CN210528679U - 一种矿井水资源化处理回用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于煤矿矿井水处理技术领域，具体涉及一种矿井水资源化处理回用系统。一种矿井水资源化处理回用系统，包括依次连接的深度预处理系统、深度除盐处理系统及杀菌消毒处理系统。该处理回收系统通过对矿井排出水进行梯级处理，使处理之后的水既满足了各类用水的要求，又降低了总的设备投资和运行费用，并且无外排废水，可有效地降低矿区的取水费用和排水费用，对于提高经济效益、环保效益、社会效益均有非常大的促进作用。

Description

一种矿井水资源化处理回用系统

技术领域

本实用新型属于煤矿矿井水处理技术领域，具体涉及一种矿井水资源化处理回用系统。

背景技术

我国煤炭生产中，每年排出矿井废水达42亿吨，利用率仅20%左右，绝大部分矿井水直接或经简单絮凝沉淀处理后排入地表水体。当前，一方面很多矿区严重缺水，而另一方面大量矿井水浪费严重，且矿井废水排放到地表水体后对地表水环境造成严重污染。这种现状与煤矿洁净生产以及资源循环利用相违背。因此，矿井水的资源化利用备受关注。特别是现在我国矿业城市以及矿区周边农村，对饮用水的需求量日益增大，着眼于矿井水的饮用开发，具有广阔的前景，也是矿区循环经济的重要组成部分。

根据《煤炭工业“十五”及远景发展规划》开采1t煤排放1.78t矿井水统计，2020年矿井排水将达到39.1亿t。国家和地方相继出台相关政策，要求矿井水不能随便外排，导致大量井下排水无处排放，如不进行处理利用，会影响矿井正常生产。

然而，煤炭工业及其相关产业项目对水资源的需求量非常巨大，1.矿井在生产过程中由于防尘、冷却、冲洗等方面的自用，按1t煤耗水0.6t左右，2020年水资源消耗达到13.2亿t，2.随着煤炭产业的调整，选煤、焦化、矸石电厂、煤化工等对水需求日益增加，3.很大一部分煤矿在陕西、内蒙、新疆等地，位于我国北方温带半干旱大陆性气候区，自然条件脆弱、干旱少雨、水资源严重匮乏。当地政府批准的工业用水水量有限并且价格高，而且使用优质的地表水作为工业用水水源，必然加速当地水资源的枯竭和生态环境的恶化。

目前我国按照对环境影响以及作为生活饮用水水源的可行性，将矿井水按水质类型特征分为洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和含有毒有害元素或放射性元素矿井水五类，不同的矿井水采用不同的处理方法。高矿化度矿井水是指矿化度(无机盐总含量)大于1000mg/L的矿井水，主要含有SO₄ ^2-、Cl^-、Ca²⁺、K⁺、Na⁺、HCO₃ ^-等离子，硬度高，水质多数呈中性或偏碱，带苦涩味，少数有酸性。我国北方缺水矿区的矿井水往往属于高矿化度矿井水，高矿化度矿井水不利于作物生长，会使土壤盐渍化，用作锅炉用水，容易结垢，作建筑用水，会影响混凝土质量；人长期饮用，将引起腹泻和消化不良，尤其对心脏和肾脏病患者影响更严重。因此有必要通过净化和脱盐工艺处理成为饮用水和生产用水。

中国专利CN103523980A“一种高效回收高含盐量矿井水的方法及系统”，通过对反渗透浓水进行化学加药软化预处理，去除易结垢成分，采用管式微滤膜进行固液分离，分离后的液体直接进入浓水反渗透单元而无需进行其他过滤单元处理，从而简化运行工艺流程，减小占地面积，同时该处理工艺设计通量大，出水效果好，所采用的管式微滤膜采用错流运行，水流切向高速流过膜表面，在过滤的同时还有冲刷清洁膜表面的作用，膜不易污染。通过反渗透将含盐废水进一步浓缩，产生的淡化水循环回用，但是同时产生浓度更高的高盐废水。经过脱盐工艺后产生的大量浓盐水采取直接排放的方式，不仅对环境造成了不良影响而且造成水资源和盐资源的浪费。鉴于以上情况，将矿井水进行综合资源化处理再回用迫在眉睫。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种分级式矿井水资源化处理回用系统，该处理回收系统通过对矿井排出水进行梯级处理，使处理之后的水既满足了各类用水的要求，又降低了总的设备投资和运行费用，并且不外排废水，可有效地降低矿区的取水费用和排水费用，对于提高经济效益、环保效益、社会效益均有非常大的促进作用。

