一种矿井水电增稠涡流预处理系统及使用方法与流程

本发明涉及矿井水处理技术领域，具体为一种矿井水电增稠涡流预处理系统及使用方法。

背景技术：

各种矿开采过程中，需要排放大量的矿井水，同时我国矿区严重缺水，这些矿井废水未经处理排放到作业环境中，不仅会污染环境，而且造成水资源的大量浪费。另外矿井水还受矿区工作人员生活污水影响，生活污水中含有较高的乳化油、溶解油类物质，这使得矿井水不仅具有煤炭行业废水的特点，还具有生活污水的特点；其中主要有以下特点：废水中悬浮物含量高，浊度高、悬浮物粒度小、密度小、沉降性能较差；混凝效果差，混凝过程中难以形成矾花，一般需要投加混凝剂和助凝剂来改善废水的沉降性能。

目前，煤矿普遍采用井下设置预先沉淀池用来沉淀大的矿物颗粒，然后通过提升泵输送至地上进行处理，地上处理一般采用平流沉淀、混凝沉淀、过滤、消毒等工艺，处理后的矿井水回用或直接排放。矿井水中所含大颗粒悬浮物沉淀速度快，在地下预先沉淀池大部分已沉淀完成，但地面处理的矿井水中所含悬浮物颗粒小，通过简单的重力沉降效果差，往往需要加入大量的混凝剂、助凝剂才能将这些小颗粒悬浮物去除，混凝剂一般采用聚合氯化铝(pac)、助凝剂一般采用聚丙烯酰胺(pam)，使得整个处理系统占地面积大、操作弹性小、水力停留时间长、运行成本高，同时大量的化学药剂还使得水中金属离子含量升高，含盐量升高。若深度处理工艺中含有超滤、反渗透等膜处理设备，上述药剂的残留会导致膜堵塞严重，使膜系统的通量大幅降低，严重影响深度处理系统的运行效果和处理效率。

cn102491564a公开了一种高悬浮物高矿化度矿井水资源化综合处理技术，该技术包括在矿井原水中投加混凝剂，以使水中悬浮胶体微粒颗粒通过压缩双电层脱稳。该工艺采用投加混凝剂的方法进行预处理，药剂的残留易导致后续超滤、反渗透膜的堵塞，工艺无法稳定正常工作。

cn102557307b公开了一种矿井水深度处理工艺及系统，该技术包括对初级沉淀后的矿井水投加混凝剂进行混凝。该工艺采用投加混凝剂的方法进行预处理，颗粒去除效率低，污泥产生量大，加药引入新的盐分离子使得后续电吸附负荷压力大。

cn101544431a公开了一种矿井水高效处理工艺，所述处理工艺包括将矿井水进行预沉均质，之后预处理(斜板沉淀或旋流分离)去除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。该工艺不需要投加混凝剂，但陶瓷膜超滤截留的小颗粒悬浮物大量保留在系统内，导致陶瓷膜系统处理负荷随着运行时间延长一直升高，陶瓷膜堵塞严重，化学清洗频繁。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种矿井水电增稠涡流预处理系统及使用方法，具备提高悬浮物絮体的沉淀速度，减少了絮凝反应的药剂消耗的优点，解决了上述背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿井水电增稠涡流预处理系统，其特征在于，包括涡流过滤分离器、电增稠器以及连接涡流过滤分离器的进水管道，所述涡流过滤分离器包括外包围筒，所述的外包围筒筒内中部固定安装有涡流反应器，所述的涡流反应器将所述的外包围筒分隔为上下两个部分，涡流反应器上方的外包围筒中固定安装有布水管及过滤机构；还包括插入涡流反应器的外筒，所述的外筒插入涡流反应器的一端侧表面设置有连通涡流反应器的切向进水口；还包括中心升流管，所述的中心升流管穿过涡流反应器，所述的中心升流管上端与布水管连通，中心升流管的下端伸入到外筒的下部；

