用于矿井水深度处理系统的稳产装置的制作方法

本发明涉及煤矿井下水处理设备技术领域，尤其是涉及一种用于矿井水深度处理系统的稳产装置。

背景技术：

煤矿矿井水是指在采煤过程中，所有渗入井下采掘空间的水，矿井水的排放是煤炭工业具有行业特点的污染源之一，量大面广，我国煤炭开发每年矿井的涌水量为20多亿立方米，其特性取决于成煤的地质环境和煤系地层的矿物化学成分。矿井水流经采煤工作面和巷道时，因受人为活动影响，煤岩粉和一些有机物进入水中，我国矿井水中普遍含有以煤岩粉为主的悬浮物，以及可溶的无机盐类，有机污染物较少，一般不含有毒物质。因此，对矿井水进行净化处理利用，将产生巨大大经济效益和社会效益。

目前对悬浮物矿井水的处理技术已经比较成熟，只要采取常规的混凝、沉淀、过滤的工艺，出水即可达到工业用水的标准。混凝是通过向废水中投加混凝剂，使其中的胶粒物质发生凝聚和絮凝，形成较大颗粒或絮凝体，进而将水中悬浮颗粒从水中分离出来以净化废水。混凝剂可分为无机盐类和高分子物质2大类。影响混凝效果的因素有：水温、ph值、浊度、硬度及混凝剂的投放量等。矿井水在经过混凝反应后通过沉淀池去除大颗粒的悬浮物，实现固液分离。按池内水流方向沉淀池可分为平流式、竖流式和辐流式三种。经沉淀后的矿井水通过设置粒料层进行过滤，滤料一般选用无烟煤和石英砂，常用的过滤设施为快滤池和重力式无阀滤池，经过滤的矿井水可达到工业用水标准。处理后的矿井水如果要作为生活用水使用的话，则在混凝、沉淀、过滤处理后，需要增加吸附工序来去除水中的有机污染。

而最新发展的水深度处理技术，则是将水直接从矿井水处理至能让人直接饮用的水，采用的工艺通常是膜净化技术，其工艺流程为将矿井水抽到预沉调节池中，然后再将预沉调节池中的水用水泵输送到膜处理器中处理，得到能让人直接使用的饮用水。

水的深度处理系统的核心设备是无机陶瓷膜管过滤设备，无机陶瓷膜是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而成的非对称膜，呈管状或多通道状，管壁密布微孔，在压力作用下，矿井水在膜管内或膜外侧流动，水分子透过膜，大分子物质（或固体颗粒、液体液滴）被膜截留从而达到净化污水的目的。

由于矿井水中含有大量的悬浮物和含油类的物质，很短的时间就可以使无机陶瓷膜管表面的微孔堵塞、膜通量减少，造成无机陶瓷膜管使用寿命降低，导致无机陶瓷膜设备无法正常运行达不到预期的效果，从而浪费大量的人力和财力。

现有的技术，比如公开号为cn201735342u的中国专利文献公开了一种矿井水膜净化机械在线清洗器，是由反冲气管道、排气管道、排水管道、电控阀门、储水罐组成。其特征在于：储水罐分别与反冲气管道、排气管道、排水管道连接；反冲气管道、排气管道、排水管道上分别设有电控阀门，首先向储水罐补充净水，利用高压气体压缩储水罐中的水对膜净化系统进行高压水反冲洗，整个过程需要10-30秒，每隔20-30分钟反冲洗一次，该实用新型利用高压液体直接作用膜孔表面，反冲洗效果好、对水量测量影响较小、对膜破坏力度小提高了膜的使用寿命。

