CN213652082U - 一种高悬浮物矿井水净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水净化领域，公开了一种高悬浮物矿井水净化装置，包括调节池、絮凝剂添加单元、次氯酸钠添加单元、渣浆槽以及调节池依次连接的进液泵、溶气反应器、气浮沉降器、表面过滤器和清液池；絮凝剂添加单元包括絮凝剂配置槽和絮凝剂输送泵，絮凝剂配置槽通过絮凝剂输送泵与气浮沉降器连接；次氯酸钠添加单元包括次氯酸钠配置槽和次氯酸钠输送泵，次氯酸钠配置槽通过次氯酸钠输送泵与表面过滤器连接；渣浆槽与表面过滤器的渣浆出口以及气浮沉降器的排泥口均连接。解决了高悬浮物矿井水净化处理时，装置占地面积大，处理时间长，运行费用高的问题，该净化装置工艺流程简单，占地面积小，投资及运行费用低，反应易于控制。

Description

一种高悬浮物矿井水净化装置

技术领域

本实用新型属于水净化领域，涉及一种高悬浮物矿井水净化装置。

背景技术

我国是一个资源丰富的国家，尤其是煤炭资源，它是我国工业发展的基础。伴随着煤炭开采，大量矿井水产生并未经处理直接外排，不仅破坏地下水系，矿井水中所含煤粉和盐分还会对周围环境产生严重污染。矿井水按其中含有的物质主要分为5类：洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水及含特殊污染物矿井水。其中，含悬浮物矿井水水量约占我国北方部分重点国有煤矿矿井涌水量的60％，其水质呈中性，含有煤粉、岩粒等大量的悬浮物。

矿井水中的悬浮物主要来自矿井水流经采掘工作面时带入的煤粉、岩粉和黏土，具有粒径小、密度轻、自然沉降时间长等特点。对于矿化度不高而悬浮物含量较高的矿井水的处理，根据悬浮物的特性，常用的主要方法有混凝和沉淀。一般采用混凝、沉淀(或浮升)、过滤以及消毒等工序处理后，其出水水质即能达到生产使用和生活饮用标准的要求。

目前，通常采用“混凝沉淀过滤”处理技术以及超磁分离技术进行高悬浮物矿井水净化。但是，“混凝沉淀过滤”处理技术在应用中存在占地面积大、水力停留时间长、处理效果差和运行成本高等弊端，无法高效处理回用矿井水；而超磁分离技术虽然处理效果较好，但其运行成本高，推广应用受到限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中高悬浮物矿井水净化处理时，装置占地面积大，处理时间长，运行费用高的缺点，提供一种高悬浮物矿井水净化装置。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种高悬浮物矿井水净化装置，包括调节池、絮凝剂添加单元、次氯酸钠添加单元、渣浆槽以及调节池依次连接的进液泵、溶气反应器、气浮沉降器、表面过滤器和清液池；絮凝剂添加单元包括絮凝剂配置槽和絮凝剂输送泵，絮凝剂配置槽通过絮凝剂输送泵与气浮沉降器连接；次氯酸钠添加单元包括次氯酸钠配置槽和次氯酸钠输送泵，次氯酸钠配置槽通过次氯酸钠输送泵与表面过滤器连接；渣浆槽与表面过滤器的渣浆出口以及气浮沉降器的排泥口均连接。

本实用新型进一步的改进在于：

还包括渣浆泵和板框压滤机，渣浆泵一端连接渣浆槽，另一端连接板框压滤机。

所述板框压滤机的压滤液出口与表面过滤器连接。

还包括第一管道混合器和第二管道混合器；

第一管道混合器设置在溶气反应器与气浮沉降器的连接管上，且絮凝剂输送泵通过第一管道混合器与气浮沉降器连接；

第二管道混合器设置在气浮沉降器与表面过滤器的连接管上，且次氯酸钠输送泵与板框压滤机均通过第二管道混合器与表面过滤器连接。

所述第一管道混合器和第二管道混合器均为不锈钢材质。

所述絮凝剂输送泵和次氯酸钠输送泵均为计量泵。

所述絮凝剂配置槽和次氯酸钠配置槽内部均设置搅拌器。

所述溶气反应器、气浮沉降器的筒体以及表面过滤器的筒体均采用碳钢材质，调节池均采用清液池采用钢砼材质，絮凝剂配置槽、次氯酸钠配置槽以及渣浆槽均采用玻璃钢材质。

所述气浮沉降器的筒体内壁上以及表面过滤器的筒体内壁上均设置防腐橡胶层。

还包括集成控制器；集成控制器与进液泵、絮凝剂输送泵和次氯酸钠输送泵均连接，用于控制进液泵、絮凝剂输送泵和次氯酸钠输送泵的开启与关闭。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

