CN211311154U - 一种矿井水深度处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水处理装置，特别涉及一种矿井水深度处理装置，属于煤矿废水处理技术领域。该装置依次设置有隔油池、气浮池、氧化池、混凝沉淀池、中间水池、过滤吸附塔、离子交换塔和污泥池；氧化池、混凝沉淀池和中间水池为一体结构，氧化池内设置搅拌系统，混凝沉淀池上部为混凝反应区，混凝反应区设置搅拌装置，混凝沉淀池中部为斜管填料层，底部为泥斗；所述隔油池、气浮池与混凝沉淀池均设有污泥出口，与污泥池相连，污泥经污泥泵打入污泥池。本实用新型所述的矿井水深度处理装置，可以有效去除矿井水中的悬浮物与油类污染物，深度氧化去除矿井水中的微量有机污染物。

Description

一种矿井水深度处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种水处理装置，特别涉及一种矿井水深度处理装置，属于煤矿废水处理技术领域。

背景技术

我国煤炭资源丰富、产量大、消耗量大，一直以来煤炭行业都是我国能源支柱产业。同时，煤炭的开采也伴随着一定的环境污染问题。煤炭开采会产生大量的矿井水，矿井水中主要污染物指标包括有机物（COD）、酸碱度（pH）、悬浮物（SS）、浊度、硬度、矿化度等等。煤矿矿井水中的有机污染物包含吸附在煤层的低分子有机物、煤矿开采过程的润滑油、乳化液等，处理难度大。由于煤矿矿井水污染物浓度偏低，虽经现有工艺处理，出水COD达标困难（超标时段COD约介于20～40mg/L，超标1倍），急需对其进行深度处理，以满足目前严格的环保标准。此外，由于我国煤层地质的特殊性，地下涌出的矿井水矿化度较高，F离子浓度也较高，难以处理到较低水平。再加上国家现在对煤矿废水排放的限制和标准的提高，山西省许多地区矿井水排放标准已提至《地表水环境质量标准》中的地表III类水标准，要求COD浓度小于20mg/L，F离子浓度小于1.0mg/L。如何提升矿井水处理效果，以满足高排放标准，既能确保煤矿的绿色可持续发展，也能保障煤矿地区的水环境质量与安全，具有重要意义。

由于矿井水的污染物浓度较低，煤屑等悬浮污染物占比较大，有机污染物的浓度低，通常的处理手段并不复杂，主要包括吸附、氧化、混凝沉淀、人工湿地、膜分离法等等。目前，煤矿中常用的矿井水的处理方法依然停留在较为简单的混凝——絮凝沉淀、吸附过滤等技术工艺，其投资和运行成本较低，处理效果一般，很难实现矿井水的高排放标准的要求。而膜分离技术虽然对矿井水具有良好的处理效果，但由于成本较高，导致其应用较少。

实用新型内容

本实用新型弥补了现有矿井水处理效果不足，提供一种矿井水深度处理的装置，具有运行稳定、达标率高、成本低的优势。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种矿井水深度处理装置，该装置依次设置有隔油池、气浮池、氧化池、混凝沉淀池、中间水池、过滤吸附塔、离子交换塔和污泥池；

所述隔油池出水口与设置在气浮池底部的进水口相连，气浮池出水口与设置在氧化池底部的进水口相连，氧化池出口与混凝沉淀池进水口相连，混凝沉淀池出水流入中间水池，中间水池的出水口通过提升泵与过滤吸附进水口相连，过滤吸附塔出水口与离子交换塔进口相连，离子交换塔出水口为最终出水口；

氧化池、混凝沉淀池和中间水池为一体结构，氧化池内设置搅拌系统，混凝沉淀池上部为混凝反应区，混凝反应区设置搅拌装置，混凝沉淀池中部为斜管填料层，底部为泥斗；

所述隔油池、气浮池与混凝沉淀池均设有污泥出口，与污泥池相连，污泥经污泥泵打入污泥池。

矿井水经泵打入隔油池，首先去除水中的浮油与重油污染物以及部分沉淀物，隔油处理后的矿井水再进入气浮池，去除水中的悬浮物与胶体污染物，然后向气浮后的矿井水中投加微量的氧化剂，以去除水中的微量有机污染物，再经过强化絮凝沉淀后，储存在中间水池，通过中间水池经提升泵打入多介质过滤的过滤吸附塔进一步去除水中的痕量污染物，最后通过离子交换塔内的离子交换树脂去除矿井水中的氟离子，最终实现达标排放。

作为优选，隔油池为两格式隔油池，池顶设有清理口与通风口，进水首先进入第一隔油池，第一隔油池与第二隔油池通过上下开口的过水口连通，第一隔油池与第二隔油池内部设有至少一个竖直固定的隔油板。

