CN217265272U - 一种矿井水深度处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种矿井水深度处理系统，涉及水处理的领域，其包括除杂子系统、浓缩子系统、蒸发结晶子系统和污泥混盐处理子系统；除杂子系统的出水口与浓缩子系统的进水口连通，除杂子系统的污泥排出口与污泥混盐处理子系统连通；浓缩子系统包括依次连通的有机浓缩单元和用于分离硫酸根离子和氯离子的二级纳滤单元；有机浓缩单元的有机溶液排出口与污泥混盐处理子系统连通，有机浓缩单元的无机溶液排出口与二级纳滤单元连通，二级纳滤单元与蒸发结晶子系统连通。本申请具有降低矿井水对环境影响的效果。

Description

一种矿井水深度处理系统

技术领域

本申请涉及水处理的领域，尤其是涉及一种矿井水深度处理系统。

背景技术

在煤炭开采过程中，地下水与煤层、岩层接触，加上人类的活动的影响，发生了一系列的物理、化学和生化反应，因而水质具有显著的煤炭行业特征：矿井水的悬浮物含量远远高于地表水，感官性状差；矿井水中还含有废机油、乳化油等有机物污染物。矿井水中总含盐量比一般地表水高得多，而且很大一部分是硫酸盐，处理难度较大。

随着环保标准的不断提高，矿井水排放标准也在不断提高。为了适应日益严苛的环保标准，并有效回收其中矿井水中无机盐，需要一种能够对矿井水进行深度处理的系统。

实用新型内容

为了有效回收矿井水中无机盐，本申请提供一种矿井水深度处理系统。

本申请提供的一种矿井水深度处理系统采用如下的技术方案：

一种矿井水深度处理系统，包括除杂子系统、浓缩子系统、蒸发结晶子系统和污泥混盐处理子系统；所述除杂子系统的出水口与所述浓缩子系统的进水口连通，所述除杂子系统的污泥排出口与所述污泥混盐处理子系统连通；

所述浓缩子系统包括依次连通的有机浓缩单元和用于分离硫酸根氯离子和氯离子的二级纳滤单元；所述有机浓缩单元的有机溶液排出口与所述污泥混盐处理子系统连通，所述有机浓缩单元的无机溶液排出口与所述二级纳滤单元连通，所述二级纳滤单元与蒸发结晶子系统连通。

通过采用上述技术方案，除杂子系统用于去除废水中的钙离子、氟离子、悬浮物、胶体等杂子；浓缩子系统用于浓缩分离；蒸发结晶子系统用于自饱和溶液中分离出氯化钠和硫酸钠；污泥混盐处理子系统用于将矿井水中无法再分离的污染物从溶液中分离出来；对矿井水进行除杂处理、浓缩处理、蒸发结晶处理以及污泥混盐杂盐处理后，即可将矿井水中的污染物分离出来，从而降低矿井水对环境的影响；且在蒸发结晶氯化钠和硫酸钠之前，对矿井水进行了有机浓缩和纳滤，能够将影响纯度的有机物分离出来、将硫酸根离子和氯离子分开，使得氯化钠和硫酸钠能够分开蒸发结晶，进一步提高了氯化钠和硫酸钠的纯度。

可选的，所述除杂子系统包括依次连通的除硬除氟沉淀单元、砂滤单元、超滤单元和树脂单元，所述除硬除氟沉淀单元连通有除硬除氟药剂投加管，所述除硬除氟沉淀单元的污泥排出口与所述污泥混盐处理子系统连通，所述树脂单元的净水排出口与浓缩子系统连通；且所述砂滤单元的浓水出口、所述超滤单元的浓水出口以及所述树脂单元的浓水出口分别与所述除硬除氟沉淀单元连通。

通过采用上述技术方案，除硬除氟沉淀单元实现了矿井水的除硬除氟、之后砂滤单元可将矿井水中大部分的悬浮物去除，超滤单元可进一步去除矿井水中的胶体，最后树脂单元进一步去除矿井水中的钙镁硬度，如此矿井水经除硬除氟沉淀单元、砂滤单元、超滤单元和树脂单元处理后再排入一级纳滤单元，即可降低浓缩子系统中反洗频率。

