CN208414077U - 一种处理煤矿矿井水的次重介高效净水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，包括加速絮凝部分（1）、澄清部分（2）和过滤部分（3），加速絮凝部分（1）包括混合搅拌区（11）、絮凝反应区（12）和稳流反应区（13），稳流反应区（13）的顶部通过过渡区（14）与澄清部分（2）的入流区（21）相连通，澄清部分（2）从下至上还设置有浓缩区（22）、预沉区（23）、逆流沉淀区（24）、澄清出流区（25），澄清部分（2）出水通过进水管（31）与位于滤床（33）内的布水机构（32）相连接，进口位于滤床（33）底部的滤料提升机构（36）的出口设置在位于过滤出流区（34）处的滤料清洗机构（37）的上部。本实用新型的净水器紧凑、高效、灵活。

Description

一种处理煤矿矿井水的次重介高效净水器

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，尤其涉及煤矿矿井水处理领域，具体地说是一种紧凑、高效、灵活的处理煤矿矿井水的次重介高效净水器。

背景技术

矿井水通常是指采掘开采过程中所有渗入井下采掘空间的水。据不完全统计，在采掘过程中，全国年排矿井水约22亿m³，平均吨采掘涌水量约为4m³。采矿行业产生废水如不经过处理而直接排放，势必会造成大量水资源的浪费，并且污染环境。

矿井水处理常用工艺流程：矿井水由井下排水泵提升至调节池，然后由提升泵提升进入澄清（沉淀）设备，澄清（沉淀）设备出水进入过滤设备，过滤设备出水自流进入清水池，经消毒后即可排放。调节池池底和澄清设备池底的污泥排至污泥浓缩池进行浓缩，浓缩污泥泵入污泥压滤系统处理后，干泥外运。矿井水处理常用的澄清（沉淀）设备：平流式沉淀池、辐流式沉淀池、斜管式沉淀池、竖流式沉淀池、机械搅拌澄清池、水力循环澄清池等。矿井水处理常用的过滤设备：机械过滤器、无阀过滤器、V型滤池等。

目前国内采用的处理方法大都是如上传统工艺，该工艺虽然处理效果较好，但工艺落后，设备、设施复杂，工程投资大、占地面积多、运行费用高、操作管理不方便。主要存在的问题和缺点如下：a、澄清（沉淀）设备：水力负荷低，占地面积大，对原水水质的适应性较差；b、过滤设备：如采用常规滤池（机械过滤器、V型滤池等），则需配备专门的大功率反冲洗系统，每天停机1-2次，周期性地对滤池进行反冲洗；如采用无阀过滤器，考虑系统设备的高程，则无阀过滤器前需配备提升水池和提升水泵；c、系统所产污泥需专门设置污泥浓缩池来浓缩，以满足污泥压滤系统对进泥的浓度要求。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种紧凑、高效、灵活的处理煤矿矿井水的次重介高效净水器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：

一种处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，包括加速絮凝部分、澄清部分和过滤部分，其特征在于：所述的加速絮凝部分包括混合搅拌区、絮凝反应区和稳流反应区，混合搅拌区的底部与絮凝反应区相连通且絮凝反应区的另一侧底部与稳流反应区相连通，稳流反应区的顶部通过过渡区与澄清部分的入流区相连通，澄清部分其余的区域为从下至上设置的浓缩区、预沉区、逆流沉淀区、澄清出流区且出流区的顶部设有澄清集水机构，澄清集水机构通过进水管与过滤部分中的布水机构相连接且布水机构位于滤床内，过滤部分的顶部设有过滤出流区且过滤出流区的顶部设有过滤集水机构，进口位于滤床底部的滤料提升机构的出口设置在位于过滤出流区处的滤料清洗机构的上部；原水和絮凝药剂在混合搅拌区充分混合使处理水预混凝后进入絮凝反应区充分混凝，充分絮凝后的处理水自稳流反应区的底部进入并向上溢流经过过渡区后进入入流区，自入流区进入预沉区的絮凝水向上运动并由澄清集水机构收集排出，澄清集水机构收集排出的澄清水通过进水管进入位于滤床内的布水机构使得水流平稳进入滤床，水流自下而上通过滤床后上升到顶部的过滤出流区，经过滤集水机构收集后排放；设置在过滤部分中心的滤料提升机构将滤床底部脏的滤料从空气提升管底部提升到顶部的滤料清洗机构，清洗完成的滤料在重力的作用下回到滤床。

