專利名稱：煤礦礦井水井下凈化處理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及廢水凈化處理技術，尤其涉及一種煤礦礦井水井下凈化處理裝置。
背景技術：
煤礦礦井水是由開采過程中產生的地下涌水、地表滲透水及采掘生產中防塵、設備冷卻和注漿等排水匯集而成，由于礦井水在匯集過程中受到腐爛坑木和糞便等的污染， 使得礦井水中除含有以煤粉為主的懸浮物外，還含有一定數量的有機物和大腸菌群，是具有典型行業特點的煤礦生產廢水。礦井水經凈化處理后，一般可作為井下生產用水，是解決礦區缺水問題的最有效途徑之一，符合國家環境保護、節能減排的方針政策。我國煤礦企業主要分布在北部和西北部，以井工開采為主。現有礦井水凈化處理通常做法為礦井水在井下巷道內通過管、溝(渠)匯集后進入水倉，然后由排水泵提升到地面進入礦井水處理廠(站)，處理后的清水再通過管路系統回到井下作為生產用水。地面礦井水處理廠(站)的礦井水凈化處理工藝通常為混凝沉淀(或澄清)“過濾-消毒工藝，占地面積大、系統復雜，不適合在煤礦井下狹小環境中使用。中國專利“一種用于礦井水深度凈化的方法及裝置”(ZL200510002687. 3)公布了“絮凝-微濾攔截(CMF)及納濾(NF) ”凈化的方法及裝置，這種方法和裝置只能凈化處理含懸浮物很低的礦井水，一般要求懸浮物含量小于50mg/L，甚至更低。而我國80%以上煤礦礦井水中的懸浮物含量超過 50mg/L,為上百甚至上千mg/L，該礦井水投加混凝劑和助凝劑后，形成大量的絮體(礬花)， 必須經過沉淀過程進行去除。若絮凝后直接采用砂濾或微濾，勢必造成過濾期周期非常短， 很快就需要反沖洗，過濾后的清水大部分又用在反沖洗上，效率很低，在工程實踐中基本上無可操作性。專利“礦井水井下處理系統”(ZL200610114466. X)公布的處理系統，工藝復雜、 動力設備多，操作管理麻煩，而且出水水質大腸菌群指標無法滿足煤礦井下消防、灑水水質標準。
實用新型內容本實用新型提供一種煤礦礦井水井下凈化處理裝置，用以解決現有技術中的缺陷，實現結構簡單，占地面積小、凈化效果佳，適用于煤礦井下狹小環境中使用。煤礦礦井水井下凈化處理裝置，包括通過管路順次連接的提升單元(加壓單元)、 混凝沉淀單元和超濾單元，所述提升單元與混凝沉淀單元間的管路上和/或所述提升單元入水口還設置有藥劑投加單元。水流方向為提升單元一混凝沉淀單元一超濾單元。所述提升單元的提升水泵可選用干式水泵或潛水泵，用于將煤礦礦井水從集水池(井)/水倉中提升加壓至煤礦礦井水井下凈化處理裝置所需要的壓力。所述混凝沉淀單元主要去除煤礦礦井水中的懸浮物和膠體物質；所述超濾單元主要進一步去除煤礦礦井水中的懸浮物、膠體物質和大腸菌群，所述藥劑投加單元用于投加混凝劑和/或助凝劑。進一步地，所述混凝沉淀單元包括通過管路順次連接的管道混合器、絮凝反應區和沉淀區。所述沉淀區為斜板沉淀區或斜管沉淀區。在混凝沉淀單元的絮凝反應區，礦井水中的懸浮物、膠體物質和混凝劑、助凝劑通過壓縮雙電層、電性中和、吸附架橋、網捕或卷掃作用，使礦井水中的懸浮物和膠體物質脫穩，并逐漸形成尺寸較大的絮體。由于礦井水中的懸浮物以煤粉為主，絮凝后形成的絮體，不同于地表水以泥砂為主的懸浮物絮凝形成的絮體，具有比重輕、結構松散等特點，斜板沉淀區或斜管沉淀區表面負荷取3. 6 7. 2m3/ (m2 · h)，使在絮凝反應區形成的絮體，盡可能地在斜板沉淀區或斜管沉淀區去除，以減輕后續超濾的負荷，斜板沉淀區或斜管沉淀區出水濁度< 10NTU。進一步地，所述超濾單元采用的超濾膜孔徑為0. 1 0. 01 μ m，超濾膜材料為無機膜、有機膜和無機/有機復合膜中的一種，超濾膜的組件形式為管式膜、中空纖維膜、平板膜和卷式膜中的一種或多種。