通过设置溶气反应器，溶气反应器利用气压将空气溶于矿井水中，并通过设置的絮凝剂添加单元添加絮凝剂，使得矿井水中的杂质絮凝，矿井水进入气浮沉降器后，在气浮沉降器的敞腔内使溶解在矿井水中的气体减压释放，溶解在矿井水中的气体释放时形成大量的微气泡，携带矿井水中絮凝的大量浮泥及油类物质从气浮沉降器底部上浮，进而通过排泥口排至渣浆槽，实现一次净化，气浮沉降器的分离可连续自动运行，操作简便，无动力消耗，成本低，减少泵输送液体对后面连接设备的冲击压力，有效去除部分比重较大的刚性杂质。通过设置的次氯酸钠添加单元向一次净化后的矿井水中添加次氯酸钠，进行氨氮处理，且次氯酸钠经济成本较少，同时处理率达90％～100％，处理效果稳定，不受水温影响，还有消毒的效果。然后通过表面过滤器进行高精度固液分离，矿井水中的微小颗粒沉淀物被截留在滤膜表面形成滤饼，经过一段运行时间后，滤饼通过渣浆出口排至渣浆槽，实现二次净化，使用表面过滤器作为固液分离装置，其原理为正压膜过滤，占地面积小，过滤周期短，过滤精度高。该净化装置工艺流程简单，占地面积小，投资及运行费用低，反应易于控制。

进一步的，设置渣浆泵和板框压滤机，通过板框压滤机进行脱水干燥，产生的干渣集中处理，便于回收利用。

进一步的，板框压滤机的压滤液出口与表面过滤器连接，压滤液返回表面过滤器进行再次过滤，进而提升过滤效果。

进一步的，还包括第一管道混合器和第二管道混合器，通过第一管道混合器和第二管道混合器实现物料的混合，管道混合器混合距离和安装空间非常小，且本身就是管道的一部分，可将其看作特殊的管道，避免了传统的搅拌槽等的缺陷，没有运动部件，不存在磨损，几乎没有维护费用。

进一步的，絮凝剂输送泵和次氯酸钠输送泵均为计量泵，进而通过计量能够准确控制絮凝剂和次氯酸钠的加入量。

进一步的，絮凝剂配置槽和次氯酸钠配置槽内部均设置搅拌器，可以保证絮凝剂配置槽和次氯酸钠配置槽内部的絮凝剂以及次氯酸钠溶液浓度均匀。

进一步的，气浮沉降器的筒体内壁上以及表面过滤器的筒体内壁上均设置防腐橡胶层，有效提升了气浮沉降器以及表面过滤器的抗腐蚀性能，进而延长使用寿命。

进一步的，设置集成控制器，能够实现集中控制进液泵、絮凝剂输送泵和次氯酸钠输送泵的开启与关闭。

附图说明

图1为本实用新型的高悬浮物矿井水净化装置结构示意图；

图2为本实用新型的净化流程框图。

其中：1-调节池；2-进液泵；3-溶气反应器；4-絮凝剂配置槽；5-絮凝剂输送泵；6-第一管道混合器；7-气浮沉降器；8-次氯酸钠配置槽；9-次氯酸钠输送泵；10-第二管道混合器；11-表面过滤器；12-渣浆槽；13-渣浆泵；14-板框压滤机；15-清液池；16-集成控制器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型一种高悬浮物矿井水净化装置，包括调节池1、絮凝剂添加单元、次氯酸钠添加单元、渣浆槽12以及调节池1依次连接的进液泵2、溶气反应器3、气浮沉降器7、表面过滤器11和清液池15；絮凝剂添加单元包括絮凝剂配置槽4和絮凝剂输送泵5，絮凝剂配置槽4通过絮凝剂输送泵5与气浮沉降器7连接；次氯酸钠添加单元包括次氯酸钠配置槽8和次氯酸钠输送泵9，次氯酸钠配置槽8通过次氯酸钠输送泵9与表面过滤器11连接；渣浆槽12与表面过滤器11的渣浆出口以及气浮沉降器7的排泥口均连接。

优选的，还包括渣浆泵13和板框压滤机14，渣浆泵13一端连接渣浆槽12，另一端连接板框压滤机14，通过板框压滤机14进行脱水干燥，产生的干渣集中处理，便于回收利用。同时，可选的，将板框压滤机14的压滤液出口与表面过滤器11连接，压滤液返回表面过滤器11进行再次过滤，进而提升过滤效果。

优选的，还包括第一管道混合器6和第二管道混合器10；第一管道混合器6设置在溶气反应器3与气浮沉降器7的连接管上，且絮凝剂输送泵5通过第一管道混合器6与气浮沉降器7连接；第二管道混合器10设置在气浮沉降器7与表面过滤器11的连接管上，且次氯酸钠输送泵9与板框压滤机14均通过第二管道混合器10与表面过滤器11连接。在管道混合器的作用下，输入管道过滤器中的无聊充分混合并发生反应，提升混合效率和反应效率。管道混合器混合距离和安装空间非常小，且本身就是管道的一部分，可将其看作特殊的管道，避免了传统的搅拌槽等的缺陷，没有运动部件，不存在磨损，几乎没有维护费用。

