一种陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺的制作方法

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺。

背景技术：

饮用水资源缺乏是世界性问题，对煤矿矿区而言，一方面矿井下大量排放造成水资源的浪费及环境污染，另一方面，矿区的生活饮用水因水质污染及缺水而存在严重危机。我国煤矿矿井水处理技术起始于上世纪70年代末，但大多污水治理工作都只停留在为排放而治理，然而回用才是当今污水治理发展的必然趋势。将防治污染和回用结合起来，既可减轻地表水体受到污染，又可缓解水源供需矛盾，一举两得。

我司很早就展开了矿井水处理技术的开发与推广应用，在矿井水深度处理技术方面积累了丰富的经验，2009年9月30日公开并在2012年7月18日公告授权的申请号为cn200910064864.9的中国专利代表了我司在当时矿井水处理方面的技术水平。这种矿井水高效处理工艺：将矿井水进行预沉均质，之后预处理除去矿井水中的大颗粒固体物，其后进行陶瓷膜超滤，即可得到满足生活用水标准的处理后矿井水。该发明工艺路线短，工艺简单，占地面积小；无混凝工序，不需要絮凝沉淀，因此不存在絮凝剂低温失效的问题；由于使用了陶瓷膜，很好的解决了有机膜易污染、难清洗的问题，设备使用寿命长；劳动强度小，工作效率高，不仅可以将矿井水进行合理处理以进行回用，还能回收煤泥，实现了无污物零排放。

这种矿井水的处理工艺随着科技的发展，已经逐步落后，不能满足当前的矿井水深度处理的要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是结合新设备与新技术，提供一种陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，取代原有的矿井水处理工艺，实现陶瓷膜深度处理矿井水工艺的在线自动清洗，克服设备运行时间短，产水效率低，处理成本高等问题，满足行业技术工艺不断发展进步的要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，将矿井水初步过滤进入循环水池，然后经过膜前预处理去除大颗粒杂物后被水泵抽送到陶瓷膜超滤设备进行过滤，过滤后得到的清水进入清水池用于生产或生活饮用水，过滤产生的浓水回流到循环水池与矿井水混合后再次过滤。

矿井水初步过滤采用初级过滤器、斜板沉淀池、斜管沉淀池或旋流分离器中的一种或两种组合进行初步过滤，用于去除矿井原水中木屑、丝线以及大于4mm的颗粒物质。

所述初级过滤器，包括过滤罐体、封盖、过滤筒和滤料，所述过滤罐体呈圆桶状，顶部开口，所述封盖设置在过滤罐体的顶部开口处，将过滤罐体密封起来，所述过滤罐体的上部设置有进水口，下部设置有出水口，所述过滤桶设置在过滤罐体内部，所述过滤桶的上沿稍低于进水口，所述过滤桶的桶壁上呈一定规则设置有透水孔，所述过滤桶内装有滤料，能够直接过滤去除矿井水中的大颗粒悬浮物，具有占地小，水处理量大优点，过滤器中滤料更换简单，且更换出的废滤料通过清洗后能够再次使用，极大的降低了运行成本。

所述循环水池，还起到沉淀作用，沉淀出来的污泥经过泥煤处理系统的浓缩、压滤等工序处理，得到可回收的煤泥泥饼和重新返回循环水池的滤液。

矿井水为高矿化度和/或有害杂质超标的，可以先调整ph值为6.5-9，高矿化度矿井水是指矿井水中含有so4^2-、cl^-、ca²⁺、mg²⁺、k⁺、na⁺、hco3^-等离子，硬度相应较高(一般大于220mg/l)，水质多数呈中性或偏碱，带苦涩味，少数有酸性。调整ph值在循环水池中进行，主要加入碱性药剂，其目的是使有害物质形成难溶物经过滤去除。具体根据水质不同、其中含有的有害物质不同而添加不同的药剂；如加入氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠、石膏等，与水中部分金属离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子、重金属离子等反应生成难溶沉淀物或悬浮物经过滤去除。

所述膜前预处理使用用于矿井水深度处理系统的膜前预处理器、吸水笼头和笼箱中的一种，其能够通过的固体颗粒杂物的最大尺寸为2mm，用于拦截混入循环水池中大于2mm的颗粒杂物，以免进入陶瓷膜通道造成堵塞，从而保证陶瓷膜设备稳定运行。