超濾單元是以超濾膜兩側壓力差為驅動力，可以通過正壓 0. 01 0. 2Mpa或負壓0. 01 0. 05Mpa實現，由于超濾膜的孔徑較小，混凝沉淀單元中沒有去除的懸浮物、膠體、大腸菌群等污染物可進一步有效地去除。進一步地。所述藥劑投加單元可采用實用新型專利“加藥系統及裝置”(ZL201020623574. 1)的技術方案，用于投加混凝劑聚合氯化鋁(PAC) 20 260mg/L和聚丙烯酰胺(PAM) 0. 1 2. Omg/L,可選的為混凝劑聚合氯化鋁(PAC) 30 50mg/L和聚丙烯酰胺(PAM)O. 15 0. 30mg/L，通過管道混合器內部特殊構造，使混凝劑和礦井水完成快速混合，該加藥系統及裝置不用外接電源，且控制方法簡單，特別適合煤礦井下工作環境。進一步地，所述超濾單元的出水口連接有蓄水單元，用于存儲經過過濾的凈化水。所述煤礦礦井水井下凈化處理裝置的處理方法，包括以下步驟將煤礦礦井水提升后，向其中加入混凝劑和助凝劑，優選的加入順序為先加入混凝劑后加入助凝劑，絮凝反應時間5 20min，去除礦井水中的懸浮物和膠體物質；將沉淀區上層清液進行超濾得到凈化水，進一步去除礦井水中的懸浮物、膠體物質和大腸菌群，凈化水可作為煤礦井下生產用水。進一步地，所述混凝劑為硫酸鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵、 聚合鋁鐵和聚合鋁硅中的一種或多種，所述混凝劑優選的為聚合氯化鋁(PAC)，添加量為 20-260mg/L，優選的為30 50mg/L ；所述助凝劑為活化硅酸、聚丙烯酰胺、黏土、海藻酸鈉和骨膠中的一種或多種，助凝劑優選的為聚丙烯酰胺(PAM)，添加量為0. l_2mg/L，優選的為0. 15 0. 3mg/L ；所述斜板沉淀或斜管沉淀表面負荷3. 6 7. 2m3/(m2 · h)。進一步地，所述超濾(UF)采用的孔徑為0.1 0.01 μ m超濾膜；所述超濾膜材料為無機膜、有機膜和無機/有機復合膜中的一種；所述超濾膜的組件形式為管式膜、中空纖維膜、平板膜和卷式膜中的一種或多種。經過上述煤礦礦井水井下凈化處理方法得到的凈化水pH6. 5 8. 5，濁度< 1NTU， 總大腸菌群0CFU/100mL，水質優于《煤礦井下消防、灑水水質標準》GB35038-2006中一般設備用水標準中規定的懸浮物含量不超過30mg/L，懸浮物粒度不大于0. 3mm, pH6 9，大腸菌群不超過3個/L。本實用新型煤礦礦井水井下凈化處理裝置結構簡單、緊湊與現有技術相比較主要具有以下幾方面優點；(1)設備簡單，便于安裝和維護；占地小，適用于煤礦井下狹小環境中使用；(2)無需消毒設備。《煤礦井下消防、灑水水質標準》GB35038-2006規定大腸菌群
4< 3個/L，由于礦井水在井下匯流過程中受到腐爛坑木和糞便等的污染，因此礦井水在井下凈化處理后必須使大腸菌群指標達到標準要求。現有地面礦井水處理設施通過消毒來實現，通常采用二氧化氯或次氯酸鈉消毒設備。由于煤礦井下考慮到安全方面的要求，二氧化氯和次氯酸鈉設備均不適合在井下使用。本實用新型通過超濾單元實現進一步去除礦井水中的懸浮物和膠體物質的同時，同步去除礦井水中的大腸菌群，省去了消毒設備；(3)凈化效果佳，出水水質好，合格率接近100%。出水濁度< lNTU，pH6. 5 8. 5， 總大腸菌群0CFU/100mL ；(4)動力設備少，特別適合于煤礦井下工作環境，易于實現自動控制，操作管理方便。本實用新型提供的方法簡單，工藝流程短，不需要設置消毒設備，動力設備少，出水水質合格率接近100 %，特別適合煤礦井下固定或移動式工作環境。煤礦礦井水井下凈化處理后作為生產用水，在減少管路投資的同時，還節省了排水費用。