所述涡流反应器的内部空间为涡流反应区，外筒和中心升流管之间的环状空间为旋流沉淀区，涡流反应器下方的外包围筒筒内与外筒筒外之间的空间为污泥浓缩区，涡流反应器上方的外包围筒筒内空间为过滤区，所述的过滤区的中部固定连接并连通有集水排水管；

所述的旋流沉淀区的下部与所述的电增稠器之间通过管道连接；所述的电增稠器的中部与进水管道之间连接有用于输送污泥颗粒的管道，且该用于输送污泥颗粒的管道上安装有用于将电增稠器中的污泥颗粒送入进水管道的回流泵；

所述外筒的内壁安装有用于增加水流流速及保持水流压力的增速升压机构，所述中心升流管的下端低于增速升压机构的下表面。

优选的，所述的增速升压机构包括螺旋节流座，所述的螺旋节流座固定在外筒的内壁，所述的螺旋节流座上开设有供水流进入的中心导流通道，所述螺旋节流座的下表面开设有圆台形凹槽，通过所述凹槽安装有螺旋节流帽，所述的螺旋节流帽表面开设有螺旋导流槽，所述的螺旋节流帽中部开设有供中心升流管伸入的通槽，中心升流管的下端穿过中心导流通道和通槽并伸出螺旋节流帽的下表面，且中心导流通道与中心升流管之间留有缝隙。

优选的，所述的污泥浓缩区内还设置有反射板，所述的反射板呈伞状，且反射板位于中心升流管的正下方。

优选的，所述涡流反应区内设置有多孔空心填料。

优选的，还包括清液回流管，所述的清液回流管的一端与污泥浓缩区的上部固定并连通，所述的反射板中部开设有通孔，所述的清液回流管另一端与反射板中部的通孔连接并连通。

优选的，所述过滤区内设置有一层或多层布水管。

优选的，所述的增速升压机构还包括固定连接在中心升流管底端内壁的涡扇栅板，且该涡扇栅板的旋向与水流旋流方向相反。

本发明还提供一种使用方法：一种的矿井水电增稠涡流预处理系统的使用方法，包括以下步骤：

第一步，将待处理的矿井水通过压力泵导入进水管道，矿井水通过进水管道进入涡流过滤分离器，同时向进水管道中加入污泥颗粒；

第二步，经过第一步处理后的矿井水进入涡流反应区中，在涡流反应区中反应后，通过切向进水口进入外筒中形成旋流，在外筒内经过增速升压机构的调整后再进入到污泥浓缩区；

第三步，经过第二步处理后的矿井水及颗粒物沿着外筒内壁旋转下降到污泥浓缩区，矿井水及在污泥浓缩区中冲击设置于污泥浓缩区内的反射板，反射板将矿井水及颗粒物反射到四周；

第四步，矿井水及颗粒物在第三步处理后，颗粒物在离心力和重力作用下集聚沉淀到污泥浓缩区的底部，污泥浓缩区的上部为清水，矿井水及颗粒物在第三步中经过增速升压机构的过程中，矿井水及颗粒物的旋转速度以及下行速度会增加，增加旋转速度后的颗粒物受更大离心力被甩到四周，中部为清水，中部的清水在进水管导入的水流压力的作用下通过中心升流管进入到过滤区，通过多级滤料后从中部集水排水管排出所述系统；

第四步中，浓缩区底部沉淀的污泥通过管道输送至电增稠器中，在电增稠器内处理形成高絮凝活性污泥颗粒，底部的污泥颗粒通过外部的排泥管道排出；

进行第一步时，将经过电增稠器处理后的污泥颗粒导入进水管道。

优选的，所述的增速升压机构包括螺旋节流座，所述的螺旋节流座固定在外筒的内壁，所述的螺旋节流座上开设有供水流进入的中心导流通道，所述螺旋节流座的下表面开设有圆台形凹槽，通过所述凹槽安装有螺旋节流帽，所述的螺旋节流帽表面开设有螺旋导流槽，所述的螺旋节流帽中部开设有供中心升流管伸入的通槽，中心升流管的下端穿过中心导流通道和通槽并伸出螺旋节流帽的下表面，且中心导流通道与中心升流管之间留有缝隙；