所述混合搅拌区的中心设有搅拌机，该搅拌机能够将混合搅拌区内的水和药剂充分混合，使得处理水预混凝。

所述絮凝反应区的中部设有稳流筒且稳流筒内设有电机驱动的叶轮，该稳流筒的底部开口高于混合搅拌区和絮凝反应区的底部连通孔的上沿，在叶轮的作用下，预混凝的处理水自稳流筒的底部进入稳流筒内并向上运动，经充分混凝的处理水自稳流筒的顶部溢流进入稳流筒外侧的絮凝反应区内，并通过絮凝反应区和稳流反应区的底部连通孔自下向上进入稳流反应区内。

所述絮凝反应区和稳流反应区的底部连通孔的上沿高于稳流筒的底部开口。

所述的入流区的下沿低于逆流沉淀区的下沿，使得充分混凝并产生大量矾花的处理水从入流区进入到预沉区内。

所述的浓缩区内设有采用浓缩电机驱动的浓缩机，浓缩电机设置在澄清部分的顶部。

所述浓缩区的通过回流管与混合搅拌区和絮凝反应区的底部连通孔相连通，使得部分浓缩污泥回流至加速絮凝部分。

所述的滤料清洗机构上设有清洗水排出机构以排出清洗水。

所述的布水机构的下方设有锥形滤料导向机构，以防滤料堵塞滤料提升机构的空气提升管进口。

本实用新型相比现有技术有如下优点：

本实用新型的净水器为碳钢钢制结构，总体由三部分组成：前部分为加速絮凝部分、中间部分为澄清部分、后部分为过滤部分，三部分呈推流式运行，是集混合反应、加速絮凝、沉淀分离、污泥浓缩、过滤净化五个单元的综合体，该设备采用污泥回流、接触絮凝，对水质水量波动的适应能力远高于传统沉淀过滤工艺设备，出水水质稳定达标；自带不需专门配备反冲洗水泵或提升水池和提升水泵的过滤池，降低运行费用和操作管理强度，设备出泥浓度高，脱水前不需要浓缩处理即可满足污泥压滤系统要求，能够节省刮泥机、浓缩池和配套设备、大功率反冲洗系统、中转水池和提升水泵，简化处理工艺且工艺流程短；该设备能够24小时连续自动运行，无需停机反冲洗，能耗极低，系统管理简便，可无人值守；该设备结构紧凑、能够大大减少占地面积（仅为常规设备的1/2-1/3）；该设备全过程可自动控制、操作人员劳动强度低、运行维护工作量小且处理效果好、出水水质好。

