CN218654980U - 一种矿井水动态旋流分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种矿井水动态旋流分离系统，包括水泵、旋流分离器、管道和动态旋流分离装置，水泵将矿井水泵入旋流分离器内；旋流分离器包括第一罐体，第一罐体的上部设置有第一进水端和第一溢流端，第一罐体的下部设置有第一底流端；动态旋流分离装置包括第二罐体和旋转过滤组件，第二罐体的上部设置有第二进水端，第二进水端通过管道与第一溢流端连通，旋转过滤组件设置在第二罐体的上部内侧，旋转过滤组件能绕竖直方向旋转，旋转过滤组件在第二罐体的上部外侧设置有第二溢流端，第二溢流端与第二罐体内部连通，第二罐体的下部设置有第二底流端。本实用新型具有工艺流程简单、运行费用低、分离及过滤效果好的优点。

Description

一种矿井水动态旋流分离系统

技术领域

本实用新型涉及水处理领域，具体是涉及一种矿井水动态旋流分离系统。

背景技术

在煤炭开采过程中，为保证安全生产而抽排的自然地下水及采掘生产中(洒水降尘、灭火、灌浆、消防及液压设备等)产生的含煤尘矿井水，这些矿井水中含有大量的煤粉、岩粉等悬浮物，其含量远高于地表水，具有感官性状差、粒度小、比重轻、沉降速度慢、凝聚效果差等特点。

目前，煤矿矿井水大多采用传统“预沉+絮凝+砂滤”的过滤处理方式，主要利用沉降分离原理对水体的悬浮物进行分离，必需建设沉淀池等相关设施，且需持续投加絮凝剂、助凝剂、重介质微粉或磁粉等，这类矿井水净化处理技术主要存在以下问题：

1)存在加药沉淀停留时间长、地面设施多、占地面积大、投资成本高，且其对场地、池容的要求较高，以致限制了该类净化技术在井下应用的空间。

2)为了加快沉降速度，提高去除率，一般需要长期持续投加各类絮凝剂、助凝剂等药剂，且有的工艺要求同时持续投加重介质微粉或磁粉来加速沉降，即增加了运行成本，又引入了二次污染。

3)受季节的影响，加药量不稳定，导致混凝效果差、出水水质难以稳定。

4)混凝沉淀及滤池需定期维护、工作量大、难度高等。

5)单纯利用沉降原理的净化工艺，其出水水质只能满足排放，或仅能回用于水质要求较低的场所，无法提高矿井水的综合利用率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种工艺流程简单、运行费用低、过滤效果好的矿井水动态旋流分离系统。

为了实现上述的目的，本实用新型提供的一种矿井水动态旋流分离系统，包括水泵、旋流分离器、管道和动态旋流分离装置，水泵将矿井水泵入旋流分离器内；旋流分离器包括第一罐体，第一罐体的上部设置有第一进水端和第一溢流端，第一罐体的下部设置有第一底流端；动态旋流分离装置包括第二罐体和旋转过滤组件，第二罐体的上部设置有第二进水端，第二进水端通过管道与第一溢流端连通，旋转过滤组件设置在第二罐体的上部内侧，旋转过滤组件能绕竖直方向旋转，旋转过滤组件在第二罐体的上部外侧设置有第二溢流端，第二溢流端与第二罐体内部连通，第二罐体的下部设置有第二底流端。

由上述方案可见，通过设为旋流分离器，利用离心力分离密度较大的组分和固体颗粒，实现矿井水的第一次分离；通过设置动态旋流分离装置，用于二次分离并过滤矿井水，以提高矿井水的水质；本实用新型在旋流分离器和动态旋流分离装置之间仅通过管道连通，无需外设缓冲池，占地面积小，且全程只需一个水泵和一个旋转驱动装置，具有节约成本和节省能耗的优点；水泵将矿井水泵入旋流分离器内，经过第一次分离的矿井水在第一罐体的轴线中心形成向上运动的内漩涡，然后沿第一溢流端和第二进水端进入第二罐体内，接着，在旋转过滤组件的旋转带动下，一边高速旋转，一边过滤并从第二溢流端排出，实现第二次分离，全程无需投加药剂，避免对水质造成二次污染并节省运行成本。本实用新型利用旋流分离和旋转过滤两种技术进行固液分离，实现矿井水的井下处理，具有工艺流程简单、处理效率高、运行费用低、维护方便等优点，特别适宜与成套布置于井下需水点火井下水仓处。