作为优选，气浮池顶部设有刮泥机，刮泥机一侧设有刮泥池，刮泥池设有与污泥池相连污泥出口，污泥出口管路上设有排泥阀。

混凝沉淀池设置一级沉淀池和二级沉淀池，氧化池出水口与一级沉淀池进水口连通，一级沉淀池出水口与二级沉淀池进水口相连，二级沉淀池出水口进入混凝反应区，所述一级沉淀池和二级沉淀池以及混凝反应区位于斜管填料层上方。

作为优选，过滤吸附塔进水口在上端，出水口在下端，塔内设置上下两层填料层，上层为多介质滤料填料层，下层为活性炭填料层，两层填料层的侧面均设有人孔。

作为优选，过滤吸附塔为2~3套并联，交替使用；离子交换塔为3~5套并联，交替使用。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的矿井水深度处理装置，可以有效去除矿井水中的悬浮物与油类污染物，深度氧化去除矿井水中的微量有机污染物，通过吸附与离子交换反应对水中的无机污染物，尤其是F离子具有良好的去除效果，处理后的矿井水出水COD稳定小于20mg/L，F离子稳定小于1.0mg/L。同时，本装置运行效果稳定、占地小、运行成本低，过滤、吸附和离子交换反应器均设有备用，可以实现不停机更换，不影响矿井水的连续处理。本实用新型解决了煤矿矿井水深度达标处理难题，促进煤矿绿色可持续发展，保障煤矿区域水生态环境。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的主视结构示意图；

图中：1、隔油池，11、清理口，12、通风口，13、过水口，2、气浮池，21、刮泥机，22、刮泥池，23、排泥阀，3、氧化池，4、混凝沉淀池，41、一级沉淀池，42、二级沉淀池，43、混凝反应区，44、斜管填料层，5、中间水池，51、提升泵，6、过滤吸附塔，61、多介质滤料填料层，62、活性炭填料层，7、离子交换塔，8、污泥池。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本实用新型的实施并不局限于下面的实施例，对本实用新型所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本实用新型保护范围。

在本实用新型中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中的部件或设备如无特别说明，均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

实施例：

如图1所示的一种矿井水深度处理装置，该装置依次设置有隔油池1、气浮池2、氧化池3、混凝沉淀池4、中间水池5、过滤吸附塔6、离子交换塔7和污泥池8；

所述隔油池出水口与设置在气浮池底部的进水口相连，气浮池出水口与设置在氧化池底部的进水口相连，氧化池出口与混凝沉淀池进水口相连，混凝沉淀池出水流入中间水池，中间水池的出水口通过提升泵51与过滤吸附进水口相连，过滤吸附塔出水口与离子交换塔进口相连，离子交换塔出水口为最终出水口；隔油池、气浮池与混凝沉淀池均设有污泥出口，与污泥池相连，污泥经污泥泵打入污泥池。

隔油池为两格式隔油池，池顶设有3个清理口11与2个通风口12，进水首先进入第一隔油池，第一隔油池与第二隔油池通过上下开口的过水口13连通，第一隔油池与第二隔油池内部设有竖直固定的隔油板。过水口避免第一隔油池上层油流入第二隔油池。

气浮池顶部设有刮泥机21，刮泥机一侧设有刮泥池22，刮泥池设有与污泥池相连污泥出口，污泥出口管路上设有排泥阀23。

氧化池、混凝沉淀池和中间水池为一体结构，氧化池内设置搅拌系统，混凝沉淀池上部为混凝反应区，混凝反应区设置搅拌装置，混凝沉淀池中部为斜管填料层，底部为泥斗。混凝沉淀池设置一级沉淀池41和二级沉淀池42，氧化池出水口与一级沉淀池进水口连通，一级沉淀池出水口与二级沉淀池进水口相连，二级沉淀池出水口进入混凝反应区43，所述一级沉淀池和二级沉淀池以及混凝反应区位于斜管填料层44上方。

过滤吸附塔进水口在上端，出水口在下端，塔内设置上下两层填料层，上层为多介质滤料填料层61，下层为活性炭填料层62，两层填料层的侧面均设有人孔。

本实用新型进行矿井水深度处理的具体步骤是：

（1）隔油——矿井水经泵打入隔油池进行隔油处理，上层浮油被刮出流入脱水罐，下层重油与沉淀物经污泥泵打入污泥池中；

（2）气浮——隔油处理后的矿井水流入气浮池，经气浮处理，去除水中的绝大部分煤渣等悬浮污染物，上层污泥刮入泥斗，经污泥泵打入污泥池中，待脱水处理；

隔油与气浮能有效去除矿井水中的大量悬浮污染物和油类污染物；

（3）氧化——气浮出水流入氧化池内，氧化池内设搅拌，并加入少量的氧化剂（高铁酸盐）去除矿井水中有机污染物；

进入氧化阶段后，氧化剂（高铁酸钾/钠）的投加能进一步氧化去除矿井水中溶解的有机污染物，投加量为10mg/L高铁酸盐氧化无二次污染产生；

高铁酸盐氧化剂投加浓度为5~30mg/L FeO₄ ^2-，氧化反应时间为30~60min，反应过程为机械或空气搅拌。

（4）混凝沉淀——经过氧化剂氧化后的矿井水流入混凝沉淀池投加少量PAC、PAM进入斜管沉淀，进一步去除水中残留的氧化剂与少量悬浮物，沉淀絮体经污泥泵打入污泥池中，絮凝沉淀后的上清液流入中间水池中；