附图说明

附图1是本实用新型的处理煤矿矿井水的次重介高效净水器的结构示意图。

其中：1—加速絮凝部分；11—混合搅拌区；111—搅拌机；12—絮凝反应区；121—稳流筒；122—叶轮；13—稳流反应区；14—过渡区；2—澄清部分；21—入流区；22—浓缩区；221—浓缩电机；222—浓缩机；23—预沉区；24—逆流沉淀区；25—澄清出流区；26—澄清集水机构；3—过滤部分；31—进水管；32—布水机构；33—滤床；34—过滤出流区；35—过滤集水机构；36—滤料提升机构；37—滤料清洗机构；38—清洗水排出机构；39—锥形滤料导向机构。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示：一种处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，包括加速絮凝部分1、澄清部分2和过滤部分3，其中加速絮凝部分1包括混合搅拌区11、絮凝反应区12和稳流反应区13，混合搅拌区11的中心设有搅拌机111，该搅拌机111能够将混合搅拌区11内的水和药剂充分混合，使得处理水预混凝，混合搅拌区11的底部与絮凝反应区12相连通且絮凝反应区12的另一侧底部与稳流反应区13相连通，絮凝反应区12的中部设有稳流筒121且稳流筒121内设有电机驱动的叶轮122，该稳流筒121的底部开口高于混合搅拌区11和絮凝反应区12的底部连通孔的上沿且絮凝反应区12和稳流反应区13的底部连通孔的上沿高于稳流筒121的底部开口，在叶轮122的作用下，预混凝的处理水自稳流筒121的底部进入稳流筒121内并向上运动，经充分混凝的处理水自稳流筒121的顶部溢流进入稳流筒121外侧的絮凝反应区12内，并通过絮凝反应区12和稳流反应区13的底部连通孔自下向上进入稳流反应区13内；稳流反应区13的顶部通过过渡区14与澄清部分2的入流区21相连通，澄清部分2其余的区域为从下至上设置的浓缩区22、预沉区23、逆流沉淀区24、澄清出流区25且出流区25的顶部设有澄清集水机构26，入流区21的下沿低于逆流沉淀区24的下沿，使得充分混凝并产生大量矾花的处理水从入流区21进入到预沉区23内，浓缩区22内设有采用浓缩电机221驱动的浓缩机222，浓缩电机221设置在澄清部分2的顶部，且浓缩区22的通过回流管与混合搅拌区11和絮凝反应区12的底部连通孔相连通，使得部分浓缩污泥回流至加速絮凝部分1；澄清集水机构26通过进水管31与过滤部分3中的布水机构32相连接且布水机构32位于滤床33内，过滤部分3的顶部设有过滤出流区34且过滤出流区34的顶部设有过滤集水机构35，进口位于滤床33底部的滤料提升机构36的出口设置在位于过滤出流区34处的滤料清洗机构37的上部，滤料清洗机构37上设有清洗水排出机构38以排出清洗水；原水和絮凝药剂在混合搅拌区11充分混合使处理水预混凝后进入絮凝反应区12充分混凝，充分絮凝后的处理水自稳流反应区13的底部进入并向上溢流经过过渡区14后进入入流区21，自入流区21进入预沉区23的絮凝水向上运动并由澄清集水机构26收集排出，澄清集水机构26收集排出的澄清水通过进水管31进入位于滤床33内的布水机构32使得水流平稳进入滤床33，水流自下而上通过滤床33后上升到顶部的过滤出流区34，经过滤集水机构35收集后排放；设置在过滤部分3中心的滤料提升机构36将滤床33底部脏的滤料从空气提升管底部提升到顶部的滤料清洗机构37，清洗完成的滤料在重力的作用下回到滤床33；另外在布水机构32的下方设有锥形滤料导向机构39，以防滤料堵塞滤料提升机构36的空气提升管进口。

下面通过阐述本实用新型的工作原理来进一步说明该处理煤矿矿井水的次重介高效净水器。

实质上该次重介高效净水器主要是由絮凝澄清和过滤两部分组成。

絮凝澄清部分：絮凝澄清部分主要的技术是载体絮凝技术，这是一种快速沉淀技术，其特点是污泥回流，即把澄清部分2的池底浓缩污泥回流到澄清部分的前端混凝阶段，利用介质的重力沉降及载体的吸附作用加快絮体的“生长”及沉淀；其工作原理是首先向水中投加混凝剂，使水中的悬浮物及胶体颗粒脱稳，然后投加高分子助凝剂和回流污泥（载体颗粒），使脱稳后的杂质颗粒以载体为絮核，通过高分子链的架桥吸附作用以及载体颗粒的沉积网捕作用，快速生成密度大且均质的矾花，采用平稳、有序的方式进入到澄清部分2，使大量的悬浮固体颗粒在该区均匀沉积并浓缩，浓缩污泥一部分循环回流至加速絮凝部分1，剩余污泥用污泥泵送至污泥处理系统；经过预沉后的水进入澄清部分2上面的逆流沉淀区24将水中剩余的矾花去除，然后经澄清集水机构26回收后进入过滤部分3。

过滤部分：过滤部分3主要的技术是原水过滤和滤料清洗两个相对独立又同时进行的过程，二者在同一个过滤区的不同位置完成，原水过滤的动力依靠高位差，而滤料清洗再生过程则通过压缩空气完成的，整个过滤过程中，滤料向下循环流动，而原水则向上流动，使原水和滤料充分接触，截留悬浮物质；其工作原理：需处理的水通过进水管31进入过滤区内部，经布水机构32均匀分配后向上逆流通过滤料层完成絮凝过滤，滤液在过滤出流区34上方经过滤集水机构35聚集溢流外排；在此过程中，原水被过滤，水中的污染物含量降低，同时滤料中污染物的含量增加，此时滤料提升机构36将滤床33底部脏的滤料从空气提升管底部提升到顶部的滤料清洗机构37，使滤料截留的污染物洗脱，然后通过稳流作用使污染物从滤料中分离出来，滤料清洗所产生的废水单独外排，清洗后的滤料返回滤床33进入下一周期的运行。