优选的，第一管道混合器6和第二管道混合器10均为不锈钢材质，成本低且耐腐蚀，能够保证净化装置的使用寿命。

优选的，絮凝剂输送泵5和次氯酸钠输送泵9均为计量泵，进而通过计量能够准确控制絮凝剂和次氯酸钠的加入量。且，絮凝剂配置槽4和次氯酸钠配置槽8内部均设置搅拌器，可以保证絮凝剂配置槽4和次氯酸钠配置槽8内部的絮凝剂以及次氯酸钠溶液浓度均匀。

优选的，所述溶气反应器3、气浮沉降器7的筒体以及表面过滤器11的筒体均采用碳钢材质，调节池1均采用清液池15采用钢砼材质，絮凝剂配置槽4、次氯酸钠配置槽8以及渣浆槽12均采用玻璃钢材质，均为常用材料，成本低且易于制作，便于推广使用。

优选的，气浮沉降器7的筒体内壁上以及表面过滤器11的筒体内壁上均设置防腐橡胶层，有效提升了气浮沉降器7以及表面过滤器11的抗腐蚀性能，进而延长使用寿命。

优选的，还包括集成控制器16；集成控制器16与进液泵2、絮凝剂输送泵5、次氯酸钠输送泵9以及所有阀门均连接，用于控制进液泵2、絮凝剂输送泵5、次氯酸钠输送泵9以及所有阀门的开启与关闭。集成控制器16采用可编程控制器实现，设置自动控制和手动控制两种方式，具有自动控制切换到手动控制的功能，手动操作用于PLC故障或就地巡检人员发现事故时的紧急操作手段。自动控制下通过计算机输入参数实现整个高悬浮物矿井水净化装置自动化运行，运行状态动态显示。

参见图2，本实用新型高悬浮物矿井水净化装置的具体工作过程：

待处理矿井水先进入调节池1，通过进液泵2将矿井水输送至溶气反应器3，同时向溶气反应器3中通入0.2m³/min，0.3MPa的压缩空气。溶气反应器3为密闭装置，利用气压将空气溶于水中，溶有大量空气的矿井水在空气压力下，由位于溶气反应,3底部的出液口流至气浮沉降器7。在液体流至气浮沉降器7的进液口之前，加装第一管道混合器6，同时絮凝剂输送泵5将絮凝剂配置槽4中的絮凝剂输送至第一管道混合器6中，在第一管道混合器6的作用下，絮凝剂与矿井水充分混合，发生反应。然后液体经气浮沉降器7进液口延筒体切线方向进入气浮沉降器7的中心管底部，在设备敞腔内使溶解在液体中的气体减压释放，溶解在液体中的气体释放时形成大量的微气泡，携带大量浮泥及油类物质从设备底部上浮，汇集于气浮沉降器7的上部排泥口，定期排放至渣浆槽12；液体中的固体颗粒物质由离心力的作用沉降于气浮沉降器7的底部排泥口，底渣定期排至渣浆槽12。气浮沉降器7的中部出水口排出的预处理清液送至自动反洗的表面过滤器11进行高精度固液分离。在预处理清液进入表面过滤器11的进液口之前，加装第二管道混合器10，同时次氯酸钠计量泵9将次氯酸钠配置槽8中的次氯酸钠溶液输送至第二管道混合器10中，次氯酸钠与液体中的氨氮发生反应，反应后液体进入表面过滤器11中，进行高精度固液分离，液体中的微小颗粒沉淀物被截留在表面过滤器11的滤膜表面形成滤饼，经过一段运行时间后，滤饼形成一定厚度再通过表面过滤器11的自动反冲程序，把滤膜表面上的滤饼反冲至设备锥底，定时通过渣浆出口排至渣浆槽12。表面过滤器11的上清液经清液口流出，进入清液池15，渣浆槽12中的泥浆经渣浆泵13输送至板框压滤机14进行脱水干燥，产生的干渣集中处理，压滤液返回第二管道混合器10。