上述现有技术对无机陶瓷膜管进行反冲洗，情况得到很大好转，但在膜设备产量较低时，造成补水量不够，影响下一次的反吹效果，形成恶性循环。

再者由于矿井水在深度处理过程中，在线清洗器对膜设备中的膜管进行一次在线清洗后多余的高压气体需要排出，由于高压气体瞬间被释放，高压气体还携带一些水汽，在释放过程中极速膨胀产生犹如放炮响声的巨大噪音，经测量其噪音可超过126分贝，形成噪音污染，且高压气体排出时并无准确时间，也无预警，会让让附近的工作人员受到惊吓，而距离近的工作人员严重时可能会产生耳鸣。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于矿井水深度处理系统的稳产装置，分为两个部分，一个是在线清洗器，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；另一个是消音装置，和在线清洗器结合在一起使用，用于降低在线清洗器突然发出的噪音，从而改善工作环境，提高工作效率。

将在线清洗器与消音装置结合在一起，组成用于矿井水深度处理系统的稳产装置，既保证了膜通量，又保证了工作环境质量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

用于矿井水深度处理系统的稳产装置，包括在线清洗器和消音装置。

所述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。

进一步的，所述进水口、出水口、进气口和排气口焊接有法兰盘，通过法兰盘与阀门连接。

进一步的，所述阀门为球阀。

进一步的，所述球阀为电控球阀或气动球阀。

进一步的，所述排空口设置有阀门，阀门为小球阀。

进一步的，所述蝶阀为手动小球阀

进一步的，所述罐体底部的支腿有3-5个，呈圆周均匀分布。

进一步的，所述罐体顶部设置有压力传感器，用于测量罐体内部气体的压力。

所述消音装置包括消音装置本体，呈圆筒形，内部中间焊接一块阻音板，所述消音装置本体的侧壁上设置有溢流管，所述溢流管在消音装置本体侧壁上的溢流孔的位置高于阻音板，所述消音装置本体顶部焊接有挡板，所述挡板上穿过一个进气管和一个排气管，所述进气管在挡板上端有一圆台状扩径，所述进气管穿过阻音板直到靠近消音装置本体的底部，所述进气管靠近消音装置本体底部的一端封闭，所述进气管在阻音板下部的侧壁上设置有小孔，所述排气管的下端在消音装置本体内靠近挡板，排气管的顶部弯曲180°，让排气管的开口向下。

进一步的，所述阻音板上设置有按一定规则分布的通孔。

进一步的，所述阻音板上的通孔为同心圆均布排列或等距排列。

进一步的，所述排气管有一定的长度，其长径比≥8:1。

进一步的，所述进气管在阻音板下部的侧壁上的小孔有多个，等距排列。

进一步的，所述溢流管弯曲，让溢流管的开口向下。

进一步的，所述消音装置本体内部装有水，其高度到溢流口，多余的水可顺着溢流管流出。

所述在线清洗器的排气口和所述消音装置的进气口通过钢管相连在一起，组成用于矿井水深度处理系统的稳产装置。

本发明的用于矿井水深度处理系统的稳产装置，安装在矿井水深度处理系统中，用于对矿井水深度处理系统的核心设备无机陶瓷膜管进行反冲洗，其工作步骤为如下：

步骤1、所述在线清洗器上出气口连接的阀门打开，使之和消音装置连通，打开在线清洗器上的进水口的阀门，向在线清洗器的罐体内注水。

步骤2、当在线清洗器的罐体内注满水后，关闭在线清洗器的进水口阀门和出气口阀门。

步骤3、矿井水深度处理系统检测到无机陶瓷膜管的过滤压差达到0.01-0.02mpa时或者设定的固定时间周期内到设定反清洗时间时，打开在线清洗器的罐体上的出水口的阀门，同时打开在线清洗器的罐体上进气口阀门，让压缩空气进入罐体内部，罐体内部的水在压缩空气的驱动下，对无机陶瓷膜管进行反冲洗，在线清洗器罐体内部的水可对无机陶瓷膜管进行反清洗2-5s，压缩空气的压力为0.6-0.8mpa。

