CN214936734U - 一种基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统，包括依次连接的预处理单元、脱盐单元、浓缩减量单元，脱盐单元包括超滤装置、超滤产水池、一级反渗透装置、最终产水池，浓缩减量单元包括电渗析装置以及与电渗析装置连接的蒸发结晶装置，预处理单元包括设有原水入口的预沉调节池、絮凝沉淀池、澄清池、无阀滤池、中间水池和污泥处理系统。本实用新型结合反渗透技术与电渗析技术，来实现矿井水处理以及后续的产水回用，实现零排放处理，整个处理过程自动化，减少人工成本，且通过电渗析来实现后续脱盐，电渗析脱盐浓缩过程为电场驱动，进水要求相对较低，而在保证进水条件下，能够进一步延长电渗析中的膜使用寿命。

Description

一种基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统

技术领域

本实用新型属于矿井水处理技术领域，具体涉及一种基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统。

背景技术

矿井排水主要为煤矿生产过程中为了安全将地下水疏干排至地面而形成，水中污染物成分受多方面的影响，如含水层、煤制、采掘工序等多重影响，手指表观呈现黑色或灰黑色。水中的主要污染物分为 2 大类：悬浮物和溶解性总固体。悬浮物主要为采煤过程中因为煤矿采掘过程而带入的煤粉、盐粉等物质，以及施工过程中进入矿井排水的混凝土；溶解性总固体（TDS）主要为水中溶解的盐份（表征为矿化度指标）和有机物。由于煤矿矿井排水主要表征还是地下水特性，由于地下水含水层的分布原因，水中含有一定量的矿化度，矿化度的高低与地下水文有很大的关系，有高也有底，针对本矿井来水，地下水的矿化度高达16000mg/L,不能直接使用。而矿井排水中的有机物（表征为 COD 指标）在没有受到人为影响条件下一般较低，但是也是由于采掘工人在井底的施工活动，造成水体中的 COD 升高。矿井水基本水质与当地地下水水质类似，只是在煤炭开采过程中。与煤层、岩层接触。加上人类活动的影响，混入了煤粉、岩屑、机械油污、生活垃圾等使得矿井水发生了一系列物理、化学和生化反应，其水质发生了明显的变化，不同矿种、矿区水质差别也较大。通常根据矿井水所含污染物的特征，将矿井水分为洁净矿井水、高悬浮物矿井水、酸性矿井水、高矿物矿井水和含特殊污染物矿井水等。

现有技术中，矿井水处理回用的工艺中一般分为二个阶段。第一阶段是预处理阶段，其作用主要是去除水中的悬浮物，保证后续深度处理的正常进行。第二阶段是废水脱盐阶段，目前市场上常用于矿井水的初级脱盐方式有离子交换和热法脱盐，用于含盐水浓缩减量的工艺有反渗透(RO)、牒管式反渗透技术（DTRO）与正渗透（FO）。离子交换方法的缺点是离子交换床阀门众多，操作复杂烦琐；细菌易在床层中繁殖，且离子交换树脂会长期向纯水中渗溶有机物；由于需要酸、碱再生树脂，再生废水必须经处理合格后排放，存在环境污染隐患；自动化操作难度大，投资成本高；在原水含盐量较高的工况下，酸、碱及树脂损耗量大，运行成本高，多用于地含盐量系统。热法脱盐，即利用蒸馏法以消耗热能为代价，对高矿化度矿井水进行热力脱盐淡化处理，适用于处理含盐量超过3000 mg／L的矿井水。蒸馏法是海水淡化工业中成熟的技术，从热源价格方面考虑，用蒸馏法处理含盐量在3000mg/L 以下矿井水，是不经济的，由于热源来源限制，蒸馏法很少应用于高矿化度矿井水脱盐。反渗透（RO）技术是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。而反渗透最大的问题在于后期的运行中容易出现各种无机物、有机物污堵和结垢的问题，过滤器和膜分离浓缩反洗和化学清洗频繁。需要加入大量的酸或阻垢剂等药品，药剂使用量大，后期人工运行维护繁琐。运行成本高，且最终浓缩倍率不高，回收率低。牒管式反渗透技术（DTRO）是在传统反渗透技术基础上研发出的一种新的反渗透脱盐技术，提高了传统反渗透的回收率。但和传统的反渗透技术一样，容易出现各种无机物、有机物污堵和结垢的问题，经常反洗的繁琐操作，清洗非常困难，造成设备维护成本高。正渗透（FO）技术是水从较高水化学势(或较低渗透压)侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势(或较高渗透压)—侧区域的过程。在具有选择透过性膜的两侧分别放置两种具有不同渗透压的溶液，一种为具有较低渗透压的原料液(Feedsolution)，另一种为具有较高渗透压的驱动溶液(Draw solution)，正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，才使得水能自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液—侧。正渗透是近些年开发出的一种新技术，尚未有成熟的应用案例，在正渗透技术中所必须的汲取液价格昂贵，后期的运维成本高，且正渗透技术复杂，对操作人员素质要求较高。因此，现有的矿井水处理回用工艺各具问题，现亟需一种能够实现含盐矿井水处理后的循环利用，保证处理效果，不对环境造成二次污染，且能够控制处理成本的系统。

