一种高浓度悬浮物矿井污水的处理系统及方法与流程

本发明涉及一种高浓度悬浮物矿井污水的处理系统及方法。

背景技术：

采煤所产生的大量矿井废水，不经任何处理直接排放会对矿区周围地下水、地表水等水体造成污染。对矿井废水进行回收利用不仅能解决煤矿缺水和矿井水污染生态环境问题，同时能使煤炭企业获得很好的经济效益、社会效益和环境效益。

目前，我国矿井废水处理技术主要是通过大功率提升泵，将井下水仓内矿井水提升至地面，并在地面设置调节池及相关污水处理设施，从而进行污水处理。处理水质达标的废水部分供地面使用，其余再次输送至井下回用，解决矿井污水污染环境的同时，提高水资源的利用率，并符合环保的理念。然而，矿井一般很深，其深度大多几百到上千米，将废水从井底提升至地面处理所需能耗巨大，极大的浪费了能源。而传统的废水处理设备修建不仅需要耗费大量的资金，且占地面积巨大造成土地资源浪费，同时使用传统的污水处理设备的运行耗费也相当巨大，难以取得经济效益。

因此，若将矿井废水在井下直接处理回用，能大大降低矿井废水处理成本。从煤炭企业的长远发展来看，对矿井水进行井下处理直接回用，对矿区的可持续发展及国家煤炭能源事业的可持续发展具有重大意义。然而，目前尚未有一种十分成熟的工艺和设备以满足矿井下水处理的要求。这主要是因为矿井下操作运行条件并不像地面运行一样方便，且受矿井下巷道空间限制，地面上常用的水处理设备由于占地面积巨大不适宜修建在矿井中。同时，井下进行污水处理，需要考虑安全防爆的要求，设备控制等因素的影响。因此，亟需一种可直接应用于矿井下进行污水处理的系统和方法。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提供一种高浓度悬浮物矿井污水的处理系统及方法，通过可拆卸的小型化水处理装置在矿井下组成污水处理系统，将矿井内的污水安全高效地就地处理，然后进行循环利用，实现生态及经济双效益。具体技术方案如下：

首先，本发明提供一种高浓度悬浮物矿井污水的处理系统，包括若干个蓄水池和独立设置的净化装置；所述蓄水池建在矿井的各井、生产区域内，用于收集井下工作产生的废水；所述蓄水池底部设有沉淀物排出仓，进入蓄水池的污水经初步沉淀后，大部分大颗粒悬浮物沉入沉淀物排出仓后排出；蓄水池中经沉淀后的废水通过水泵泵入净化装置进行净化；所述净化装置包括自上而下设计的多级净化仓和过滤物储存箱；所述过滤物储存箱与多级净化仓并排设计；所述多级净化仓上部设有污水入口、底部设有洁净水出口，其每个仓室均与过滤物储存箱连通，且每个仓室内均设有过滤装置和过滤物排出装置，以便于将过滤物排入到过滤物储存箱中。

前述的高浓度悬浮物矿井污水的处理系统，所述蓄水池与沉淀物排出仓之间设有液压开合固液分离门，蓄水池内上部设有液位传感器，当蓄水池内收集的废水高度至液位传感器时，液压开合固液分离门自动关闭，并将沉淀物排出。

优选的，所述沉淀物排出仓底部设有螺旋排污装置和压滤水出口，所述沉淀物固化后经该螺旋排污装置排出，并通过皮带输送机运出另行处理。

前述的高浓度悬浮物矿井污水的处理系统，所述净化装置为密闭的柱状立体结构，其多级净化仓为三级净化仓，且所述多级净化仓内还设有贯穿中部的搅拌装置；所述多级净化仓与过滤物储存箱之间通过悬浮物出口连通；所述过滤装置设在各级净化仓之间；所述搅拌装置包括搅拌轴，所述过滤物排出装置套设在搅拌轴上。

优选的，所述过滤装置为陶瓷网片；所述过滤物排出装置为竖向设置的刮板，其一端连接在搅拌轴上，另一端延伸至多级净化仓的侧壁处，其底端与过滤装置的上面相贴合，以便于将过滤物刮除。同一级净化室内的所述过滤物排出装置不少于3片，并且均匀分布。