可选的，所述浓缩子系统还包括一级浓缩单元和一级纳滤单元，所述一级浓缩单元的进水口与所述树脂单元的净水排出口连通，且一级浓缩单元的浓水出口与所述一级纳滤单元的进水口连通，所述一级纳滤单元的浓水出口与所述有机浓缩单元的进水口连通。

通过采用上述技术方案，在有机浓缩单元分离矿井水中的有机物之前，在一级纳滤单元对矿井水进行纳滤处理，即可在一级纳滤单元进行氯离子的初步分离，以便提高之后氯化钠以及硫酸钠的纯度；而在一级纳滤单元之间添加一级浓缩单元，使矿井水中硫酸盐浓度提升，以便采用纳滤分离技术。

可选的，所述蒸发结晶子系统包括硫酸钠蒸发单元和氯化钠蒸发结晶单元，所述硫酸钠蒸发单元与所述二级纳滤单元的浓水出口连通，所述氯化钠蒸发结晶单元与所述二级纳滤单元的产水出口连通；且所述氯化钠蒸发结晶单元的母液排出口与污泥混盐处理子系统连通。

通过采用上述技术方案，经浓缩子系统分离的氯化钠和硫酸钠即可分别在氯化钠蒸发结晶单元和硫酸钠蒸发单元中蒸发结晶。

可选的，所述浓缩子系统还包括臭氧催化氧化单元，所述臭氧催化氧化单元设置在所述二级纳滤单元与所述硫酸钠蒸发单元之间，且所述二级纳滤单元的浓水出口与所述臭氧催化氧化单元连通，所述臭氧催化氧化单元的排出口与所述硫酸钠蒸发单元连通。

通过采用上述技术方案，臭氧催化氧化单元即可对二级纳滤单元浓水出口排出的含有硫酸盐的浓水进行催化氧化，从而进一步去除其中的有机物，进而提高硫酸钠的纯度。

可选的，所述二级纳滤单元与所述氯化钠蒸发结晶单元之间还依次设置有二级浓缩单元、蒸发浓缩单元，所述二级纳滤单元的产水出口与所述二级浓缩单元连通，所述一级纳滤单元的产水出口与所述二级浓缩单元连通；所述二级浓缩单元的排出口与所述蒸发浓缩单元连通，所述蒸发浓缩单元的排出口与所述氯化钠蒸发结晶单元连通。

通过采用上述技术方案，一级纳滤单元与二级纳滤单元中净水通入二级浓缩单元进行浓缩，之后再经过蒸发浓缩单元蒸发浓缩后，能够提高氯化钠蒸发结晶单元中蒸发结晶氯化钠的效率。

可选的，所述硫酸钠蒸发的母液排出口与有机浓缩单元连通。

通过采用上述技术方案，蒸发结晶硫酸钠后产生的母液经母液排出口排入有机浓缩单元后，即可再次循环至硫酸钠蒸发单元，使得母液中的硫酸钠完全被蒸发结晶，提高了产率。

可选的，所述污泥混盐处理子系统包括杂盐强制循环单元和污泥处理装置；所述污泥处理装置与所述除杂子系统连通，所述杂盐强制循环单元与所述蒸发结晶子系统连通。

通过采用上述技术方案，污泥混盐处理子系统即可将矿井水中的混盐分离出来，从而减少固废、危废后续处理量；同时实现了对除杂子系统中的污泥进行清理。

可选的，处理系统还包括回用水池，所述浓缩子系统、所述蒸发结晶子系统以及所述污泥混盐处理子系统分别与所述回用水池连通。

通过采用上述技术方案，处理系统在处理矿井水过程中得到的净水可直接排入回用水池进行再利用，降低了资源的浪费。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置括除杂子系统、浓缩子系统、蒸发结晶子系统、污泥混盐处理子系统，使得矿井水经处理后达到排放标准，并产生高纯度氯化钠和硫酸钠；