本实用新型的技术方案是：

一种矿井水资源化处理回用系统，包括依次连接的深度预处理系统、深度除盐处理系统及杀菌消毒处理系统；

所述的深度预处理系统包括依次连接的调节池、气浮分离池和澄清池，待处理的矿井排出水连通至调节池的入口，调节池的出口连通气浮分离池的入口，气浮分离池的排液出口连通澄清池的入口，经过澄清池处理的污水进入陶瓷膜过滤器，澄清池的污泥排污口与污泥浓缩池连通；所述的气浮分离池的排污口与污泥浓缩池连接，经污泥浓缩池浓缩后的污泥由脱泥机进行脱水处理，脱水处理后的污泥进行外运处理，所述的陶瓷膜过滤膜器的出口连接保安过滤器。

所述的深度除盐处理系统包括与陶瓷膜过滤器的保安过滤器、反渗透装置，保安过滤器的出口连接反渗透装置，反渗透装置出水与清水池连接，反渗透浓水与厂区抑尘喷淋系统连接，清水池的出口分为两股，一股与生产用水管道、绿化用水管道连通。

所述的杀菌消毒处理系统包括与清水池另一股出口连通的活性炭过滤器、与活性炭过滤器出口连接的紫外线消毒器，经紫外线消毒器处理的水与生活用水管道连通。

具体的，所述的气浮分离池为气浮机，所述的气浮分离池上设置有用于加入絮凝剂和助凝剂的加药入口。

具体的，所述的澄清池包括第一反应室和第二反应室，第一反应室内设置有用于将药剂和原水进行快速接触混合的机械搅拌装置；所述的第二反应室为沉淀澄清室，所述的第二反应室底部设置收集污泥的刮泥机，所述的第二反应室底部与第一反应池之间设置用于回流泥渣的回流管道。

具体的，所述的陶瓷膜过滤器为无机陶瓷膜过滤器。

具体的，所述的污泥浓缩池采用的是竖流式重力污泥浓缩池，所述的竖流式重力污泥浓缩池从上至下分为三个区域：顶部澄清区，中部进泥区，底部压缩区，从气浮分离池分离出的浮泥及从澄清池沉淀出的污泥由中心进泥管输入中部进泥区，经底部压缩区压缩的浓缩污泥通过橡皮刮板刮到污泥斗中，并从底部排泥管排出，顶部澄清区的澄清水由溢流堰溢出。

具体的，所述的脱泥机采用板框式压滤机。

具体的，所述的反渗透装置上设置有加药入口和化学清洗入口。

具体的，所述的陶瓷膜过滤器反洗水通过反洗水管道与调节池入口连接，无外排废水产生。

本实用新型的有益效果是：结合矿区缺水的严重情况及不同用途的水对水质要求的不同，该系统提供了一种梯级污水处理系统，包括依次连接的深度预处理系统、深度除盐处理系统及杀菌消毒处理系统，深度预处理系统包括依次连接的调节池、气浮分离池和澄清池，深度除盐处理系统包括与陶瓷膜过滤器出口连通的保安过滤器、反渗透装置，杀菌消毒处理系统包括与清水池另一股出口连通的活性炭过滤器、与活性炭过滤器出口连接的紫外线消毒器，待处理的矿井排出水经气浮、澄清、过滤后，除去水中的油类及主要悬浮杂质后；再经反渗透装置进行除盐处理除去90%以上的盐类后，用于生产用水及绿化用水，反渗透浓水用于厂区抑尘喷淋或回用；最后经活性炭过滤器、紫外线消毒后达标的水用于生活用水。