被还原的高铁酸盐在氧化后的矿井水，通过后续的絮凝沉淀反应，能够进一步通过铁盐吸附作用去除矿井水中的少量污染物与胶体物质；

絮凝沉淀阶段，PAC与PAM投加量分别为5~30mg/L和1~5mg/L，絮凝反应时长为1~2h。

（5）过滤吸附——矿井水经中间水池的提升本泵泵入过滤吸附塔，深度去除水中的有机污染物与过量的絮凝剂；

过滤吸附塔内上层的石英砂、沸石等滤料以及下层的活性炭、羟基磷灰石能有效吸附过滤矿井水中未能去除的细小悬浮物和少量的有机污染物，同时去除部分的F离子，当填料过滤和吸附达到饱和时可直接切换使用备用的过滤吸附塔。

过滤吸附塔为2~3套运行，塔内上层填充物为石英砂、沸石等过滤介质，下层填充物为活性炭与羟基磷灰石，活性炭与羟基磷灰石质量比为1：1，填料粒径0.1~3mm，填充比50%~70%，吸附反应时间30~45min，过滤吸附塔交替使用，交替间隔时间为2~4个月，交替后，对闲置的过滤吸附塔进行反冲洗或更换活性炭。

（6）离子交换除氟——过滤吸附后的矿井水进入离子交换塔中，通过离子交换树脂除去水中的氟离子后出水达标排放。

离子交换塔为3~5套运行，一套备用，离子交换树脂材质为大孔型聚苯乙烯系列，供应类型为Na+，官能团为四级胺，离子交换反应时间为10~30min，3~12个月交替使用，交替后，对闲置的离子交换树脂进行再生后循环使用。

本实用新型的实施效果见表1。

表1

水质指标	进水	出水1	出水2	出水3
					SS（mg/L）	443	<5	<5	7
COD（mg/L）	62.5	14.4	12.8	18.2
					F离子（mg/L）	6.8	0.8	0.5	0.6
乳化油（mg/L）	84	0.3	-（未检出）	0.1

本装置使用流程简单、操作方便、运行稳定，处理后的矿井水能达到地表III类水水质，完全满足矿井水排放标准。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种矿井水深度处理装置，其特征在于：该装置依次设置有隔油池（1）、气浮池（2）、氧化池（3）、混凝沉淀池（4）、中间水池（5）、过滤吸附塔（6）、离子交换塔（7）和污泥池（8）；

所述隔油池出水口与设置在气浮池底部的进水口相连，气浮池出水口与设置在氧化池底部的进水口相连，氧化池出口与混凝沉淀池进水口相连，混凝沉淀池出水流入中间水池，中间水池的出水口通过提升泵（51）与过滤吸附进水口相连，过滤吸附塔出水口与离子交换塔进口相连，离子交换塔出水口为最终出水口；

氧化池、混凝沉淀池和中间水池为一体结构，氧化池内设置搅拌系统，混凝沉淀池上部为混凝反应区，混凝反应区设置搅拌装置，混凝沉淀池中部为斜管填料层，底部为泥斗；

所述隔油池、气浮池与混凝沉淀池均设有污泥出口，与污泥池相连，污泥经污泥泵打入污泥池。

2.根据权利要求1所述的一种矿井水深度处理装置，其特征在于：隔油池为两格式隔油池，池顶设有清理口（11）与通风口（12），进水首先进入第一隔油池，第一隔油池与第二隔油池通过上下开口的过水口（13）连通，第一隔油池与第二隔油池内部设有至少一个竖直固定的隔油板。

3.根据权利要求1所述的一种矿井水深度处理装置，其特征在于：气浮池顶部设有刮泥机（21），刮泥机一侧设有刮泥池（22），刮泥池设有与污泥池相连污泥出口，污泥出口管路上设有排泥阀（23）。

4.根据权利要求1所述的一种矿井水深度处理装置，其特征在于：混凝沉淀池设置一级沉淀池（41）和二级沉淀池（42），氧化池出水口与一级沉淀池进水口连通，一级沉淀池出水口与二级沉淀池进水口相连，二级沉淀池出水口进入混凝反应区（43），所述一级沉淀池和二级沉淀池以及混凝反应区位于斜管填料层（44）上方。

5.根据权利要求1所述的一种矿井水深度处理装置，其特征在于：过滤吸附塔进水口在上端，出水口在下端，塔内设置上下两层填料层，上层为多介质滤料填料层（61），下层为活性炭填料层（62），两层填料层的侧面均设有人孔。

6.根据权利要求1所述的一种矿井水深度处理装置，其特征在于：过滤吸附塔为2~3套并联，交替使用；离子交换塔为3~5套并联，交替使用。

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