2.通过设置一级纳滤单元、有机浓缩单元、二级纳滤单元，即可在蒸发结晶之前对矿井水进行有机浓缩和两级纳滤，从而更好的分离有机物、硫酸根离子和氯离子，从而提高氯化钠和硫酸钠的纯度；

3.通过设置回用水池，使得各个子系统中产生的净水得以收集再回用水池中，以便循环利用。

附图说明

图1是本申请实施例的一种矿井水深度处理系统的整体结构示意图。

附图标记说明：1、除杂子系统；11、除硬除氟沉淀单元；111、除硬除氟沉淀池；112、加药装置；12、砂滤单元；13、超滤单元；14、树脂单元；2、浓缩子系统；21、一级浓缩单元；22、一级纳滤单元；23、有机浓缩单元；24、二级纳滤单元；25、纳滤产水池；26、二级浓缩单元；27、臭氧催化氧化单元；3、蒸发结晶子系统；31、蒸发浓缩单元；32、氯化钠蒸发结晶单元；33、硫酸钠蒸发单元；4、污泥混盐处理子系统；41、污泥处理装置；42、杂盐强制循环单元；5、回用水池；6、混盐处理系统。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种矿井水深度处理系统，参照图1，处理系统包括除杂子系统1、浓缩子系统2、蒸发结晶子系统3、污泥混盐处理子系统4和回用水池5；其中，除杂子系统1用于去除废水中的钙离子、氟离子、悬浮物、胶体等杂子；浓缩子系统2用于浓缩分离；蒸发结晶子系统3用于自饱和溶液中分离出氯化钠和硫酸钠；污泥混盐处理子系统4可以将矿井水中无法再分离的污染物从溶液中分离出来。

回用水池5与浓缩子系统2、蒸发结晶子系统3、污泥混盐处理子系统4连通，使得上述三个子系统中产生的清水或使用过的冷凝水即可排至回用水池5中进行回收利用，以降低资源的浪费。如此，即可实现矿井水的除杂处理、浓缩处理、蒸发结晶处理以及污泥混盐杂盐处理，从而将矿井水中的污染物分离出来，进而降低矿井水对环境的影响。

参照图1，除杂子系统1包括除硬除氟沉淀单元11、砂滤单元12、超滤单元13和树脂单元14，除硬除氟沉淀单元11包括除硬除氟沉淀池111和加药装置112，且除硬除氟沉淀池111为斜管沉淀池；加药装置112的出料口通过除硬除氟药剂投加管与除硬除氟沉淀池111连通，用于向除硬除氟沉淀池111中投加pH调节剂以及提高絮凝沉淀效率的药品，pH调节剂包括但不限于液碱、氢氧化钙、碳酸钠以及硫酸、盐酸等药品，且本实施中提高絮凝沉淀效率的药品选用PAC、PAM。砂滤单元12包括砂石过滤器，超滤单元13包括超滤机，树脂单元14包括树脂软化水设备，该设备利用树脂的吸附性吸收水中的钙镁离子，从而达到降低硬度的作用；除硬除氟沉淀池111的排液口与砂石过滤器的进料口连接，砂石过滤器的产水出口与超滤机连通、砂石过滤器的浓水出口和除硬除氟沉淀池111连通，超滤机的产水出口与树脂软化水设备连通、浓水出口与除硬除氟沉淀池111连通，树脂软化水设备的净水排出口与浓缩子系统2连通、浓水出料口与除硬除氟沉淀池111连通。

如此，矿井水进入除杂子系统1后，依次经过除硬除氟沉淀池111、砂滤单元12、超滤单元13和树脂单元14；除硬除氟沉淀单元11实现了矿井水的除硬除氟、之后砂滤单元12可将矿井水中大部分的悬浮物去除，然后超滤单元13可进一步去除矿井水中的胶体，最后树脂单元14进一步去除矿井水中的钙镁硬度，如此矿井水经除硬除氟沉淀单元11、砂滤单元12、超滤单元13和树脂单元14处理后再排入浓缩子系统2，即可降低浓缩子系统2中反洗频率；且砂滤单元12、超滤单元13以及树脂单元14中的浓水经浓缩排出口回流至除硬除氟沉淀单元11后，再次经过上述处理，使得矿井水内的杂质得以被充分去除。