进一步的方案是，动态旋流分离装置内部还设置有整流件，整流件设置在旋转过滤组件的上方。

进一步的方案是，水泵设置在矿井水仓或井下取水点处，水泵将矿井水从第一进水端沿第一罐体的切向泵进第一罐体内。

进一步的方案是，管道的一端通过弯管与第一溢流端连通，管道的另一端向第二进水端平直地延伸。

进一步的方案是，第二罐体从上至下依次包括大圆罐段、锥罐段和小圆罐段，大圆罐段的内径与锥罐段的上部内径相等，锥罐段下部的内径逐渐向下缩小，小圆罐段的内径与锥罐段的最小内径相等。

进一步的方案是，旋流分离器的数量设为多个，动态旋流分离装置的数量与旋流分离器的数量相等，旋流分离器与动态旋流分离装置一一对应连接并连通。

进一步的方案是，动态旋流分离装置的数量设为多个，旋流分离器分别与多个动态旋流分离装置连通。

进一步的方案是，矿井水动态旋流分离系统还包括深度处理装置，深度处理装置包括软化预处理设备和RO反渗透设备，第二溢流端与软化预处理设备的第一入口端连通，软化预处理设备的第一出口端与RO反渗透设备的第一入口端连通。

由上述方案可见，通过实用新型与RO反渗透技术相结合，可作为井下移动式深度水处理系统，可满足井下不同需水地点的用水需求。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的结构图。

图2是本实用新型第一实施例中旋流分离器和动态旋流分离装置的结构图。

图3是本实用新型第二实施例的结构图。

图4是本实用新型第二实施例中深度处理装置的结构图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

矿井水动态旋流分离系统第一实施例：

参见图1和图2，本实施例提供的一种矿井水动态旋流分离系统，可设置在地面上，也可以设置在井下。本实施例的矿井水动态旋流分离系统包括水泵、旋流分离器1、管道2和动态旋流分离装置3，旋流分离器1通过管道2与动态旋流分离装置3连通。水泵将矿井水仓或井下取水点的矿井水泵入旋流分离器1内，矿井水在旋流分离器1内进行第一次分离，然后经管道2进入动态旋流分离装置3内进行第二次分离和过滤，以提高水质。本实施例在旋流分离器1和动态旋流分离装置3之间无需额外设置缓冲池，也省去从缓冲池泵起矿井水进入动态旋流分离装置3的步骤，具有体积小、能耗低、分离效果好的优点，特别适合设置在矿井下，用于过滤矿井水，而且本实施例只需设置一个水泵，与现有技术相比减少了水泵的数量，具有节约能耗和成本的优点。

旋流分离器1具有设备简单、固体颗粒物脱除率高，易于操作等优点，用于去除矿井水中较大颗粒的悬浮物及砂砾等。旋流分离器1包括第一罐体11，第一罐体11设为倒锥形。第一罐体11的上部侧壁设置有第一进水端12，供矿井水进入，矿井水沿第一罐体11的切向进入并在第一罐体11内并在内高速旋转；第一罐体11的顶壁设置有第一溢流端13，用于排出第一次分离的溢流液；第一罐体11的下部设置有第一底流端14，用于排出第一次分离后的包含悬浮物及砂砾的污泥，该污泥可直接堆放至污泥暂存区或运去下游处理。

动态旋流分离装置3用于去除矿井水的浊度、有机物、乳化物等，其产水满足回用或深度处理要求。动态旋流分离装置3包括第二罐体31、旋转过滤组件32和整流件33。第二罐体31设为倒锥形，第二罐体31的上部一侧设置有第二进水端311，第二进水端311通过管道2与第一溢流端13直接连通。具体地：管道2的第一端连通地设置有弯管，弯管与第一溢流端13连通；管道2的第二端向第二进水端311平直地延伸，优选地，管道2的第二端沿水平方向延伸，以减少溢流液对管道2内壁的冲击，避免减缓溢流液的流动，方便溢流液保持一定动能地切向进入第二罐体31内。溢流液在第二罐体31内的旋转方向与旋转过滤组件的旋转方向一致。第二罐体31的下部设置有第二底流端312，用于供污泥排出。该污泥可回流至原矿井水仓或原井下取水点，方便再次进行分离和过滤。