针对高悬浮物矿井水中的悬浮物、浊度、色度、COD、氨氮超标，且含有部分油类物质，本净化装置中通过絮凝剂配置槽4和絮凝剂输送泵5可以向矿井水中投加絮凝剂，利用絮凝剂的吸附架桥，压缩双电层及网捕作用，使水中胶体及悬浮物失稳、相互碰撞和凝聚转而形成絮凝体，再用沉淀和气浮工艺使颗粒从水中分离出来，可有效去除水中的悬浮物、色度、浊度和COD。本装置净化装置中通过次氯酸钠配置槽8和次氯酸钠输送泵9投加次氯酸钠，当NaClO投加量与氨氮的质量比(Cl/N)为3.8时，摩尔比2：3时，矿井水的氨氮能够被氧化为N₂，而且化合态余氯值最小。高悬浮物矿井水中氨氮含量较低，采用次氯酸钠去除比较经济，投资较少，同时，氯化法处理率达90％～100％，处理效果稳定，不受水温影响，还有消毒的效果。

本实用新型采用溶气反应器3、气浮沉降器7以及表面过滤器11作为主要的净化器件，通过溶气反应器3向矿井水中溶入空气，进而含有空气的矿井水在气浮沉降器7内部进行减压释放气体，溶解在矿井水中的气体释放时形成大量的微气泡，携带大量浮泥及油类物质从气浮沉降器7的底部上浮，实现浮泥及油类有机物的分离，并且，气浮沉降器7顶部排浮泥、油类有机物，底部排沉渣，中部出清液的结构方式，操作简便，可连续自动运行，无动力消耗，减少泵输送液体对后面连接设备的冲击压力，去除部分比重较大的刚性杂质。使用自动反洗的表面过滤器11作为固液分离装置，其原理为正压膜过滤，占地面积小，过滤周期短，过滤精度高。本实用新型净化装置，整个工艺流程简单，占地面积小，投资及运行费用低，反应易于控制。

以上内容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，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高悬浮物矿井水净化装置，其特征在于，包括调节池(1)、絮凝剂添加单元、次氯酸钠添加单元、渣浆槽(12)以及调节池(1)依次连接的进液泵(2)、溶气反应器(3)、气浮沉降器(7)、表面过滤器(11)和清液池(15)；

絮凝剂添加单元包括絮凝剂配置槽(4)和絮凝剂输送泵(5)，絮凝剂配置槽(4)通过絮凝剂输送泵(5)与气浮沉降器(7)连接；次氯酸钠添加单元包括次氯酸钠配置槽(8)和次氯酸钠输送泵(9)，次氯酸钠配置槽(8)通过次氯酸钠输送泵(9)与表面过滤器(11)连接；渣浆槽(12)与表面过滤器(11)的渣浆出口以及气浮沉降器(7)的排泥口均连接。

2.根据权利要求1所述的高悬浮物矿井水净化装置，其特征在于，还包括渣浆泵(13)和板框压滤机(14)，渣浆泵(13)一端连接渣浆槽(12)，另一端连接板框压滤机(14)。

3.根据权利要求2所述的高悬浮物矿井水净化装置，其特征在于，所述板框压滤机(14)的压滤液出口与表面过滤器(11)连接。

4.根据权利要求3所述的高悬浮物矿井水净化装置，其特征在于，还包括第一管道混合器(6)和第二管道混合器(10)；

第一管道混合器(6)设置在溶气反应器(3)与气浮沉降器(7)的连接管上，且絮凝剂输送泵(5)通过第一管道混合器(6)与气浮沉降器(7)连接；

第二管道混合器(10)设置在气浮沉降器(7)与表面过滤器(11)的连接管上，且次氯酸钠输送泵(9)与板框压滤机(14)均通过第二管道混合器(10)与表面过滤器(11)连接。

5.根据权利要求4所述的高悬浮物矿井水净化装置，其特征在于，所述第一管道混合器(6)和第二管道混合器(10)均为不锈钢材质。

6.根据权利要求1所述的高悬浮物矿井水净化装置，其特征在于，所述絮凝剂输送泵(5)和次氯酸钠输送泵(9)均为计量泵。

7.根据权利要求1所述的高悬浮物矿井水净化装置，其特征在于，所述絮凝剂配置槽(4)和次氯酸钠配置槽(8)内部均设置搅拌器。

8.根据权利要求1所述的高悬浮物矿井水净化装置，其特征在于，所述溶气反应器(3)、气浮沉降器(7)的筒体以及表面过滤器(11)的筒体均采用碳钢材质，调节池(1)均采用清液池(15)采用钢砼材质，絮凝剂配置槽(4)、次氯酸钠配置槽(8)以及渣浆槽(12)均采用玻璃钢材质。

9.根据权利要求1所述的高悬浮物矿井水净化装置，其特征在于，所述气浮沉降器(7)的筒体内壁上以及表面过滤器(11)的筒体内壁上均设置防腐橡胶层。

10.根据权利要求1所述的高悬浮物矿井水净化装置，其特征在于，还包括集成控制器(16)；集成控制器(16)与进液泵(2)、絮凝剂输送泵(5)和次氯酸钠输送泵(9)均连接，用于控制进液泵(2)、絮凝剂输送泵(5)和次氯酸钠输送泵(9)的开启与关闭。

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