下面通过对各部分的作用进行分解说明来解释说明本实用新型的次重介高效净水器。

加速絮凝部分1，加速絮凝部分由混合搅拌区11（配搅拌机111）、絮凝反应区12（配驱动叶轮122的电机和稳流筒121）、稳流反应区13组成以及用于衔接澄清部分2的过渡区14组成。混合搅拌区11：原水和絮凝药剂在此进行混合，一台搅拌机111位于池中心，该搅拌机11的作用是将混合搅拌区11内的水和药剂充分混合，使处理水预混凝。絮凝反应区12：将经过预混凝的待处理水引入到絮凝反应区12的底部中央，一个叶轮122位于絮凝反应区12中心的稳流筒121内，该叶轮122的作用是使絮凝反应区12内的水流均匀混合，并为絮凝和聚合电解质的分配提供所需的动能量；絮凝反应区12中的悬浮絮状或晶体固体颗粒的浓度保持在最佳状态，通过来自浓缩区22的浓缩污泥的外部再循环使池中污泥浓度得以保障。稳流反应区13：其作用就是连续不断地使矾花颗柆增大，获得大量高密度、均质的矾花。过渡区14：使得充分混凝的处理水采用平稳、有序的方式进入到澄清部分2，为后面澄清创造有利条件。

澄清部分2由入流区21、预沉区23、逆流沉淀区24、浓缩区22（配浓缩机222和浓缩电机221）和澄清出流区25组成。入流区21：连接过渡区14，采用平稳、有序的直通方式使得充分混凝的处理水进入到澄清部分2的预沉区23，为澄清创造有利条件。浓缩区22：矾花在澄清部分2的下部集成污泥并浓缩，污泥在这层的停留时间为几个小时，为了更好地使污泥浓缩，浓缩区22配有浓缩机222和驱动浓缩机222的浓缩电机221。预沉区23：矾花慢速地从入流区21进入到预沉区23，这样可避免损坏矾花或产生旋涡，确使大量的悬浮固体颗粒在预沉区23均匀沉积。逆流沉淀区24：逆流沉淀区24将剩余的矾花沉淀。出流区25：澄清水由一个澄清集水机构26收集后排出。

过滤部分3由进水管31、布水机构32、滤床33、过滤出流区34、过滤集水机构35、滤料提升机构36、滤料清洗机构37、清洗水排出机构38、锥型滤料导向机构39组成，过滤部分3包括过滤过程和反冲洗过程。过滤过程：澄清部分2处理后的出水，由进水管31进入均匀的布水机构32，均匀旋流布水机构32对水流起消能作用，使水流平稳地进入滤床33，水中的悬浮物等污染物在自下而上通过滤床33的过程中，被滤料截流下来，过滤水上升到顶部的过滤出流区34，经过滤集水机构35收集后排放。反冲洗过程：在过滤部分3的中心设置滤料提升机构36，通过滤料提升机构36带动滤料底部的脏砂一同上升，底部脏的滤料从空气提升管底部提升到顶部的滤料清洗机构37，在此过程中，受到气体的搅动、砂粒之间的摩擦和水流的剪切力，使砂粒同污染物分离，冲洗水通过清洗水排出机构38排出；在重力的作用下，洗净的滤料回到滤床33，在滤池内部完成滤料循环清洗过程。