前述的高浓度悬浮物矿井污水的处理系统，所述搅拌装置还包括设置在搅拌轴上的若干个搅拌叶，所述搅拌叶为中空的搅拌棒，其空腔内装有污水净化剂，所述搅拌棒的下部设有污水净化剂出口。

优选的，所述过滤物储存箱上部设有固化剂入口，下部设有用于将固化后的沉淀物排出的固化物推进装置。

其次，本发明还提供一种高浓度悬浮物矿井污水的处理方法，本方法采用前述的污水的处理系统进行处理，具体包括步骤如下：

1）废水收集：将在矿井工作中产生的废水集流到各井、工作区域的蓄水池中；

2）初步净化：向蓄水池中加入沉淀剂初步净化，将废水中所含的大部分大颗粒悬浮物沉淀到蓄水池底部的沉淀物排出仓中，并经沉淀物排出仓底部的螺旋排污装置排出，然后经皮带输送机输出另作处理；

3）多级净化：使用水泵将步骤）中初步净化后的废水从上部抽出，并经多级净化仓上部的污水入口进入净化装置，启动搅拌装置，加速净化，并将经过滤装置过滤的悬浮物通过刮板刮除从悬浮物出口进入过滤物储存箱；自过滤物储存箱上部固化剂入口加入固化剂，将悬浮物固化后经储存箱底部的固化物推进装置排出；经多级净化仓净化后的洁净水从底部的洁净水出口排出；

4）净化水再利用：经步骤）多级净化后的洁净水直接输送到矿井工作区再次利用，或者输送至地面进一步消毒后综合利用。

本发明的有益效果是：

相对于传统的污水净化系统和方法而言，本发明系统简洁，净化装置立体设计，体积小，可进行拆卸、搬运便于安装；并且本发明净化装置结构紧凑合理，可以适应井下的安装空间，实现直接在井下进行污水净化处理；同时，本发明的净化装置为密闭的柱状结构，使用安全、符合井下工况环境的需要。此外，本发明污水净化方法简单，可实现自动化控制，污水净化效率高，系统运行耗费成本低；净化后的洁净水可直接在矿井下重复再利用，节省输送成本，达到经济和环境的双效益，具有良好应用价值。

附图说明

图1为本发明高浓度悬浮物矿井污水的处理系统的结构示意图；

图2为本发明的净化装置系统纵剖面结构示意图；

图3为本发明的净化装置系统横切面结构示意图。

图中：1、蓄水池；2、净化装置；3、沉淀物排出仓；4、水泵；5、多级净化仓；6、过滤物储存箱；7、污水入口；8、洁净水出口；9、过滤装置；10、过滤物排出装置；11、液压开合固液分离门；12、液位传感器；13、螺旋排污装置压滤机；14、压滤水出口；15、搅拌装置；150、搅拌轴；151、搅拌叶；1511、污水净化剂出口；16、悬浮物出口；17、固化剂入口；18、固化物推进装置；19、皮带输送机。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述：

本实施例是一种高浓度悬浮物矿井污水的处理系统及方法。该污水的处理系统包括若干个蓄水池1和独立设置的净化装置2；如图1所示，所述蓄水池1建在矿井的各井、生产区域内，用于收集井下工作产生的废水；所述蓄水池1底部设有沉淀物排出仓3，进入蓄水池1的污水经初步沉淀后，大部分大颗粒悬浮物沉入沉淀物排出仓3后排出；经沉淀后的废水通过水泵4泵入净化装置2进行进一步净化。如图2所示，所述净化装置2包括自上而下立体设计的多级净化仓5和过滤物储存箱6；所述过滤物储存箱6与多级净化仓5并排设计结构精巧紧凑，便于拆卸、搬运和安装，适应矿井下的安装环境，实现直接进行污水处理。本实施例中所述多级净化仓5上部设有污水入口7、底部设有洁净水出口8，其每个仓室均与过滤物储存箱6连通，且每个仓室内均设有过滤装置9和过滤物排出装置10，以便于将过滤物排入到过滤物储存箱6中。