参照图1，浓缩子系统2包括一级浓缩单元21、一级纳滤单元22、有机浓缩单元23、二级纳滤单元24、纳滤产水池25、二级浓缩单元26和臭氧催化氧化单元27；一级浓缩单元21包括第一反渗透水处理设备，二级浓缩单元26包括第二反渗透水处理设备，一级纳滤单元22包括第一纳滤膜净水器，二级纳滤单元24包括第二纳滤膜净水器，臭氧催化氧化池臭氧催化氧化单元通过臭氧催化氧化池实现，臭氧催化氧化池内设置有臭氧催化氧化池，臭氧催化氧化池连通有臭氧发生器。

第一反渗透水处理设备、第一纳滤膜净水器与有机浓缩单元23依次连接，树脂软化水设备的净水排出口与第一反渗透水处理设备连通，第一反渗透水处理设备的浓水出口与第一纳滤膜净水器连通；且第一反渗透水处理设备的出水口与回用水池5贯通连接；第一纳滤膜净水器的产水出口与纳滤产水池25连通，第一纳滤膜净水器的浓水出口与有机浓缩单元23连通；有机浓缩单元23的无机溶液排出口与第二纳滤膜净水器的进水口连通，有机浓缩单元23的有机溶液排出口与污泥混盐杂盐子系统连通。

第二纳滤膜净水器的浓水出口与臭氧催化氧化池的进水口连通，臭氧发生器的出气管与臭氧催化氧化池连通，用于向臭氧催化氧化池内通入臭氧，利用臭氧对臭氧催化氧化池内矿井水进行催化氧化处理，从而进一步去除臭氧催化氧化池内的有机物。第二纳滤膜净水器的产水出口与纳滤产水池25连通；纳滤产水池25的排水口与第二反渗透水处理设备连通；第二反渗透水处理设备与蒸发结晶子系统3连通。

经除杂子系统1处理后的矿井水排入第一反渗透水处理设备，本单元内设置有苦咸水膜，以实现对矿井水的浓缩，使得其产生的净水可以满足地表水四类标准，从而直接排入回用水池5；且矿井水经过一级浓缩以后，其中的硫酸盐可达到8000mg/L至12000mg/L，以便采用纳滤分离技术，因此经一级浓缩后的浓水即可经第一反渗透水处理设备的浓水出口排入第一纳滤膜净水器；第一纳滤膜净水器的产水出口与纳滤产水池25连通，而浓水则经第一纳滤膜净水器的浓水出口进入有机浓缩单元23。

有机浓缩单元23采用特种膜分离技术将矿井水中的有机质分离出来，使得有机质自硫酸钠和氯化钠中分离出来，从而降低了有机质对硫酸钠和氯化钠产品的影响。有机浓缩单元23中的净水直接排至第二纳滤膜净水器，浓水直接排至污泥混盐处理子系统4。第二纳滤膜净水器是对矿井水进行进一步分离。如此，通过两级纳滤系统，可以对废水中的硫酸钠和氯化钠进行进一步分离，从而提高硫酸钠盐产品的产量，减少后续混盐的产生量；排入浓缩子系统2的矿井水在一级浓缩单元21、一级纳滤单元22、有机浓缩单元23、二级纳滤单元24、纳滤产水池25、二级浓缩单元26以及臭氧催化氧化单元27的作用下，实现了对矿井水的浓缩处理，从而降低后续系统的进水量，同时对矿井水中的硫酸盐、氯化物以及有机物进行充分分离。

参照图1，蒸发结晶子系统3包括蒸发浓缩单元31、氯化钠蒸发结晶单元32和硫酸钠蒸发单元33，蒸发浓缩单元31包括多效蒸发浓缩装置，氯化钠蒸发结晶单元32包括氯化钠蒸发结晶器，硫酸钠蒸发单元33包括硫酸钠蒸发结晶器；臭氧催化氧化池的出水口与硫酸钠蒸发结晶器连通，硫酸钠蒸发结晶器的母液排出口与有机浓缩单元23连通，硫酸钠蒸发结晶器的净水出口与回用水池连通。硫酸钠蒸发结晶后产生的母液经母液排出口排入有机浓缩单元后，即可再次循环至硫酸钠蒸发单元，使得母液中的硫酸钠完全被蒸发结晶，提高了产率。