步骤4，在线清洗器对无机陶瓷膜管反清洗后，罐体内部的水会减少，需要对罐体内补水，重复步骤1。

在重复步骤1的过程中，由于在线清洗器的罐体内存有压缩空气，其压力为0.5-0.8mpa，在打开排气口阀门后，内部的高压空气瞬间被释放，高压空体还携带一些水汽，在释放过程中极速膨胀产生犹如放炮响声的巨大噪音，经测量其噪音可超过126分贝，形成噪音污染，会让让附近的工作人员受到惊吓，而距离近的工作人员严重时可能会产生耳鸣。

而在线清洗器通过管道与消音装置连接后，其噪声得到极大的降低，其原理为，高压空气通过管道进入消音装置的进气管，进气管在消音装置本体的挡板外部有一个扩径，降低了进气管内的空气压力，然后高压空气在进气管的下部通过小孔进入水中，使高压空气形成一个个小气泡，小气泡在水中上升的过程就是一个减压的过程，同时小气泡在上升的过程中又被阻音板整理和分割，让到达水面的气泡均匀、稳定，小气泡到达水面压力就变得很小，小气泡到达水面破裂产生的声音也很小，且同一时间的破裂的小气泡因破裂产生的声音频率相同，会相互抵消一部分声音，由于声音的产生是在消音装置本体内部，被消音装置的筒壁和排气管的阻挡，传导外界的声音就很小了，从而实现消音目的。

消音装置上的排气口有一定的长度是将小气泡破裂产生的声音在通过排气口时经过多次反射吸收消除大部分声音，从而使通过排气口传出的声音很小，排气口顶部弯曲180°有两个作用，一是进一步的消除通过排气口传出的声音，二是阻挡外界的异物通过排气口进入到消音装置内部，让消音装置过早的失去作用。

在反清洗装置的罐体内部压缩空气的压力达到0.8mpa时，打开罐体上的出气口，压缩空气经过消音装置消音，经过现场检测，其噪音值在79分贝以下，具有良好的消音效果。

本发明的用于矿井水深度处理系统的稳产装置中在线清洗器罐体下部的排污口是用来对在线清洗器罐体进行清洗使用的，用于排出清洗罐体的污水。

本发明的有益效果是：

1、本发明的用于矿井水深度处理系统的稳产装置，对矿井水深度处理系统中的核心设备无机陶瓷膜管进行在线反清洗，可以有效的减缓膜通量的降低，增加膜管的使用寿命。

2、本发明的用于矿井水深度处理系统的稳产装置，是利用气压带动水压对膜设备中的膜管进行在线清洗，清洗效果远远大于单独用高压气清洗的效果。

3、本发明的用于矿井水深度处理系统的稳产装置，通过在线采集数据，采用全自动化操作，每次的在线清洗时间短，大大降低了清洗膜管的时间，使膜设备能够长期稳定的运行，提高了自动化的程度。

4、本发明的用于矿井水深度处理系统的稳产装置，降低了劳动和材料成本，减少了开支。

5、本发明的用于矿井水深度处理系统的稳产装置，特别是单独设置进水孔，利用补水泵进行补水，使膜管在线清洗器能在每次反吹前保持满水，保证了膜管的清洗效果。

6、本发明的用于矿井水深度处理系统的稳产装置，采用消音装置可以很好地降低在线清洗器释放高压余气时产生的噪音，减小了噪音对环境的污染，为岗位工提供一个良好的工作环境。

附图说明

图1为本发明的实施状态示意图。

图2为本发明的在线清洗器外观示意图。

图3为本发明的在线清洗器的俯视图

图4为本发明的消音装置的外观示意图。

图5为本发明的消音装置的剖视图。

图6为本发明的消音装置的俯视图。

图7为本发明的消音装置的阻音板的局部放大视图。

图8为本发明的消音装置的进气管上有小孔部位局部放大示意图。

图中：101-罐体，102-进水口，103-出气口，104-进气口，105-出水口，106-排空口，107-支脚，108-压力传感器，109-球阀，110-小球阀，201-消音装置本体，202-阻音板，203-溢流管，204-溢流口，205-挡板，206-进气管，207-排气管，208-圆孔，209-小孔。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“内”和“外”、“上”和“下”用于参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来对这些特征进行描述。

