浑浊矿井水动态膜净化设备的制作方法

本实用新型涉及矿井净化的技术领域，尤其涉及一种浑浊矿井水动态膜净化设备，该设备适用于悬浮物SS浓度≥100mg/L的浑浊矿井水资源化预处理。

背景技术：

煤炭开采时会破坏地下水资源，同时激化了该地区的供水紧张问题。目前矿井水一般工艺流程多为独立的调节池、沉淀池、絮凝池以及过滤池组成，由于矿井水的流量和水质不稳定会给这些传统工艺系统带来困难，使其无法稳定高效运行。因此，目前对于新型设备工艺的探索尤为重要，膜技术在水处理领域有广阔的前景，其中超滤技术在矿井水中多放置在混凝沉淀多孔过滤后端提高出水水质，前置超滤膜将会面临严重膜污染问题。在污水处理领域，为缓解膜污染问题，同时提高膜渗透通量，有关学者提出动态膜技术以期解决这一难题, 动态膜技术核心思想是有效利用动态膜污染，缓解膜污染和出水水质不能兼得的矛盾。另外，浑浊矿井水现有的一体净化装置出水水质也不稳定，处理效果有待提高。

为此，本实用新型的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种浑浊矿井水动态膜净化设备，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种浑浊矿井水动态膜净化设备，其结构简单，操作方便，克服了膜污染问题，同时将膜分离浓缩优点集中到一体化处理工艺中，使得混凝、沉淀、膜分离出水三种功能同步实现，解决了传统的矿井水处理工艺需要大量絮凝剂、出水水质不稳定以及占地面积大等缺点。

为解决上述问题，本实用新型公开了一种浑浊矿井水动态膜净化设备，包含混合反应池和净水装置，其特征在于：

所述净水装置为上开口的中空筒体，其下端为锥形底且底端设有排泥口，所述混合反应池内为中空状以供高浓度絮凝剂容置和浑浊矿井水进入，所述混合反应池连通至所述净水装置内的下部以将混合反应后的流体通入净水装置，所述净水装置内的上部设有聚酯纤维编织管组件，所述净水装置内的中部设有横置的曝气管，所述曝气管连接至净水装置外部的空气压缩机从而通过空气压缩机利用曝气管不断曝气清扫聚酯纤维编织管组件的表面。

其中：还设有第一抽水泵和第二抽水泵，所述第一抽水泵连通至混合反应池以将浑浊矿井水加入混合反应池，所述第二抽水泵连通至聚酯纤维编织管组件从而将通过聚酯纤维编织管组件后的液体抽出。

其中：所述净水装置内的下部设有挡板。

其中：所述挡板为与净水装置底部相反的弯折状以对进入的液体进行减速和导向。

其中：所述混合反应池的顶端设有加药口，上部外缘设有进水口，下部外缘设有出水口，所述出水口连通至净水装置内。

其中：所述混合反应池还设有搅拌机。

其中：所述搅拌机包含搅拌电机和搅拌轴，所述搅拌轴伸入混合反应池内且周缘间隔设有多个搅拌叶片。

其中：所述聚酯纤维编织管组件包含积水管道、多根中空聚酯纤维管以及密封端，所述多根中空聚酯纤维管竖向间隔设置于积水管道及密封端之间从而液体通过多根中空聚酯纤维管后才能进入积水管道。

其中：所述中空聚酯纤维管内径1-1.2mm，外径1.8-2mm。

其中：所述净水装置内还设有液面计，所述液面计设置于聚酯纤维编织管组件的上方。

通过上述结构可知，本实用新型的浑浊矿井水动态膜净化设备具有如下效果：

1、结构简单，操作方便，净化效果好，能解决出水水质和膜污染之间的平衡问题；

2、使得浑浊矿井水出水水质稳定，减少絮凝剂投加量，减少占地面积，提高使用范围。

3、克服了膜污染问题，同时将膜分离浓缩优点集中到一体化处理工艺中，使得混凝、沉淀、膜分离出水三种功能同步实现，解决了传统的矿井水处理工艺需要大量絮凝剂、出水水质不稳定以及占地面积大等缺点。

本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本实用新型的浑浊矿井水动态膜净化设备的结构示意图。

图2显示了本实用新型中混合反应池的结构示意图。

图3显示了本实用新型中聚酯纤维编织管组件的结构示意图。

附图标记：

1、第一抽水泵；2、混合反应池；201、加药口；202、进水口； 203、搅拌机；204、出水口；3、挡板；4、空气压缩机；5、曝气管； 6、组件支架；7、聚酯纤维编织管组件；701、积水管道；702、中空聚酯纤维管；703、密封端；8、液面计；9、压力表；10、第二抽水泵；11、第一阀门；12、第二阀门；13、排泥口。

具体实施方式

参见图1，显示了本实用新型的浑浊矿井水动态膜净化设备。

该浑浊矿井水动态膜净化设备包含混合反应池2和净水装置，所述净水装置为上开口的中空筒体，其下端为锥形底且底端设有排泥口 13，所述混合反应池2内为中空状，以供高浓度絮凝剂容置和浑浊矿井水进入，所述混合反应池2连通至所述净水装置内的下部，以将混合反应后的流体通入净水装置，所述净水装置内的上部设有聚酯纤维编织管组件7，所述净水装置内的中部设有横置的曝气管5，所述曝气管5连接至净水装置外部的空气压缩机4，从而通过开启空气压缩机4利用曝气管5不断曝气清扫聚酯纤维编织管组件7的表面，其中，还设有第一抽水泵1和第二抽水泵10，所述第一抽水泵1连通至混合反应池2以将浑浊矿井水加入混合反应池2，所述第二抽水泵10 连通至聚酯纤维编织管组件7，从而将通过聚酯纤维编织管组件7后的液体抽出。