所述用于矿井水深度处理系统的膜前预处理器，包括过滤装置和反吹装置，所述过滤装置为圆柱形壳体，在一底面上焊接环形板，环形板的外环为圆柱形壳体的直径，在环形板的内环上焊接圆管，所述圆管在圆柱形壳体外，圆管的另一端焊接大法兰盘，所述圆柱形壳体的柱面为格栅网围成，与大法兰盘对应的底面为栅格板；所述反吹装置包括反吹圆环管和连接反吹圆环管的总管，所述反吹圆环管朝向格栅网的方向开有小孔。预处理器将大颗粒杂物阻挡在预处理器格栅网的外面，减少了后面设备的磨损和污堵，保证了设备的量产和延长了设备的使用寿命。

当循环水池水位经常处于较低位置，或水泵设置在较高的位置，使循环水池水位面距水泵的垂直高度达到或超过水泵的吸程，水泵就不能正常工作，需要在水泵前的管道上设置水泵在线启动器，以保证水泵能够正常吸水，为陶瓷膜超滤设备不断的提供过滤用水。

所述水泵在线启动器，包括罐体，所述罐体下部同一高度设置有一个进水口和一个出水口，所述进水口和所述出水口的直径相同，均焊接有相同型号的法兰盘，用于连接进水管和出水管，所述进水口在罐体内部连接一个向上弯曲的水管，所述水管的端口靠近顶部，所述水管的端口为斜口，其角度为5°-10°，所述罐体顶部设置有注水口，所述注水口上焊接有小法兰盘，所述罐体底部设置有排水口，所述排水口上设置有阀门，所述罐体外表面设置有液位计。本发明解决了水泵吸程小于水面和水泵的高差无法正常工作的问题，大大增加水泵的工作效率和使用寿命，保证了矿井水深度处理系统的正常稳定的工作。

所述陶瓷膜超滤设备为错流过滤工艺。

所述陶瓷膜超滤设备中陶瓷膜的过滤精度为0.04-0.1μm。

所述陶瓷膜超滤设备可有效去除矿井水中的大分子有机物、悬浮物、细菌、油污和其他微生物，透过陶瓷膜的是不含这些污染物的洁净清水，出水水质达到生产用水或生活饮用水标准。出水水质悬浮物含量小于1，一般为0.3-0.6，小于饮用水国家标准。陶瓷膜抗污能力强，耐酸碱、憎油污、易反洗，运行成本低。

脱盐工艺主要针对高矿化度矿井水，是陶瓷膜超滤的后续处理工序，一般矿井水中，只要含盐度不超标，就不需要此道处理工序。采用的脱盐工艺可以是反渗透也可以是离子交换树脂除盐工艺。经过陶瓷膜超滤处理工艺，此时水质完全达到脱盐工艺进水水质要求，可保证脱盐工艺长期安全稳定运行。

所述陶瓷膜超滤设备对进入其中的矿井水浊度大小无特殊要求，矿井水浊度只是影响陶瓷膜超滤设备的清洗周期。

所述陶瓷膜超滤设备与清洗系统连接，该清洗系统为传统cip清洗装置(矿井水膜净化机械反清洗装置和化学反清洗装置)或用于矿井水深度处理系统的膜管在线清洗器和化学反清洗装置。

所述用于矿井水深度处理系统的膜管在线清洗器，包括罐体，所述罐体为立式压力容器，由碳钢按照压力容器标准焊接而成，所述罐体的底部设置有支脚，所述罐体的顶部中心设置进水口，在进水口的两侧分别设置进气口和排气口，所述罐体底部中心设置排空口，所述罐体侧面靠近底部的位置设置出水口。本发明能够实现对无机陶瓷膜管进行在线清洗，使膜通量不受影响或者说能够很快恢复膜通量，从而增加无机陶瓷膜管的使用寿命，提高自动化程度，降低运行成本，让无机陶瓷膜设备能够长期稳定的运行。

本发明的一种陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，在陶瓷膜错流超滤技术及cip清洗技术的基础上，通过采用或替换成我司专利设备(膜前预处理器zl201921147557.2、水泵在线启动器zl201921147304.5和用于矿井水深度处理系统的膜管在线清洗器zl201921147284.1)，已申请专利的设备(初级过滤器cn202021967552.7)对矿井水的处理工艺进行优化，从而形成新的矿井水处理工艺。