如图1所示，用于矿井水深度处理系统的稳产装置，包括在线清洗器和消音装置。

如图2和图3所示，所述在线清洗器包括罐体101，所述罐体101为立式压力容器，其罐体101采用dn700的碳钢圆管，和两个dn700的圆形碳钢罐体封头，照压力容器标准焊接而成，所述罐体101的底部设置有支脚107，所述支脚107有3个，在罐体101底部均匀分布，所述罐体101的顶部中心设置进水口102，在进水口102的两侧分别设置进气口104和排气口103，所述罐体101底部中心设置排空口106，排空口106为dn25的碳钢圆管，所述排空口106设置有手动蝶阀110，所述罐体101侧面靠近底部的位置设置出水口105，出水口105为dn80长度100mm的碳钢圆管，所述进水口102、出水口105、进气口104和排气口103焊接有法兰盘，通过法兰盘与气动球阀109连接，述罐体101顶部设置有压力传感器108。

如图4-图8所示，所述消音装置包括消音装置本体201，呈圆筒形，采用dn300长度为1500mm的碳钢圆管一端焊接封闭而成，内部距底部900mm处焊接一块阻音板202，阻音板202的厚度为6mm，所述租音板202上设置有按20mm×20mm分布直径10mm的圆孔208，所述消音装置本体201的侧壁上设置有溢流管203，溢流管203为dn32的碳钢圆管，在距消音装置本体201侧壁100mm的位置弯曲90°，使溢流管203的开口向下，所述溢流管203在消音装置本体201侧壁上的溢流孔204的位置距消音装置本体201底部1000mm，所述消音装置本体201顶部焊接有挡板205，挡板205的厚度为6mm，所述挡板205上穿过一个进气管206和一个排气管204，所述进气管206在挡板205上端距挡板100mm处有一圆台状扩径，使进气管206的直径从57mm扩大到89mm，所述进气管206穿过阻音板直到靠近消音装置本体201的底部，所述进气管206靠近消音装置本体201底部的一端封闭，所述进气管206在阻音板202下部的侧壁上设置有小孔209，所述小孔209按照30mm×30mm分布，小孔209的直径为8mm，所述排气管207的下端在消音装置本体201内靠近挡板205距挡板100mm，排气管207直径为80mm，总长为800mm，排气管207的顶部弯曲180°，管中心线弯曲的直径为229mm，让排气管207的开口向下。

所述消音装置本体201内部装有水，其高度到溢流口204，多余的水可顺着溢流管流出。

如图1所示，所述在线清洗器的排气口103和所述消音装置的进气口206通过钢管相连在一起，组成用于矿井水深度处理系统的稳产装置。

本发明的用于矿井水深度处理系统的稳产装置，安装在矿井水深度处理系统中，用于对矿井水深度处理系统的核心设备无机陶瓷膜管进行反冲洗，其工作步骤为如下：

步骤1、所述在线清洗器上出气口连接的气动球阀109打开，使之和消音装置连通，打开在线清洗器上的进水口102的气动球阀109，向在线清洗器的罐体101内注水。

步骤2、当在线清洗器的罐体101内注满水后，关闭在线清洗器的进水口102的气动球阀109和出气口103的气动球阀109。

步骤3、矿井水深度处理系统检测到无机陶瓷膜管的过滤压差达到0.01mpa时或者设定的间隔5分钟反清洗一次到达反清洗时间时，打开在线清洗器的罐体101上的出水口105的阀门，同时打开在线清洗器的罐体上的进气口104的阀门，让压缩空气进入罐体101，罐体101内部的水在压缩空气的驱动下，对无机陶瓷膜管进行反冲洗，在线清洗器罐体内部的水可对无机陶瓷膜管进行反清洗4s，压缩空气的压力为0.7mpa。

步骤4、在线清洗器对无机陶瓷膜管反清洗后，罐体101内部的水会减少，需要对罐体101内补水，重复步骤1。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。