本实用新型提供的梯级污水处理系统既满足了各类用水的要求，又降低了总的设备投资和运行费用，可有效地降低矿区的取水费用和排水费用，对于提高经济效益、环保效益、社会效益均有非常大的促进作用。按处理100t/h废水计算，矿井取水水费按3元/t，污水处理费按1.4元/t，电费按0.6元/t计，全年按300天计。投资：800万元，运行成本：3.7元/t水；运行电费：1.1元/t水；膜更换费用：0.5元/t水；药剂费用：0.8元/t水；维护费用：0.2元/t水；人工费用：0.1元/t水；财务及折旧费用：1元/t水（按20年计）；节约的费用：4.4元/t水；节约的污水处理费：1.4元/t水；节约的取水费用：3元/t水；直接节省经济效益为：31.68万元/年。

附图说明

图1是本实用新型提供的系统原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型技术方案进行详细的说明。

实施例1

一种矿井水资源化处理回用系统，包括依次连接的深度预处理系统、深度除盐处理系统及杀菌消毒处理系统；所述的深度预处理系统包括依次连接的调节池、气浮分离池和澄清池，待处理的矿井排出水连通至调节池的入口，调节池的出口连通气浮分离池的入口，气浮分离池的排液出口连通澄清池的入口，经过澄清池处理的污水进入陶瓷膜过滤器，澄清池的污泥排污口与污泥浓缩池连通；所述的气浮分离池的排污口与污泥浓缩池连接，经污泥浓缩池浓缩后的污泥由脱泥机进行脱水处理，脱水处理后的污泥进行外运处理，所述的陶瓷膜过滤器出口连接保安过滤器。

所述的深度除盐处理系统包括与陶瓷膜过滤器的保安过滤器、反渗透装置，保安过滤器的出口连接反渗透装置，反渗透装置出水与清水池连接，反渗透浓水与厂区抑尘喷淋系统连接，清水池的出口分为两股，一股与生产用水管道、绿化用水管道连通。保安过滤器属于精密过滤器，主要是为了保证后续反渗透装置的可靠运行，工作原理是利用PP滤芯5μm的孔隙进行机械过滤。水中残存的微量悬浮颗粒、胶体、微生物等，被截留或吸附在滤芯表面和孔隙中。随着制水时间的增长，滤芯因截留物的污染，其运行阻力逐渐上升，当运行至进出口水压差达0.1MPa时，应更换滤芯。保安过滤器的主要优点是效率高、阻力小、便于更换，在保安过滤器内加入杀菌剂进行初步的杀菌处理。

所述的杀菌消毒处理系统包括与清水池另一股出口连通的活性炭过滤器、与活性炭过滤器出口连接的紫外线消毒器，经紫外线消毒器处理的水与生活用水管道连通，活性炭过滤器主要目的是进一步去除清水中的异色，异味和汞，铅，镉，锌，铁，锰，铬等重金属物质，还可去除清水中的砷，氢化物，硫化物，余氯等高分子化合物及锶，镭等放射性物质，去除和杀死水中的细菌和大肠杆菌以及其它致癌物质，满足生活用水的需求；紫外线消毒器通过紫外光线的照射，破坏及改变微生物的DNA结构，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，以达到杀菌的目的，进一步提高生活用水的标准，满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）各项指标要求。

所述的陶瓷膜过滤器还通过反洗水管道与调节池入口连接，用于节约用水，达到不外排水的目的。所述的调节池用以调节来水的水量和水质，起到混合均质的作用。调节池容量可按停留时间6小时来设置。调节池也可起到初步深沉的作用，底部需增加排泥装置。

所述的气浮分离池为气浮机，所述的气浮分离池上设置有用于加入絮凝剂和助凝剂的加药入口。气浮机的溶气系统在水中产生大量的微细气泡，使空气以高度分散的微小气泡形式附着在矿井排出原水内存在的悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力原理使悬浮物颗粒浮在水面，从而实现固-液分离。相对于其它固-液分离设备具有投资少、占地面极小、自动化程度高、操作管理方便等特点。由加药入口在气浮机内加入絮凝剂、助凝剂，可以更好的起到混凝的效果，除去矿井排出原水的80%以上的悬浮物及水中含有的油类污染物，气浮机产生的浮泥送入污泥浓缩池。