整流件33和旋转过滤组件32均设置在第二罐体31的上部内侧，整流件33连接在第二罐体31的顶壁上，整流件33设为倒锥形。整流件33的外周壁向下向内倾斜延伸。整流件33与第二罐体31的内壁之间形成有空腔，溢流液可在空腔内高速旋转。整流件33的设置可增强旋转过滤组件处的水力旋流效果，提高过滤效率。

旋转过滤组件32设置在整流件33的下方，旋转过滤组件32包括主轴321、旋转驱动装置322和多个旋转膜323。主轴321同时贯穿第二罐体31的顶壁和整流件33向第二罐体31的中部延伸，多个旋转膜323平行地设置在主轴321的下部，旋转驱动装置322与主轴321的上部连接，旋转驱动装置322优选为电机，旋转驱动装置322能驱动主轴321及其上的旋转膜323一起旋转，以带动第二罐体31内的矿井水高速旋转。主轴321沿其自身轴线设置有排水通道，排水通道从主轴321的下部向其上部延伸，排水通道的出口位于第二罐体31的外侧，形成与第二罐体31内部连通的第二溢流端324。主轴321的下部设置有多个穿孔。旋转膜323优选为中空盘形的陶瓷膜，其表面设置有多个细小的过滤孔，其内部设置有渗液通道，过滤孔通过渗液通道与主轴321的穿孔连通。在压力的作用下，矿井水穿过过滤孔，沿渗液通道进入排水通道内并从第二溢流端324排出，实现二次分离和过滤功能。从第二溢流端324排出的矿井水为一次产水，本实施例设置有一次产水箱4，用于盛接一次产水。

在竖直方向上，相邻两个旋转膜323之间设置有环形的旋流通道325，供矿井水在旋流通道325内旋转，以冲刷旋转膜323表面，防止旋转膜323表面积聚较多的沉积物，以确保旋转膜323的过滤功能。

第二罐体31还可利用离心力进一步分离小颗粒悬浮物及砂砾。具体地，第二罐体31从上至下依次包括大圆罐段313、锥罐段314和小圆罐段315，大圆罐段313的内径与锥罐段314的上部内径相等，锥罐段314下部的内径逐渐向下缩小，小圆罐段315的内径与锥罐段314的最小内径相等。在竖直方向上，锥罐段314的高度大于大圆罐段313的高度，同时也大于小圆罐段315的高度，以更好地分离悬浮物及砂砾。

在一实施例中，旋流分离器1的数量设为多个，动态旋流分离装置3的数量与旋流分离器1的数量相等，旋流分离器1与动态旋流分离装置3一一对应连接并连通，以极大地提高矿井水的处理速度和效率。

在又一实施例中，动态旋流分离装置3的数量设为多个，旋流分离器1分别与多个动态旋流分离装置3连通。此时，管道2的第一端通过弯管与第一罐体11内部连通，管道2的第二端设置有多个分支，分支的数量与动态旋流分离装置3的数量相同，分支与动态旋流分离装置3一一对应连通。

矿井水动态旋流分离系统第二实施例：

参见图3和图4，在上述矿井水动态旋流分离系统第一实施例的结构和原理基础上，本实施例的矿井水动态旋流分离系统还包括深度处理装置5和二次产水箱6，深度处理装置5用于进一步处理从动态旋流分离装置3溢流出来的一次产水。

深度处理装置5包括软化预处理设备51和RO反渗透设备52，第二溢流端324与软化预处理设备51的第一入口端连通，软化预处理设备51的第一出口端与RO反渗透设备52的第一入口端连通，RO反渗透设备52的第二出口端与二次产水箱6连通，二次产水的水质最好，可满足井下大多数地点用水的要求。RO反渗透设备52产生的浓水或污泥可流转至封存去进行封存。