第二反渗透水处理设备的浓水出口与多效蒸发浓缩装置连通，且多效蒸发浓缩装置的出料口与氯化钠蒸发结晶器连通；氯化钠蒸发结晶器的母液排出口与污泥混盐处理子系统连通，氯化钠蒸发结晶器的净水出口与回用水池连通。氯化钠蒸发结晶器可以是MVR、TVR或者多效蒸发结晶等能够实现氯化钠蒸发结晶目的的蒸发器。含有氯离子的矿井水在蒸发结晶之前，经二级浓缩单元进行浓缩后再经过蒸发浓缩单元蒸发浓缩，能够提高氯化钠蒸发结晶单元中蒸发结晶氯化钠的效率。

如此，经浓缩子系统2分离出的硫酸盐和氯化物能够分别在硫酸蒸发单元以及氯化钠蒸发结晶单元32从饱和溶液中分离出来。矿井水经氯化钠蒸发结晶器蒸发浓缩后，产生满足工业盐一类一等品标准的高纯度氯化钠，而氯化钠蒸发结晶器中的母液排至污泥混盐杂盐子系统。经臭氧发生器处理的矿井水直接排入硫酸钠蒸发结晶器，经硫酸钠蒸发结晶器蒸发结晶后，产生满足工业盐一类一等品标准的高纯度硫酸钠；而硫酸钠蒸发结晶器中的母液重新排至有机浓缩单元23。

参照图1，污泥混盐杂盐子系统包括杂盐强制循环单元42和污泥处理装置41，杂盐强制循环单元42通过强制循环加热蒸发器实现；污泥处理装置41与除硬除氟沉淀池111连通，用于处理除硬除氟沉淀池111中产生的污泥；有机浓缩单元23的母液排出口、氯化钠蒸发结晶器的母液排出口与杂盐强制循环单元42连通，如此，经有机浓缩单元23以及氯化钠蒸发结晶器排至杂盐强制循环单元42的矿井水，即可在杂盐强制循环单元42中经多次循环加热蒸发，使得水分蒸发完全得到混盐，混盐即可直接排至混盐处理系统6进行处理。

且氯化钠蒸发结晶单元32、硫酸钠蒸发单元33以及杂盐干化单元在处理矿井水时需要用到冷凝液，回用水池5设置有若干冷凝管用于提供冷却液，且使用后经回收管回流至回用水池5。

本申请实施例一种矿井水深度处理系统的实施原理为：矿井水排入除杂子系统1后，依次经过除硬除氟沉淀单元11、砂滤单元12、超滤单元13和树脂单元14，使得矿井水中钙离子、氟离子、悬浮物和胶体被去除，此过程中分离出的污泥排入物理处理装置进行处理，矿井水排入浓缩子系统2；

矿井水经过浓缩子系统2浓缩处理后，将矿井水中的硫酸盐、氯化物以及有机物进行充分分离，同时降低了后续系统的进水量；自浓缩子系统2处理后的矿井水一部分直接排入污泥混盐处理子系统4，一部分经过蒸发结晶子系统3处理后排入污泥混盐处理子系统4；矿井水中的氯化钠以及硫酸钠即可在蒸发结晶子系统3中被提取，获得满足工业盐一类一等品标准的高纯度氯化钠和硫酸钠；

如此，处理系统实现了对矿井水的深度处理，不仅使得经处理系统处理后的矿井水满足地表水四类标准，同时产生的高纯度氯化钠和硫酸钠满足工业盐一类一等品标准，降低了矿井水对环境的影响。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种矿井水深度处理系统，其特征在于：包括除杂子系统(1)、浓缩子系统(2)、蒸发结晶子系统(3)和污泥混盐处理子系统(4)；所述除杂子系统(1)的出水口与所述浓缩子系统(2)的进水口连通，所述除杂子系统(1)的污泥排出口与所述污泥混盐处理子系统(4)连通；