实施例2

本实施例中矿井水资源化处理回用系统所述的澄清池包括位于下方的第一反应室和位于上方的第二反应室，第一反应室内设置有用于将药剂和矿井排出原水进行快速接触混合的机械搅拌装置，机械搅拌装置包括有搅拌器叶片和提供动力的涡轮，在这里由于搅拌器叶片及涡轮的搅拌提升，使进水、药剂和大量回流泥渣快速接触混合；所述的第二反应室为沉淀澄清室，经混合后的原水升到第二反应室中，经折流到澄清区进行分离，清水上升由集水槽引出，所述的第二反应室底部设置收集污泥的刮泥机，所述的第二反应室底部与第一反应池之间设置用于回流泥渣的回流管道，泥渣在澄清区经第二反应室下部回流管道回流到第一反应室，污泥由刮泥机刮集到泥斗，通过池底排泥阀控制排出，达到原水澄清分离的效果。

所述的陶瓷膜过滤器为无机陶瓷膜过滤器。它是以耐酸的陶瓷颗粒或石英、刚玉砂等为主要原料、添加少量无机粘结剂及氧化锆增强剂等多种原料进行科学配方，经素烧、粉碎、分级、成型、制膜等工序加工而成。无机陶瓷膜过滤器具有优良的热稳定性与孔稳定性能，不但强度高、且耐化学腐蚀，清洗再生性能好，兼备有高效过滤与精密过滤的双重优点。其耐酸度：≥95 % ；耐碱度：≥92 % ；气孔率：30-45% ；抗压强度：11 MPa；抗弯强度：5.7±0.1 MPa；热稳定性：250℃；密度：1.45～1.52Kg/m3；处理介质温度：5～800℃。

实施例3

本实施例提供的矿井水资源化处理回用系统集合实施例1和实施例2所述的全部的技术特征，另外本实施例所述的反渗透装置上设置有加药入口和化学清洗入口，通过加药入口加入阻垢剂和还原剂，同时反渗透装置利用具有选择性的反渗透腊，使水溶液的溶质与溶剂相分离。它作为脱盐的主要工序，具有脱盐率高、出水水质稳定、资金投入量小等优点。反渗透装置的反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，脱盐率≥95%，从而取得洁净的水。由于矿井水污染程度较高，反渗透膜选择大能量抗污染膜。

本实施例所述的污泥浓缩池采用的是竖流式重力污泥浓缩池，所述的竖流式重力污泥浓缩池从上至下分为三个区域：顶部澄清区，中部进泥区，底部压缩区，从气浮分离池分离出的浮泥及从澄清池沉淀出的污泥由中心进泥管输入中部进泥区，经底部压缩区压缩的浓缩污泥通过橡皮刮板刮到污泥斗中，并从底部排泥管排出，顶部澄清区的澄清水由溢流堰溢出。污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。浓缩后的污泥含水率一般为95～97%。本实施例选择竖流式重力污泥浓缩池，污泥由中心进泥管连续进泥，浓缩污泥通过橡皮刮板刮到污泥斗中，并从池底排泥管排出。澄清水由溢流堰溢出。进泥区的污泥固体浓度与进泥浓度大致相同；压缩区的浓度则愈往下愈浓，到排泥口达到要求的浓度；澄清区与进泥区之间有一污泥面，其高度由排泥量调节，可调节压缩污泥的压缩程度。

本实施例所述的脱泥机采用板框式压滤机。板框式压滤机板结构较简单，操作容易，运行稳定，保养方便；过滤面积选择范围灵活，占地少；对物料适应性强。其板与框相间排列而成，在滤板的两侧覆有滤布，用压紧装置把板与框压紧，即在板与框之间构成压滤室。在板与框的上端中间相同部位开有小孔，压紧后成为一条通道，加压到0.2~0.4MPa的污泥，由该通道进入压滤室，滤板的表面刻有沟槽，下端钻有供滤液排出的孔道，滤液在压力下，通过滤布、沿沟槽与孔道排出滤机，使污泥脱水。