在第二步中，矿井水首先进入中心导流通道，再利用螺旋节流帽和螺旋节流座之间的间隙进入螺旋节流帽上的螺旋导流槽，矿井水经过螺旋导流槽时，由于进水口处的压力基本保持不变，而螺旋导流槽的横截面积更小，这将会使水流流速增加、水流压力增大，并且在螺旋导流槽的螺旋作用下，使水流流态变为更加有序的螺旋流体，经过这些调整后，矿井水在污泥浓缩区内呈流速更快、压力更大且更加稳定的旋流状态，从而使颗粒物受更大的离心力，这将会使绝大多数颗粒物被甩到外围，而中间的清水中几乎不含有颗粒物，从而减少中心升流管中出去的清水里的颗粒物。

增速升压机构还包括固定连接在中心升流管底端内壁的涡扇栅板，且该涡扇栅板的旋向与水流旋流方向相反，清水在通过中心升流管导出时，在涡扇栅板对污泥沉淀区内的水流进行保压。

优选的，还包括清液回流管，所述的清液回流管的一端与污泥浓缩区的上部固定并连通，所述的反射板中部开设有通孔，所述的清液回流管另一端与反射板中部的通孔连接并连通，第三步中的清水通过中心升流管导出时，清液回流管受到中心升流管下端压力的吸引会吸取污泥浓缩区上部的清水冲到反射板上，与反射板上方中央的旋流汇聚，由中心升流管排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

一、本发明通过电增稠器与污泥浓缩区管道连通，污泥浓缩区处积累的污泥会通过管道转移到电增稠器中，污泥经过电增稠器的处理后形成具有高浓度高絮凝性的污泥颗粒。同时本发明通过在电增稠器与进水管之间连接管道，使电增稠器中的污泥颗粒能够被送入进水管中，该污泥颗粒具有高浓度高絮凝性的特点，可作为下一步涡流絮凝的凝结核，可提高悬浮物絮体的沉淀速度，减少了涡流絮凝的药剂消耗；

二、本发明采用了能够调整水流压力平衡以及水流流态的增速升压机构，当压力较小、流速较慢的矿井水进入到增速升压机构中，首先进入中心导流通道，再利用螺旋节流帽和螺旋节流座之间的间隙进入螺旋节流帽上的螺旋导流槽，矿井水经过螺旋导流槽后，由于进水口处的压力基本保持不变，而螺旋导流槽的横截面积更小，这将会使水流流速增加、水流压力增大，并且在螺旋导流槽的螺旋作用下，使水流流态变为更加有序的螺旋流体，经过这些调整后，矿井水在污泥浓缩区内呈流速更快、压力更大且更加稳定的旋流状态，从而使颗粒物受更大的离心力，这将会使绝大多数颗粒物被甩到外围，而中间的清水中几乎不含有颗粒物，从而减少中心升流管中出去的清水里的颗粒物，提高工作效率和矿井水的处理效果。

综上，本发明采用电增稠和涡流反应相耦合的技术来解决矿井水处理时药剂消耗大、处理效果差的问题，同时也可以应用到一种矿井水及工业废水的去除悬浮物物净化技术领域，能扬长避短，利用电增稠过程产生的高絮凝活性的污泥颗粒，作为下一步涡流絮凝的凝结核，可提高悬浮物絮体的沉淀速度，减少了絮凝反应的药剂消耗，使得整体系统在占地面积，能源消耗、管理水平上都比先有技术有极大改善。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明在图1中a处结构放大图；

图3为本发明增速升压机构正视部分结构透视图；

图4为本发明增速升压机构俯视剖视图；

图5为本发明螺旋节流帽上表面截面图；

图6为本发明螺旋节流帽下表面截面图；

图7为本发明涡流过滤分离器分区示意图；

图8为本发明涡扇栅板安装在中心升流管处的示意图；

图9为本发明结构示意图。

图中：涡流过滤分离器1、外包围筒101、涡流反应器102、布水管103、电增稠器2、进水管道3、涡流反应区4、旋流沉淀区5、外筒6、切向进水口7、反射板8、污泥浓缩区9、升流管10、过滤区11、集水排水管12、清液回流管13、污泥回流泵14、多层布水管15、集泥斗16、直流电源17、阳极板18、阴极板19、螺旋节流座20、中心导流通道21、螺旋节流帽22、通槽23、螺旋导流槽24、涡扇栅板25。