本实施例所述的高浓度悬浮物矿井污水的处理系统，其蓄水池1与沉淀物排出仓3之间设有液压开合固液分离门11，蓄水池1内上部设有液位传感器12，当蓄水池1内收集的废水高度至液位传感器12时，液压开合固液分离门11自动关闭，所述沉淀物排出仓3的底部设有螺旋排污装置13和压滤水出口14。仓内的沉淀物经螺旋排污装置13压滤固化后排出，然后通过皮带输送机19运出另行处理；而进入仓内的废水和压滤产生的废水均从所述压滤水出口14排出，然后回到蓄水池1或直接进入净化装置2进行净化。该过程可实现自动化操作，无需人工看守，节省成本的同时省心省力。

另外，本实施例所述的高浓度悬浮物矿井污水的处理系统，其净化装置2为密闭的柱状立体结构，其多级净化仓5为三级净化仓，且所述多级净化仓5内还设有贯穿中部的搅拌装置15；所述多级净化仓5与过滤物储存箱6之间通过悬浮物出口16连通；所述过滤装置9设在各级净化仓之间；所述搅拌装置15包括搅拌轴150，所述过滤物排出装置10套设在搅拌轴150上。所述过滤装置9优选使用陶瓷网片；污水从上部的污水入口7进入净化装置2后，经多级净化仓5的过滤装置9过滤净化，后从下部的洁净水出口8排出。

本实施例中，所述过滤物排出装置10为竖向设置的刮板，其一端连接在搅拌轴150上，另一端延伸至多级净化仓5的侧壁处，其底端与过滤装置9的上面相贴合，以便于悬浮物积淀成的过滤物刮除，并从悬浮物出口16进入过滤物储存箱6中。同一级净化室内的所述过滤物排出装置10不少于3片，并且均匀分布，如图3所示，以将污水入口7与悬浮物出口16隔开，防止泵入的废水直接从悬浮物出口16进入过滤物储存箱6。所述过滤物储存箱6上部设有固化剂入口17，下部设有用于将固化后的沉淀物排出的固化物推进装置18。固化剂从固化剂入口17进入过滤物储存箱6将过滤物固化后，经固化物推进装置18排出，另行处置。本实施中，所述的螺旋排污装置13和固化物推进装置18均可采用现有的污泥处理有压滤机。

为了提升净化效果，本实施例所述的高浓度悬浮物矿井污水的处理系统，所述搅拌装置15还包括设置在搅拌轴150上的若干个搅拌叶151，且所述搅拌叶151为中空的搅拌棒，其空腔内装有污水净化剂，所述搅拌棒的下部设有污水净化剂出口1511，在净化过程中通过搅拌加净化剂作用加快加速净化效率。

使用上述的污水净化装置进行高浓度悬浮物矿井污水的处理的方法，包括步骤如下：

1）废水收集：将在矿井工作中产生的废水集流到各井、工作区域的蓄水池1中；

2）初步净化：向蓄水池1中加入沉淀剂初步净化，将废水中所含的大部分大颗粒悬浮物沉淀到蓄水池1底部的沉淀物排出仓3中，并经沉淀物排出仓3底部的螺旋排污装置13排出，然后经皮带输送机14输出另作处理；

3）多级净化：使用水泵4将步骤2中初步净化后的废水从上部抽出，并经多级净化仓5上部的污水入口7进入净化装置2，启动搅拌装置15，加速净化，并将经过滤装置9过滤的悬浮物通过刮板刮除从悬浮物出口16进入过滤物储存箱6；自过滤物储存箱6上部固化剂入口17加入固化剂，将悬浮物固化后经储存箱底部的固化物推进装置18排出；经多级净化仓5净化后的洁净水从底部的洁净水出口8排出；

4）净化水再利用：经步骤3多级净化后的洁净水直接输送到矿井工作区再次利用，或者输送至地面进一步消毒后综合利用。

本发明系统非常简洁，整个系统仅通过修建蓄水，加一套过滤净化装置，一套抽放水的管路，和一套固液分离排渣的装置；工程量小，系统运行耗费成本低，可模块化操作，利于井下施工运作。另外，本发明污水处理方法简单，净化效率高；净化后的洁净水可直接在矿井下重复再利用，节省输送成本，达到经济和环境的双效益，具有良好应用价值。

对于本领域技术人员而言，显然发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非只包含一个的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。