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存在的不足，从而提供一种基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统，包括依次连接的预处理单元、脱盐单元、浓缩减量单元，脱盐单元包括超滤装置、与超滤装置连接的超滤产水池、与超滤产水池通过提升泵连接的一级反渗透装置、与一级反渗透装置连接的最终产水池；浓缩减量单元包括电渗析装置以及与电渗析装置连接的蒸发结晶装置，电渗析装置分别与超滤产水池和一级反渗透装置连接。

进一步的，所述预处理单元包括设有原水入口的预沉调节池、絮凝沉淀池、澄清池、无阀滤池、中间水池和污泥处理系统，预沉调节池中部与絮凝沉淀池通过提升泵连接，絮凝沉淀池中部与澄清池通过提升泵连接，澄清池与无阀滤池通过溢流管连接，无阀滤池与中间水池通过溢流管连接，中间水池与超滤装置连接；污泥处理系统上设有第二出水口，第二出水口与原水入口连接，预沉调节池、絮凝沉淀池、澄清池的底部均通过排泥泵与污泥处理系统连接。

进一步的，预沉调节池内设置有桁架式刮泥机。

进一步的，絮凝沉淀池内设置有加药系统。

进一步的，最终产水池内设有外排泵。

进一步的，所述污泥处理系统包括压滤机。

本实用新型和现有技术相比，具有以下优点和效果：

(1）结合反渗透技术与电渗析技术，来实现矿井水处理以及后续的产水回用，实现零排放处理；

(2）处理过程自动化，减少人工成本；

(3）通过电渗析来实现后续脱盐，电渗析脱盐浓缩过程为电场驱动，进水要求相对较低，而在保证进水条件下，能够进一步延长电渗析中的膜使用寿命；

(4）跟一般脱盐技术相比，可以避免或减少向矿井水中加酸或阻垢剂等药品，降低了后期的运行维护成本；

(5）电渗析处理后的浓水具有高浓度含盐量和小水量的特点，大大减小了后端蒸发结晶装置的处理规模和使用成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

具体实施方式

为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

实施例。

如图1所示，本实施例分为依次连接的预处理单元、脱盐单元、浓缩减量单元，预处理单元用作对输入矿井水的预处理，包括去污泥、去高硬度离子。所设的预处理单元包括预沉调节池11、絮凝沉淀池12、澄清池13、无阀滤池14、中间水池15和污泥处理系统16。预沉调节池11设有原水入口111，用作矿井水的导入口。预沉调节池11内设置有桁架式刮泥机112，预沉调节池11底部通过设置的排泥泵91与污泥处理系统16连接。预沉调节池11中部设置有一端与絮凝沉淀池12连接的提升泵92，具体的，所设的预沉调节池11用于缓冲可能出现的不均匀的进水量，而进入预沉调节池11内的矿井水会停留较长的时间，因此会出现初步的污泥沉淀，所设的桁架式刮泥机112用作帮助污泥从底部的排泥泵91排入污泥处理系统16中，而预沉调节池11的上清液通过提升泵92以稳定的流量进入絮凝沉淀池12。絮凝沉淀池12的作用是在矿井水中投加混凝剂使其中的悬浮物的胶体及分散颗粒（高硬度离子包括钙离子、镁离子、碳酸根离子、硫酸根离子等）在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加直至沉至絮凝沉淀池12底部。絮凝沉淀池12内设置有独立的加药系统121，加药系统121用作向絮凝沉淀池12投放絮凝剂，减少人工操作。絮凝沉淀池12底部通过设置的排泥泵91与污泥处理系统16连接，所设的排泥泵91能够将底部的沉淀污泥排至污泥处理系统16中。絮凝沉淀池12中部设置有一端与澄清池13的提升泵92，絮凝沉淀池12的上清液通过提升泵92以稳定的流量进入澄清池13。澄清池13用作将矿井水中悬浮物与水的澄清分离，澄清池13底部为泥斗结构，且设置有与污泥处理系统16连接的排泥泵91，用作将泥斗中沉积的污泥排至污泥处理系统16。澄清池13与无阀滤池14之间通过溢流管93连接，所设的无阀滤池14实现对矿井水的过滤，以减小后续处理单元的负荷，通过澄清池13与无阀滤池14之间所设的高度差实现澄清池13内的上清液溢出经由溢流管93进入无阀滤池14内，矿井水在无阀滤池14内经过进一步的粗过滤，通过溢流管93导入中间水池15。所设中间水池15的作用为后续单元进水的调节池，以保证后续处理过程的稳定性。污泥处理系统16包括一用于污泥脱水且设置有出水口161的压滤机，通过压滤机将导入的污泥脱水，形成压滤水和脱水后的泥饼，压滤水通过出水口161从原水入口111二次导入预沉调节池11中，泥饼则排出外运。