其中，所述净水装置内的下部设有挡板3，如图1所示，所述挡板3可为与净水装置底部相反的弯折状，以对进入的液体进行减速和导向。

其中，参见图2，所述混合反应池2的顶端设有加药口201，上部外缘设有进水口202，下部外缘设有出水口204，所述加药口201 供高浓度絮凝剂进行放入，所述进水口202连通至第一抽水泵1，所述出水口204连通至净水装置内。

其中，所述混合反应池还设有搅拌机203，所述搅拌机203可包含搅拌电机和搅拌轴，所述搅拌轴伸入混合反应池2内且周缘间隔设有多个搅拌叶片。

其中，参见图1，所述聚酯纤维编织管组件7通过组件支架6安装于净水装置的内缘，参见图3，所述聚酯纤维编织管组件7包含积水管道701、多根中空聚酯纤维管702以及密封端703，所述多根中空聚酯纤维管702竖向间隔设置于积水管道701及密封端703之间，液体通过多根中空聚酯纤维管702后才能进入积水管道701，所述积水管道701连通至第二水泵10以进行净化后的抽取。

其中，所述净水装置内还设有液面计8，所述液面计8设置于聚酯纤维编织管组件7的上方。

所述聚酯纤维编织管组件7和第二抽水泵10之间设有压力表9，所述第二抽水泵10的出口并联有第一阀门11和第二阀门12，所述第二阀门12的出口连通至所述净水装置内的下部。

其中，还设有控制装置，所述控制装置包含一PLC，所述PLC连接至第一抽水泵1、第二抽水泵10、空气压缩机4、液面计8和压力表9，以实现整个自动控制过程。

进一步，所述中空聚酯纤维管702为聚酯PET纤维或PET/PBT混织所得，其内径1-1.2mm，外径1.8-2mm。

进一步，所述曝气管5固定在聚酯纤维编织管组件7正下方，气水比为5:1-50:1，一方面为了清洗组件，另一方面控制气水比，较少对颗粒絮凝物的破坏，使得絮凝剂充分混合。

进一步，所述的抽水泵10间歇运行特征在于：间歇出水的抽停时间为Amin/Bmin，A:10-30，B:1-5，水力停留时间设定为0.5-5h。

本实用新型的工作原理和工作过程如下，1)动态膜涂覆阶段打开抽水泵1，浑浊矿井水经过混合反应池2投加高浓度絮凝剂，从挡板3正下方进入净水设备，当水面超过聚酯纤维编织管组件10-15cm 时停止进水，然后打开抽水泵10和阀门12，从出水管排水并经过回流管回流到设备内，随着设备的不断运行，聚酯纤维编织管组件7内表面不断聚集煤泥，回流运行5-10min，由于聚酯纤维编织管组件7 内表面煤泥的阻塞和拦截作用，出水水质不断改善，压力表9显示的跨膜压差(TMP)不断增加。2)净水阶段打开抽水泵10和阀门11，同时减少浑浊矿井水中絮凝剂投加量，通过液面计8控制抽水泵1的启停，使得液面水位恒定，间隙运行抽水泵10，当TMP跨膜压差(TMP) 达到10-12KPa时，开启空气压缩机4不断曝气清扫聚酯纤维编织管组件7表面，使得跨膜压差(TMP)逐渐下降，当跨膜压差(TMP) 下降到3-6KPa时停止曝气，曝气停止后，跨膜压差(TMP)又会不断上升，如此不断间歇曝气保证跨膜压差(TMP)处于设定上下限之间，曝气清洗过程由自动控制系统(PLC)控制，出水过程中定期从排泥口13排出煤泥。

进一步，所述浑浊矿井水的悬浮物SS≥100mg/L，絮凝剂为PAC (聚合氯化铝)、三氯化铁(FC)、聚合硫酸铁(PFS)和PAM(聚丙烯胺)中的一种或几种混合物，动态膜涂覆阶段，絮凝剂浓度为 50mg/L-1000mg/L，进水阶段，絮凝剂浓度为0mg/L-20mg/L。

所述浑浊矿井水动态膜净化设备的具体过程包括

1)动态膜涂覆阶段，浑浊矿井水经过混合反应池投加高浓度絮凝剂，然后从挡板下方进入净水装置，通过不断循环回流矿井水使得聚酯纤维编织管组件内表面不断聚集煤泥，回流5-10min后，由于组件内表面煤泥的阻塞和拦截作用，出水水质不断改善，跨膜压差 (TMP)不断增加。2)随后进入净水阶段，减少浑浊矿井水中絮凝剂投加量，间歇运行出水，当TMP跨膜压差(TMP)达到10-12KPa 时，开启曝气装置使得跨膜压差(TMP)逐渐下降，当跨膜压差(TMP) 下降到3-6KPa时停止曝气，曝气启停由自动控制系统(PLC)控制，使得跨膜压差(TMP)始终处于设定上下限之间，出水过程中定期排出煤泥。

通过上述结构可知，本实用新型的浑浊矿井水动态膜净化设备具有如下优点：

1、结构简单，操作方便，净化效果好，能解决出水水质和膜污染之间的平衡问题；

2、使得浑浊矿井水出水水质稳定，减少絮凝剂投加量，减少占地面积，提高使用范围。

3、克服了膜污染问题，同时将膜分离浓缩优点集中到一体化处理工艺中，使得混凝、沉淀、膜分离出水三种功能同步实现，解决了传统的矿井水处理工艺需要大量絮凝剂、出水水质不稳定以及占地面积大等缺点。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。