本发明方法适用于绝大多数煤矿，尤其适用于缺水矿区的矿井水回收利用，处理后清水可以用于生产用水或生活饮用水。浊度小于1100的煤矿矿井水，经处理后出水浊度一般在0.3～0.6，残余的总大肠菌群数为0个/l，符合国家《生活饮用水水质标准》(gb5749-2006)。

与现有技术相比，本发明提出的一种陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，有益效果在于：

1、本发明的一种陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，提高了工艺中各部分设备的处理效率，工艺精简，预处理跟陶瓷膜设备组合工艺，产水效率高，工艺简单，占地面积小。

2、本发明的一种陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，利用膜管在线清洗器对陶瓷膜进行在线自动反冲洗，实现陶瓷膜通量的强力再生。

3、本发明的一种陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，分离过程简单，开机即产高质量的清水。

4、本发明的一种陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，系统完整、布置紧凑，自动化程度高、占地面积小；维护简便，系统能耗低，运行费用低。

5、本发明的一种陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，继续保留了将矿井水进行处理回用，还能回收煤泥这一有利环节和功能，实现了资源利用最大化。

附图说明

图1为陶瓷膜深度处理矿井水的高效工艺流程简图。

图2为实施例三的矿井水高效处理降低硬度工艺流程简图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明进行具体的说明：

实施例一：

在平顶山市平煤集团某矿，高浊度矿井水处理工艺。

如图1所示，一种采用陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，工艺流程参见图1，矿井原水先通过初级过滤器分离过滤，矿井水中大于4mm的大颗粒固体物、木屑、丝线被除去后矿井水进入循环水池(利浦仓)，其后经膜前预处理器进入陶瓷膜设备进行陶瓷膜超滤过滤，陶瓷膜管的过滤精度为0.04-0.1um。陶瓷膜超滤过滤后的清水经检验满足矿方生产生活用水的水质要求；浓缩水经管道进入循环水池(利浦仓)进行循环处理。循环水池(利浦仓)中沉淀下来的煤泥经浓缩、箱式压滤机压滤处理，回收其中的饼状煤泥；压滤后的滤液进入循环水池(利浦仓)进行循环处理。处理前，矿井水(即原水)中的总大肠菌群含量为2.7×10³mpn/100ml，处理后为未检出；原水浊度为1100ntu，处理后0.5ntu。

实施例二：

在郑州新密市郑煤集团某矿，一般浊度低矿化度矿井水处理工艺。

一种采用陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，工艺流程参见图1，矿井原水先通过初级过滤器分离过滤，矿井水中大于4mm的大颗粒固体物、木屑、丝线被除去后矿井水进入循环水池，其后经膜前预处理器进入陶瓷膜设备进行陶瓷膜超滤过滤，陶瓷膜管的过滤精度为0.04-0.1um。陶瓷膜超滤过滤后的清水经检验满足矿方生产用水和生活饮用水的水质要求；浓缩水经管道进入循环水池进行循环处理。循环水池中沉淀下来的煤泥经浓缩、箱式压滤机压滤处理，回收其中的饼状煤泥；压滤后的滤液进入循环水池进行循环处理。处理前，矿井水中的总大肠菌群含量为2.8×10³mpn/100ml，处理后为未检出；原水浊度为450ntu，处理后0.35ntu。

实施例三：

在平顶山市平煤集团某矿，一般浊度高硬度矿井水处理工艺。

如图2所示，一种采用陶瓷膜高效深度处理矿井水的工艺，矿井原水先通过初级过滤器分离过滤，矿井水中大于4mm的大颗粒固体物、木屑、丝线被除去后矿井水进入循环水池，其后经膜前预处理器进入陶瓷膜设备进行陶瓷膜超滤过滤，陶瓷膜管的过滤精度为0.04-0.1um。陶瓷膜超滤过滤后的清水经检验满足矿方生产生活回用水的水质要求；浓缩水经管道进入循环水池进行循环处理。循环水池中沉淀下来的煤泥经刮泥机、污泥泵打入矿井煤泥处理系统，回收其中的煤泥。陶瓷膜超滤过滤后的清水部分进入反渗透进行脱盐处理成纯水、部分与反渗透出水混合，最终勾兑出硬度为150mg/l以内的饮用水。处理前，矿井水中的总大肠菌群含量为2.6×10³mpn/100ml，处理后为未检出；原水浊度为246ntu，处理后0.3ntu；原水硬度为350mg/l，处理后130mg/l。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。