本实用新型的净水器为碳钢钢制结构，总体由三部分组成：前部分为加速絮凝部分1、中间部分为澄清部分2、后部分为过滤部分3，三部分呈推流式运行，是集混合反应、加速絮凝、沉淀分离、污泥浓缩、过滤净化五个单元的综合体，该设备采用污泥回流、接触絮凝，对水质水量波动的适应能力远高于传统沉淀过滤工艺设备，出水水质稳定达标；自带不需专门配备反冲洗水泵或提升水池和提升水泵的过滤池，降低运行费用和操作管理强度，设备出泥浓度高，脱水前不需要浓缩处理即可满足污泥压滤系统要求，能够节省刮泥机、浓缩池和配套设备、大功率反冲洗系统、中转水池和提升水泵，简化处理工艺且工艺流程短；该设备能够24小时连续自动运行，无需停机反冲洗，能耗极低，系统管理简便，可无人值守；该设备结构紧凑、能够大大减少占地面积（仅为常规设备的1/2-1/3）；该设备全过程可自动控制、操作人员劳动强度低、运行维护工作量小且处理效果好、出水水质好。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，包括加速絮凝部分（1）、澄清部分（2）和过滤部分（3），其特征在于：所述的加速絮凝部分（1）包括混合搅拌区（11）、絮凝反应区（12）和稳流反应区（13），混合搅拌区（11）的底部与絮凝反应区（12）相连通且絮凝反应区（12）的另一侧底部与稳流反应区（13）相连通，稳流反应区（13）的顶部通过过渡区（14）与澄清部分（2）的入流区（21）相连通，澄清部分（2）其余的区域为从下至上设置的浓缩区（22）、预沉区（23）、逆流沉淀区（24）、澄清出流区（25）且出流区（25）的顶部设有澄清集水机构（26），澄清集水机构（26）通过进水管（31）与过滤部分（3）中的布水机构（32）相连接且布水机构（32）位于滤床（33）内，过滤部分（3）的顶部设有过滤出流区（34）且过滤出流区（34）的顶部设有过滤集水机构（35），进口位于滤床（33）底部的滤料提升机构（36）的出口设置在位于过滤出流区（34）处的滤料清洗机构（37）的上部；原水和絮凝药剂在混合搅拌区（11）充分混合使处理水预混凝后进入絮凝反应区（12）充分混凝，充分絮凝后的处理水自稳流反应区（13）的底部进入并向上溢流经过过渡区（14）后进入入流区（21），自入流区（21）进入预沉区（23）的絮凝水向上运动并由澄清集水机构（26）收集排出，澄清集水机构（26）收集排出的澄清水通过进水管（31）进入位于滤床（33）内的布水机构（32）使得水流平稳进入滤床（33），水流自下而上通过滤床（33）后上升到顶部的过滤出流区（34），经过滤集水机构（35）收集后排放；设置在过滤部分（3）中心的滤料提升机构（36）将滤床（33）底部脏的滤料从空气提升管底部提升到顶部的滤料清洗机构（37），清洗完成的滤料在重力的作用下回到滤床（33）。

2.根据权利要求1所述的处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，其特征在于：所述混合搅拌区（11）的中心设有搅拌机（111），该搅拌机（111）能够将混合搅拌区（11）内的水和药剂充分混合，使得处理水预混凝。

3.根据权利要求1或2所述的处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，其特征在于：所述絮凝反应区（12）的中部设有稳流筒（121）且稳流筒（121）内设有电机驱动的叶轮（122），该稳流筒（121）的底部开口高于混合搅拌区（11）和絮凝反应区（12）的底部连通孔的上沿，在叶轮（122）的作用下，预混凝的处理水自稳流筒（121）的底部进入稳流筒（121）内并向上运动，经充分混凝的处理水自稳流筒（121）的顶部溢流进入稳流筒（121）外侧的絮凝反应区（12）内，并通过絮凝反应区（12）和稳流反应区（13）的底部连通孔自下向上进入稳流反应区（13）内。

4.根据权利要求3所述的处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，其特征在于：所述絮凝反应区（12）和稳流反应区（13）的底部连通孔的上沿高于稳流筒（121）的底部开口。

5.根据权利要求1所述的处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，其特征在于：所述的入流区（21）的下沿低于逆流沉淀区（24）的下沿，使得充分混凝并产生大量矾花的处理水从入流区（21）进入到预沉区（23）内。

6.根据权利要求1所述的处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，其特征在于：所述的浓缩区（22）内设有采用浓缩电机（221）驱动的浓缩机（222），浓缩电机（221）设置在澄清部分（2）的顶部。

7.根据权利要求1或6所述的处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，其特征在于：所述浓缩区（22）的通过回流管与混合搅拌区（11）和絮凝反应区（12）的底部连通孔相连通，使得部分浓缩污泥回流至加速絮凝部分（1）。

8.根据权利要求1所述的处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，其特征在于：所述的滤料清洗机构（37）上设有清洗水排出机构（38）以排出清洗水。

9.根据权利要求1所述的处理煤矿矿井水的次重介高效净水器，其特征在于：所述的布水机构（32）的下方设有锥形滤料导向机构（39），以防滤料堵塞滤料提升机构（36）的空气提升管进口。