脱盐单元包括超滤装置21、与超滤装置21连接的超滤产水池22、与超滤产水池22通过提升泵92连接的一级反渗透装置23、与一级反渗透装置23连接的最终产水池24。超滤装置21与中间水池15通过一进水泵94连接，中间水池15内的矿井水经由进水泵94进入超滤装置21进行膜分离过滤，使矿井水的浊度降低至1NTU以下，以保证该矿井水满足一级反渗透装置23的进水浊度要求。完成过滤的矿井水进入超滤产水池22，超滤产水池22中的水通过提升泵92进入一级反渗透装置23处理，一级反渗透装置23处理后的淡水导入至最终产水池24，一级反渗透装置23处理后的浓水导出至浓缩减量单元。最终产水池24内设置有外排泵95，通过外排泵95将最终产水池24内干净合格且几乎不含盐分的淡水送入矿井内回用。

浓缩减量单元包括电渗析装置31以及与电渗析装置31连接的蒸发结晶装置32。电渗析装置31分别与超滤产水池22和一级反渗透装置23通过管道连接，具体的，一级反渗透装置23内导出的浓水送入至电渗析装置31，经由电渗析装置31的电渗析处理后，排出淡水和浓水，该淡水通过管道送入超滤产水池22进行循环处理（超滤产水池22与一级反渗透装置23），该浓水通过管道送入蒸发结晶装置32结晶制盐，得到的晶体盐进行后续处理（用作混盐或进行填埋）。

本实用新型记述的基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统，结合反渗透技术与电渗析技术，来实现矿井水处理以及后续的产水回用，实现零排放处理。整个处理过程自动化，减少人工成本。本实施例中，通过电渗析来实现后续脱盐，电渗析脱盐浓缩过程为电场驱动，进水要求相对较低，而在保证进水条件下，能够进一步延长电渗析中的膜使用寿命。跟一般脱盐技术相比，可以避免或减少向矿井水中加酸或阻垢剂等药品，降低了后期的运行维护成本。此外，电渗析处理后的浓水具有高浓度含盐量和小水量的特点，也大大减小了后端蒸发结晶装置32的处理规模和使用成本。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统，其特征在于：包括依次连接的预处理单元、脱盐单元、浓缩减量单元，脱盐单元包括超滤装置、与超滤装置连接的超滤产水池、与超滤产水池通过提升泵连接的一级反渗透装置、与一级反渗透装置连接的最终产水池；

浓缩减量单元包括电渗析装置以及与电渗析装置连接的蒸发结晶装置，电渗析装置分别与超滤产水池和一级反渗透装置连接。

2.根据权利要求1所述的基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统，其特征在于：所述预处理单元包括设有原水入口的预沉调节池、絮凝沉淀池、澄清池、无阀滤池、中间水池和污泥处理系统，预沉调节池中部与絮凝沉淀池通过提升泵连接，絮凝沉淀池中部与澄清池通过提升泵连接，澄清池与无阀滤池通过溢流管连接，无阀滤池与中间水池通过溢流管连接，中间水池与超滤装置连接；

污泥处理系统上设有第二出水口，第二出水口与原水入口连接，预沉调节池、絮凝沉淀池、澄清池的底部均通过排泥泵与污泥处理系统连接。

3.根据权利要求2所述的基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统，其特征在于：预沉调节池内设置有桁架式刮泥机。

4.根据权利要求2所述的基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统，其特征在于：絮凝沉淀池内设置有加药系统。

5.根据权利要求1所述的基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统，其特征在于：最终产水池内设有外排泵。

6.根据权利要求2所述的基于电渗析浓缩减量的矿井水处理系统，其特征在于：所述污泥处理系统包括压滤机。

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