一种用于煤矿高浊度矿井水深度处理的系统及方法

技术领域

本发明涉及矿井水处理领域，具体地说是一种用于煤矿高浊度矿井水深度处理的系统及方法。

背景技术

煤炭是我国主要能源，煤炭工业的发展需要大量的水资源支撑，水资源不足时影响我国煤炭产业发展的重要制约因素，特别是煤炭资源主产区的华北和西北的缺水地区，需求更加迫切。煤矿矿井水处理利用不仅是对是对水资源的拓宽开发，也是缓解矿区缺水问题的最佳选择，同时是保护生态环境、防止水污染的重要途径。

在国家“矿井水利用专项规划”的指导和推动下，全国各主要产煤省份纷纷出台矿井水综合利用方面的政策法规，促进了矿井水的综合利用，矿井水利用规模不断扩大，装备技术水平不断提高，逐步向规模化、系统化、自控信息化发展。矿井水处理的工艺技术，取决于矿进水的性质和处理后的用途，从水质成分上看矿井水既具有地下水及地面水的特点，又具有污废水的性质，矿井水处理工艺普遍采用混凝、沉淀、过滤、消毒、反渗透等工艺技术，对于高浊度矿井水，去除的方法主要是混凝沉淀+多介质过滤等，对于石油类含量较高的水体还往往增加气浮处理工艺。常规的高浊度矿井水处理工艺占地大、效率低、出水水质不稳定，限制了矿井水处理和回用的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于煤矿高浊度矿井水深度处理的系统及方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种用于煤矿高浊度矿井水深度处理的系统，该系统包括预处理部分和柔性陶瓷超滤过滤部分；

所述预处理部分包括调节池、原水提升设备和加载絮凝磁分离装置，用于将矿井水中的大部分悬浮物去除；

所述柔性陶瓷超滤过滤部分包括超滤膜池、柔性陶瓷膜超滤膜组、产水动力设备、曝气风机和产水池，用于将加载絮凝磁分离产水进行过滤，得到超滤产水；

所述加载絮凝磁分离装置包括加载混凝池、沉淀池、刮泥机、磁粉回收装置、加载絮凝磁分离加药装置等；所述沉淀池采用竖流沉淀形式；

所述刮泥机中心轴转速设定为0.1r/min；

所述磁粉回收装置包括污泥回流泵、剪切机和磁鼓等；

所述柔性陶瓷膜超滤膜组材质采用无机陶瓷和有机材料复合而成，为中空式膜丝结构，安装形式为浸没式超滤；

所述柔性陶瓷膜超滤膜组过滤孔径为0.1-0.2um；

所述系统还包括调节池，所述调节池用于调节矿井水进系统的水质和水量；

所述系统还包括原水提升设备，所述原水提升设备用于将调节池矿井水提升至加载絮凝磁分离装置；

所述系统还包括产水动力设备，所述产水动力设备用于提供超滤膜组过滤需要的压差动力，使超滤膜产水；

所述系统还包括曝气风机，所述曝气风机用于超滤膜组的气擦洗；

所述系统还包括超滤膜池，所述超滤膜池用于收集加载絮凝磁分离装置产水和放置超滤膜组；

所述系统还包括膜池排污设备，所述膜池排污设备用于将超滤积累的浓液排至调节池；

所述系统还包括超滤产水池，所述超滤产水池用于收集超滤膜组产水。

所述系统通过如下步骤实现矿井水的深度处理：第一步原水提升设备将调节池内待处理的矿井水提升至加载絮凝磁分离装置，此时刮泥机、磁粉回收装置和加载絮凝磁分离加药装置开启，实现悬浮物的去除和加载物的回收，产水自流进入超滤膜池；第二步产水动力设备开启，柔性陶瓷膜超滤膜组开始工作，将超滤膜池内中水进行深度处理，实现高品质产水流至产水池；第三步当柔性陶瓷膜超滤膜组工作一段时间后，产水动力设备停止工作，曝气风机开启，对柔性陶瓷膜超滤膜组进行气擦洗，曝气风机工作30s后，曝气风机停止工作，此时反洗泵和化学清洗加药装置同时开启对柔性陶瓷膜超滤膜组进行反冲洗清洁工作。