软化预处理设备51至少包括以下的一种：除硬单元、除氟单元和除重金属单元。RO反渗透设备52可针对不同矿井水的水质特点，采用相应的处理工艺，如软化、除氟、分盐除盐等，以适用于更大范围的用水水质要求。RO反渗透设备是将原水经过精细过滤器、颗粒活性碳过滤器、压缩活性碳过滤器等，再通过泵加压，利用孔径为1/10000μm的反渗透膜，使较高浓度的水变为低浓度水，同时将工业污染物、重金属、细菌、病毒等大量混入水中的杂质全部隔离，从而达到饮用规定的理化指标及卫生标准，产出至清至纯的水。软化预处理设备51和RO反渗透设备52的具体结构为本领域常规技术手段，在此不再赘述。

矿井水经过旋流分离去除大颗粒后，降低浓度负荷，在经过旋转过滤组件过滤，如需更高品质的水质，可在经过深度处理。

综上可见，本实用新型通过设为旋流分离器，利用离心力分离密度较大的组分和固体颗粒，实现第一次分离；通过设置动态旋流分离装置，用于二次分离并过滤矿井水，以提高矿井水的水质；本实用新型在旋流分离器和动态旋流分离装置之间仅通过管道连通，无需外设缓冲池，全程只需一个水泵，具有节约成本和节省能耗的优点；水泵将矿井水泵入旋流分离器内，经过第一分离的矿井水在第一罐体的轴线中心形成向上运动的内漩涡，然后沿第一溢流端和第二进水端进入第二罐体内，接着，在旋转过滤组件的旋转带动下，一边高速旋转，一边过滤并从第二溢流端排出，实现第二次分离，全程无需投加药剂，避免对水质造成二次污染并节省运行成本。

最后需要强调的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种矿井水动态旋流分离系统，其特征在于：包括水泵、旋流分离器、管道和动态旋流分离装置，所述水泵将矿井水泵入所述旋流分离器内；

所述旋流分离器包括第一罐体，所述第一罐体的上部设置有第一进水端和第一溢流端，所述第一罐体的下部设置有第一底流端；

所述动态旋流分离装置包括第二罐体和旋转过滤组件，所述第二罐体的上部设置有第二进水端，所述第二进水端通过所述管道与所述第一溢流端连通，所述旋转过滤组件设置在所述第二罐体的上部内侧，所述旋转过滤组件能绕竖直方向旋转，所述旋转过滤组件在所述第二罐体的上部外侧设置有第二溢流端，所述第二溢流端与所述第二罐体内部连通，所述第二罐体的下部设置有第二底流端。

2.根据权利要求1所述的矿井水动态旋流分离系统，其特征在于：

所述动态旋流分离装置内部还设置有整流件，所述整流件设置在所述旋转过滤组件的上方。

3.根据权利要求1所述的矿井水动态旋流分离系统，其特征在于：

所述水泵设置在矿井水仓或井下取水点处，所述水泵将矿井水从所述第一进水端沿所述第一罐体的切向泵进所述第一罐体内。

4.根据权利要求1所述的矿井水动态旋流分离系统，其特征在于：

所述管道的一端通过弯管与所述第一溢流端连通，所述管道的另一端向所述第二进水端平直地延伸。

5.根据权利要求1所述的矿井水动态旋流分离系统，其特征在于：

所述第二罐体从上至下依次包括大圆罐段、锥罐段和小圆罐段，所述大圆罐段的内径与所述锥罐段的上部内径相等，所述锥罐段下部的内径逐渐向下缩小，所述小圆罐段的内径与所述锥罐段的最小内径相等。

6.根据权利要求1至5任一项所述的矿井水动态旋流分离系统，其特征在于：

所述旋流分离器的数量设为多个，所述动态旋流分离装置的数量与所述旋流分离器的数量相等，所述旋流分离器与所述动态旋流分离装置一一对应连接并连通。

7.根据权利要求1至5任一项所述的矿井水动态旋流分离系统，其特征在于：

所述动态旋流分离装置的数量设为多个，所述旋流分离器分别与多个所述动态旋流分离装置连通。

8.根据权利要求1至5任一项所述的矿井水动态旋流分离系统，其特征在于：

所述矿井水动态旋流分离系统还包括深度处理装置，所述深度处理装置包括软化预处理设备和RO反渗透设备，所述第二溢流端与所述软化预处理设备的第一入口端连通，所述软化预处理设备的第一出口端与RO反渗透设备的第一入口端连通。

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