所述浓缩子系统(2)包括依次连通的有机浓缩单元(23)和用于分离硫酸根氯离子和氯离子的二级纳滤单元(24)；所述有机浓缩单元(23)的有机溶液排出口与所述污泥混盐处理子系统(4)连通，所述有机浓缩单元(23)的无机溶液排出口与所述二级纳滤单元(24)连通，所述二级纳滤单元(24)与蒸发结晶子系统(3)连通。

2.根据权利要求1所述的一种矿井水深度处理系统，其特征在于：所述除杂子系统(1)包括依次连通的除硬除氟沉淀单元(11)、砂滤单元(12)、超滤单元(13)和树脂单元(14)，所述除硬除氟沉淀单元(11)连通有除硬除氟药剂投加管，所述除硬除氟沉淀单元(11)的污泥排出口与所述污泥混盐处理子系统(4)连通，所述树脂单元(14)的净水排出口与浓缩子系统(2)连通；且所述砂滤单元(12)的浓水出口、所述超滤单元(13)的浓水出口以及所述树脂单元(14)的浓水出口分别与所述除硬除氟沉淀单元(11)连通。

3.根据权利要求2所述的一种矿井水深度处理系统，其特征在于：所述浓缩子系统(2)还包括一级浓缩单元(21)和一级纳滤单元(22)，所述一级浓缩单元(21)的进水口与所述树脂单元(14)的净水排出口连通，且一级浓缩单元(21)的浓水出口与所述一级纳滤单元(22)的进水口连通，所述一级纳滤单元(22)的浓水出口与所述有机浓缩单元(23)的进水口连通。

4.根据权利要求3所述的一种矿井水深度处理系统，其特征在于：所述蒸发结晶子系统(3)包括硫酸钠蒸发单元(33)和氯化钠蒸发结晶单元(32)，所述硫酸钠蒸发单元(33)与所述二级纳滤单元(24)的浓水出口连通，所述氯化钠蒸发结晶单元(32)与所述二级纳滤单元(24)的产水出口连通；且所述氯化钠蒸发结晶单元(32)的母液排出口与污泥混盐处理子系统(4)连通。

5.根据权利要求4所述的一种矿井水深度处理系统，其特征在于：所述浓缩子系统(2)还包括臭氧催化氧化单元(27)，所述臭氧催化氧化单元(27)设置在所述二级纳滤单元(24)与所述硫酸钠蒸发单元(33)之间，且所述二级纳滤单元(24)的浓水出口与所述臭氧催化氧化单元(27)连通，所述臭氧催化氧化单元(27)的排出口与所述硫酸钠蒸发单元(33)连通。

6.根据权利要求4所述的一种矿井水深度处理系统，其特征在于：所述二级纳滤单元(24)与所述氯化钠蒸发结晶单元(32)之间还依次设置有二级浓缩单元(26)、蒸发浓缩单元(31)，所述二级纳滤单元(24)的产水出口与所述二级浓缩单元(26)连通，所述一级纳滤单元(22)的产水出口与所述二级浓缩单元(26)连通；所述二级浓缩单元(26)的排出口与所述蒸发浓缩单元(31)连通，所述蒸发浓缩单元(31)的排出口与所述氯化钠蒸发结晶单元(32)连通。

7.根据权利要求4所述的一种矿井水深度处理系统，其特征在于：所述硫酸钠蒸发单元(33)的母液排出口与有机浓缩单元(23)连通。

8.根据权利要求1所述的一种矿井水深度处理系统，其特征在于：所述污泥混盐处理子系统(4)包括杂盐强制循环单元(42)和污泥处理装置(41)；所述污泥处理装置(41)与所述除杂子系统(1)连通，所述杂盐强制循环单元(42)与所述蒸发结晶子系统(3)连通。

9.根据权利要求1所述的一种矿井水深度处理系统，其特征在于：处理系统还包括回用水池(5)，所述浓缩子系统(2)、所述蒸发结晶子系统(3)以及所述污泥混盐处理子系统(4)分别与所述回用水池(5)连通。

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