附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖1為本實用新型煤礦礦井水井下凈化處理裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型煤礦礦井水井下凈化處理裝置處理方法的流程圖。結合附圖，本實用新型實施例中附圖標記如下1-原水池；4-絮凝反應區；7-蓄水單元；10-PAM 投加管；13-進氣閥；16-超濾單元出水閥。
2-提升單元； 5-斜管沉淀區； 8-反洗水泵； 11-沉淀區排泥閥； 14-超濾單元排泥閥
3-管道混合器； 6-超濾單元； 9-PAC投加管； 12-反洗排水排氣閥 15-反洗進水閥；
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。實施例1本實施例公開了一種煤礦礦井水井下凈化處理裝置，包括通過管路順次連接的提升單元(提升水泵)、混凝沉淀單元和超濾單元，在提升單元入水口還設置有藥劑投加單元。提升裝置用于將煤礦礦井水從集水井中提升加壓至煤礦礦井水井下凈化處理裝置所需要的壓力。混凝沉淀單元主要去除煤礦礦井水中的懸浮物和膠體物質；超濾單元主要進一步去除煤礦礦井水中的懸浮物、膠體物質和大腸菌群，藥劑投加單元用于投加混凝劑和助凝劑。煤礦礦井水井下凈化處理裝置每小時可處理50噸的井水。[0035]采用本實施例處理煤礦礦井水處理前后的指標如表1所示，可見煤礦礦井水井下凈化處理裝置可有效的降低煤礦礦井井水中的懸浮物和總大腸菌群含量，同時有效降低井水的濁度，出水符合《煤礦井下消防、灑水水質標準》GB35038-2006規定。凈化后的井水用作生產用水，可取得良好的經濟效益和社會效益。表1某煤礦礦井水井下凈化處理前后水質
權利要求1.一種煤礦礦井水井下凈化處理裝置，其特征在于，包括通過管路順次連接的提升單元、混凝沉淀單元和超濾單元，所述提升單元與混凝沉淀單元間的管路上和/或所述提升單元入水口還設置有藥劑投加單元。
2.根據權利要求1所述的煤礦礦井水井下凈化處理裝置，其特征在于，所述混凝沉淀單元包括通過管路順次連接的管道混合器、絮凝反應區和沉淀區。
3.根據權利要求2所述的煤礦礦井水井下凈化處理裝置，其特征在于，所述沉淀區為斜板沉淀區或斜管沉淀區。
4.根據權利要求1所述的煤礦礦井水井下凈化處理裝置，其特征在于，所述超濾單元的出水口連接有蓄水單元。
5.根據權利要求1任意一項所述的煤礦礦井水井下凈化處理裝置，其特征在于，所述超濾單元采用的超濾膜孔徑為0. 1 0. 01 μ m。
6.根據權利要求5所述的煤礦礦井水井下凈化處理裝置，其特征在于，所述超濾膜材料為無機膜、有機膜和無機/有機復合膜中的一種。
7.根據權利要求5或6所述的煤礦礦井水井下凈化處理裝置，其特征在于，所述超濾膜的組件形式為管式膜、中空纖維膜、平板膜和卷式膜中的一種或多種。
專利摘要本實用新型公開了一種煤礦礦井水井下凈化處理裝置，包括通過管路順次連接的提升單元、混凝沉淀單元和超濾單元，在所述混凝沉淀單元前還設置有藥劑投加單元。本實用新型結構簡單、緊湊；處理方法科學、合理，克服了現有技術的諸多缺點，實現了設備簡單，便于使用和維護；不需要設置消毒設備，動力設備少，占地小，適用于煤礦井下狹小環境中使用；具有凈化效果佳，出水水質好的優點。
文檔編號C02F9/04GK202246298SQ201120314299
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月25日 優先權日2011年8月25日
發明者周如祿, 郭中權, 龔夢錫 申請人:煤炭科學研究總院杭州環保研究院