使用本实施例提供的矿井水资源化处理回用系统对矿井水进行处理及回收的过程如下：待处理的矿井排出水进入调节池进行水量和水质的混合均质处理，经过调节池处理的排出水进入气浮分离池中；在气浮分离池中进行利用浮力原理使悬浮物颗粒浮在水面，从而实现固-液分离，由加药入口在气浮机内加入絮凝剂、助凝剂，可以更好的起到混凝的效果，除去矿井排出原水的80%以上的悬浮物及水中含有的油类污染物，气浮机产生的浮泥送入污泥浓缩池；进行深度除杂的排出水进入澄清池进一步处理，在澄清池内清水上升由集水槽引出，泥渣在澄清区经第二反应室下部回流管道回流到第一反应室进行再次澄清沉淀，沉淀出的污泥由刮泥机刮集到泥斗，通过池底排泥阀控制排出，达到原水澄清分离的效果；从澄清池集水槽引出的清水进入陶瓷膜过滤器内进行过滤处理，陶瓷膜过滤器的出口与保安过滤器连通进行深度除盐处理，同时通过反洗水管道与调节池上入口连接，避免外排污水；保安过滤器的水经过初步过滤，主要是为了保证后续反渗透装置的可靠运行；经过反渗透装置处理过的浓水与厂区抑尘喷淋系统连接用于厂区内的抑尘喷淋，经过反渗透装置处理过的清水由清水泵送入清水池内，清水池内的水一部分与矿区生产用水管道、绿化用水管道连通，另一部分则根据用水需求进行进一步的杀菌消毒处理。

本实用新型提供的梯级污水处理系统既满足了各类用水的要求，又降低了总的设备投资和运行费用，可有效地降低矿区的取水费用和排水费用，对于提高经济效益、环保效益、社会效益均有非常大的促进作用。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种矿井水资源化处理回用系统，其特征在于，包括依次连接的深度预处理系统、深度除盐处理系统及杀菌消毒处理系统；

所述的深度预处理系统包括依次连接的调节池、气浮分离池和澄清池，待处理的矿井排出水连通至调节池的入口，调节池的出口连通气浮分离池的入口，气浮分离池的排液出口连通澄清池的入口，经过澄清池处理的污水进入陶瓷膜过滤器，澄清池的污泥排污口与污泥浓缩池连通；

所述的气浮分离池的排污口与污泥浓缩池连接，经污泥浓缩池浓缩后的污泥由脱泥机进行脱水处理，脱水处理后的污泥进行外运处理，所述的陶瓷膜过滤膜器的出口连接保安过滤器；

所述的深度除盐处理系统包括与陶瓷膜过滤器的保安过滤器、反渗透装置，保安过滤器的出口连接反渗透装置，反渗透装置出水与清水池连接，反渗透浓水与厂区抑尘喷淋系统连接，清水池的出口分为两股，一股与生产用水管道、绿化用水管道连通；

所述的杀菌消毒处理系统包括与清水池另一股出口连通的活性炭过滤器、与活性炭过滤器出口连接的紫外线消毒器，经紫外线消毒器处理的水与生活用水管道连通。

2.根据权利要求1所述矿井水资源化处理回用系统，其特征在于，所述的气浮分离池为气浮机，所述的气浮分离池上设置有用于加入絮凝剂和助凝剂的加药入口。

3.根据权利要求1所述矿井水资源化处理回用系统，其特征在于，所述的澄清池包括第一反应室和第二反应室，第一反应室内设置有用于将药剂和原水进行快速接触混合的机械搅拌装置；所述的第二反应室为沉淀澄清室，所述的第二反应室底部设置收集污泥的刮泥机，所述的第二反应室底部与第一反应池之间设置用于回流泥渣的回流管道。

4.根据权利要求1所述矿井水资源化处理回用系统，其特征在于，所述的陶瓷膜过滤器为无机陶瓷膜过滤器。

5.根据权利要求1所述矿井水资源化处理回用系统，其特征在于，所述的污泥浓缩池采用的是竖流式重力污泥浓缩池，所述的竖流式重力污泥浓缩池从上至下分为三个区域：顶部澄清区，中部进泥区，底部压缩区，从气浮分离池分离出的浮泥及从澄清池沉淀出的污泥由中心进泥管输入中部进泥区，经底部压缩区压缩的浓缩污泥通过橡皮刮板刮到污泥斗中，并从底部排泥管排出，顶部澄清区的澄清水由溢流堰溢出。

6.根据权利要求1所述矿井水资源化处理回用系统，其特征在于，所述的脱泥机采用板框式压滤机。

7.根据权利要求1所述矿井水资源化处理回用系统，其特征在于，所述的反渗透装置上设置有加药入口和化学清洗入口。

8.根据权利要求1所述矿井水资源化处理回用系统，其特征在于，所述的陶瓷膜过滤器反洗水通过反洗水管道与调节池入口连接。