本发明的有益效果主要表现在：使用加载絮凝磁分离和柔性陶瓷膜浸没式超滤处理高浊度矿井水提高了矿井水处理的水质抗冲击能力，即使矿井水出现突发性的水质大幅度波动，产水水质保持稳定；加载絮凝磁分离装置可实现加载物的循环利用，降低运行成本；柔性陶瓷超滤过滤部分的膜组材质采用无机陶瓷和有机材料复合而成，具有强抗污染能力、高膜丝强度、高通量的特点；超滤膜组采用浸没式安装形式，日常反洗装置与产水动力设备共用，降低了超滤部分的动力消耗，节约能源；系统出水浊度小于1NTU。

另外，本发明提供的系统还可实现模块化组装，系统处理效率高、占地小，可安装于井下巷道内，实现矿井水井下巷道内就地处理和回用。

附图说明：

构成本发明的附图用于提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明流程示意图

图中：Ⅰ-预处理部分，Ⅱ-柔性陶瓷过滤超滤部分

a、污泥排放，1、调节池，2、原水提升设备，3、加载混凝池，4、沉淀池，5、刮泥机，6、污泥回流泵，7、剪切机，8、磁鼓，9、超滤膜池，10、柔性陶瓷膜超滤膜组，11、产水动力设备，12、曝气风机，13、膜池排污设备，14、产水池，15、化学清洗加药装置，16、加载絮凝磁分离加药装置

具体实施方式：

下面结合图1对本发明进行详细说明：

如图1所示的一种用于煤矿高浊度矿井水深度处理的系统，该系统包括预处理部分Ⅰ和柔性陶瓷超滤过滤部分Ⅱ，其特征在于，所述调节池1与原水提升设备2连接，所述原水提升设备2与加载混凝池3连接，所述加载混凝池3分别与沉淀池4和加载絮凝磁分离加药装置16连接，所述沉淀池4与超滤膜池9连接，所述超滤膜池9内放置柔性陶瓷膜超滤膜组10，所述柔性陶瓷膜超滤膜组10分别与产水动力设备11和曝气风机12连接，所述产水动力设备11与产水池14连接，所述化学清洗加药装置15与产水动力设备11连接。

所述一种用于煤矿高浊度矿井水深度处理的系统还包括污泥回流泵6，所述污泥回流泵6与剪切机7连接，所述剪切机7与磁鼓8连接，所述磁鼓8与加载混凝池3连接，所述沉淀池4内设置刮泥机5。

采用本发明的方法包括以下流程：

将调节池1中的悬浮物含量大于2000mg/L的高浊度矿井水通过原水提升设备2进入加载絮凝池3，在加载絮凝池3中进行加载絮凝，得到的重介杂质在沉淀池4中进行沉淀，沉淀的上清液进入超滤膜池9，通过产水动力设备11提供的压力动力，柔性陶瓷膜超滤膜组10进行深度过滤，得到浊度小于1NTU的产水，产水储存于产水池14中，柔性陶瓷膜超滤膜10组工作通量可设计为100LMH。

系统工作期间加载絮凝磁分离加药装置16与污泥回流泵6、剪切机7、磁鼓8同时工作，将药剂和回收的磁粉注入加载混凝池3中。

当浸没式安装的柔性陶瓷超滤膜组10的膜表面受到一定程度的污染后，系统可对超滤膜进行定期气水反洗，曝气风机12开启进行气擦洗，之后反洗设备利用产水进行反洗，化学清洗加药装置15将药剂打入反洗管路中，反洗设备与产水动力设备11共用。

当超滤膜池9中的污染物质累计到一定程度后可通过膜池排污设备13进行清污处理，清污水排入调节池1中。