%。
表1井下反渗透单元产水水质单位:mg/L
表2井下消防洒水等用水水质单位:mg/L
表3地上回用水池出水水质单位:mg/L
本发明的优点为:
本发明对矿井水的处理分为井下深度处理和地上深度处理,井下深度处理后的脱盐水、过滤净水和浓盐水完全满足井下各类用水的需求,无需地上的水处理工艺单元向井下供水,也有效减少了矿井水抽到地面的水量,大幅降低了地上水处理的投资和运行费用以及降低了输水的能耗;
本发明的地上深度处理工艺可实现矿井水的分盐结晶的零排放,产出的优质回用水可以供附近工农业使用或达标排放;
本发明通过井下注浆单元实现了矿井水处理过程产生的固废、浓盐水自循环利用;而且通过地上设计的水处理工艺单元与井下单元的有机结合使用,简化矿井水的处理流程和解决了矿井水零排放产生大量固废、杂盐的难题;
本发明针对不同的用水需求(如井下设备对水质的要求、井下注浆充填对水质的要求等),设计对应的井下深度处理工艺和地上深度处理工艺;在满足用水需求的前提下,其处理工艺更为简单,矿井水处理量更小,能耗更低。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种矿井水深度处理方法,其特征在于,包括:
矿井水在井下进行固液分离,固液分离后的液相在井下进行调节沉淀,调节沉淀后的部分上清液在井下进行管式过滤,管式过滤后的部分产水在井下进行反渗透;井下反渗透的产水作为井下设备用水,井下反渗透的浓水和管式过滤后的剩余部分产水作为井下用水,所述井下用水包括但不限于井下喷淋用水、井下除灰用水、井下防火用水和井下注浆充填用水;
调节沉淀后的剩余部分上清液在地上依次进行调节和软化反应沉淀,软化反应沉淀后的上清液在地上依次进行过滤、超滤、离子交换吸附和纳滤,纳滤后的浓水作为井下用水,纳滤后的产水在地上进行反渗透,地上反渗透的产水作为地上回用水,地上反渗透的浓水进行蒸发结晶得到氯化钠产品,蒸发结晶后的母液返回进行纳滤;
井下调节沉淀后的污泥以及井下管式过滤后的污泥进行污泥脱水,地上软化反应沉淀后的污泥进行污泥脱水;将井下固液分离后的矿渣、井下的脱水煤泥、地上的脱水污泥作为井下注浆充填用原料。
2.如权利要求1所述的矿井水深度处理方法,其特征在于,管式过滤后的剩余部分产水不作为井下注浆充填用水,所述井下反渗透的浓水和/或地上纳滤后的浓水全部或部分作为注浆充填用水。
3.如权利要求1或2所述的矿井水深度处理方法,其特征在于,所述井下注浆充填,包括:
在矿渣、脱水煤泥、脱水污泥、井下反渗透的全部或部分浓水和/或地上纳滤后的全部或部分浓水中再补充部分骨料和胶体,制得充填用浆料,并进行井下注浆填充。
4.如权利要求3所述的矿井水深度处理方法,其特征在于,矿渣、脱水煤泥作为充填的部分骨料和水,再补充的部分骨料包括但不限于煤矸石、尾砂、炉渣和粉煤灰;地上脱水污泥作为充填的部分胶体和水,再补充的部分胶体包括但不限于水泥、生石灰和脱硫石膏;井下反渗透浓水和/或地上纳滤浓水作为充填制浆配水;按质量百分比计,上述骨料的质量控制在60%-75%、上述胶体的质量控制在10%-25%,上述配水的质量控制在10%-25%。
5.如权利要求1所述的矿井水深度处理方法,其特征在于,所述地上回用水还包括:地上过滤后的部分出水、地上超滤后的部分出水、地上离子交换吸附后的部分出水和蒸发冷凝水中的一种或多种。
6.一种矿井水深度处理系统,用于实现如权利要求1~5中任一项所述的矿井水深度处理方法,其特征在于,包括:相互连通的井下深度处理系统和地上深度处理系统;其中,
所述井下深度处理系统包括沿矿井水的处理流向依次设置的井下矿用固液分离单元、井下调节初沉单元、井下管式过滤单元和井下反渗透单元,所述井下调节初沉单元和井下管式过滤单元的污泥侧均与井下污泥脱水单元相连,所述井下矿用固液分离单元和污泥脱水单元的固相侧均与井下注浆单元相连,所述井下反渗透单元的浓水侧与井下注浆单元相连;
所述地上深度处理系统包括沿矿井水的处理流向依次设置的地上调节单元、地上软化反应沉淀单元、地上过滤单元、地上超滤单元、地上离子交换单元和地上纳滤单元,所述地上调节单元与所述井下调节初沉单元相连,所述地上软化反应沉淀单元的污泥侧与地上污泥脱水单元相连,所述地上污泥脱水单元的固相侧与井下注浆单元相连;所述地上纳滤单元的产水侧与地上反渗透单元相连、浓水侧与井下注浆单元相连,所述地上反渗透单元的产水侧与地上回用水池相连、浓水侧与地上蒸发结晶单元相连,所述地上蒸发结晶单元的母液侧与所述地上纳滤单元的进水侧相连。
7.如权利要求6所述的矿井水深度处理系统,其特征在于,所述井下注浆单元包括原料仓、混合装置和注浆泵,用于将矿渣、脱水煤泥、脱水污泥、井下反渗透的全部或部分浓水和/或地上纳滤后的全部或部分浓水以及再补充部分的骨料和胶体进行混合制浆,用于井下注浆填充。
8.如权利要求6所述的矿井水深度处理系统,其特征在于,所述地上过滤单元、地上超滤单元和地上离子交换单元中一个或多个单元中的出水口与所述地上回用水池相连,所述地上蒸发结晶单元的冷凝水侧与所述地上回用水池相连。
9.如权利要求6所述的矿井水深度处理系统,其特征在于,
所述井下矿用固液分离单元中的固液分离设备选自:格栅式固液分离设备、振动筛式固液分离设备、离心式固液分离设备和沉降式固液分离设备中的一种或多种;
所述井下调节初沉单元中的调节沉淀设备选自:平流沉淀池、澄清池、辐流沉淀池、机械搅拌调节池和曝气搅拌调节池中的一种或多种;
所述井下管式过滤单元采用混凝反应,所述井下管式过滤单元中的过滤装置选自:微滤或超滤装置,所述过滤装置中的过滤膜选自:无机陶瓷膜或有机材质膜;
所述井下反渗透单元的反渗透膜选自:苦咸水反渗透膜、海水反渗透膜和高压反渗透膜中的一种或多种;
所述的井下管式过滤单元和井下反渗透单元的进水动力选自:水泵动力或通过高程差形成进水动力。
10.如权利要求6所述的矿井水深度处理系统,其特征在于,
所述地上调节单元中的调节沉淀设备选自:平流沉淀池、澄清池、辐流沉淀池、机械搅拌调节池和曝气搅拌调节池中的一种或多种;
所述地上软化反应沉淀单元中的沉淀池选自:高密沉淀池或机械澄清池;
所述地上过滤单元中的过滤器选自:V型滤池、多介质过滤器、活性炭过滤器、无阀滤池中的一种或多种;
所述地上超滤单元中的过滤器选自:外压式超滤膜和浸没式超滤膜中的一种;
所述地上离子交换单元采用弱酸阳床,并填充弱酸树脂或螯合树脂;
所述地上纳滤单元采用一级或多级纳滤组合,纳滤膜选自:普通纳滤膜或高压纳滤膜;
所述地上反渗透单元中的反渗透膜选自:苦咸水反渗透膜、海水反渗透膜和高压反渗透膜中的一种或多种;
所述地上蒸发结晶单元中的蒸发器均选自:一级或多级组合的蒸发器,所述蒸发器选自:多效蒸发器或MVR蒸发器中的一种或多种。
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