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做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。

请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：一种矿井水电增稠涡流预处理系统，包括涡流过滤分离器1、电增稠器2以及连接涡流过滤分离器1的进水管道3，所述涡流过滤分离器1包括外包围筒101，所述的外包围筒101筒内中部固定安装有涡流反应器102，所述的涡流反应器102将所述的外包围筒101分隔为上下两个部分，涡流反应器102上方的外包围筒101中固定安装有布水管103及过滤机构；还包括插入涡流反应器102的外筒6，所述的外筒6插入涡流反应器102的一端表面设置有连通涡流反应器102的切向进水口7；还包括中心升流管10，所述的中心升流管10穿过涡流反应器102，所述的中心升流管10上端与布水管103连通，中心升流管10的下端伸入到外筒6的下部。

所述涡流反应器102的内部空间为涡流反应区4，外筒6和中心升流管10之间的环状空间为旋流沉淀区5，涡流反应器102下方的外包围筒101筒内与外筒6筒外之间的空间为污泥浓缩区9，涡流反应器102上方的外包围筒101筒内空间为过滤区11，所述的过滤区11的中部固定连接并连通有集水排水管12。

涡流过滤分离器1包括有外包围筒101，本发明的涡流过滤分离器1的外包围筒101由上部呈圆柱形的筒和下部呈倒圆台形的筒组成，内部空间通过设置其他部件被分为上述不同的功能区。涡流反应器102内壁呈锥形，锥体面积逐渐增大，矿井水水流由涡流反应器102底部涡旋而上，上升流速由大逐渐减小，形成粗大絮体的反应生成物；旋流沉淀区5主要由外筒6和中心升流管10圈定，矿井水水流经过涡流反应器102内的涡流反应区4反应后由切向进水口7进入到外筒6中，反应生成物在旋流沉淀区（5）形成稳定的旋流继续集聚；污泥浓缩区9由位于涡流反应区4下方的外包围筒101筒壁和外筒6之间的空间组成；过滤区11由位于涡流反应区4上方的外包围筒101筒壁围成，中心升流管10的下端伸入到污泥浓缩区9中，用于导出污泥浓缩区9中的清水。

所述的污泥浓缩区9的底部与所述的电增稠器2之间通过管道连接；所述的电增稠器2的中部与进水管道3之间连接有用于输送污泥颗粒的管道，且该用于输送污泥颗粒的管道上安装有用于将电增稠器2中的污泥颗粒送入进水管道3的回流泵14。

进行处理时，通过压力泵或者其他驱动装置将待处理的矿井水导入到进水管道3中，接着矿井水经过进水管道3进入到涡流过滤分离器1中；在涡流过滤分离器1中，矿井水首先会进入到涡流过滤分离器1的涡流反应区4中；经过涡流反应器102反应后的矿井水接下来会通过切向进水口7进入到外筒6中，在外筒6中呈旋流往下落，主要是利用旋流控制水流流态和流速加速矿井水中颗粒物集聚；最后经过上述处理的矿井水落入到污泥浓缩区9，在此处进行堆积沉淀，污泥沉淀后将会堆积在污泥浓缩区9底部的集泥斗16中。沉淀后，上面的清水随着液面上升以及外部进水的水压，会被压入中心升流管10中，然后经过过滤区11，经过过滤后的清水会从集水排水管12中排出所述系统，排出的水不会污染环境，也可再次进行其他方式的利用。

在本发明中，采用了电增稠器2与污泥浓缩区9管道连通，污泥浓缩区9处积累的污泥会通过管道转移到电增稠器2中，污泥经过电增稠器2的处理后形成具有高浓度高絮凝性的污泥颗粒，该污泥颗粒具有高絮凝活性特点。同时本发明通过在电增稠器2与进水管3之间连接管道，使电增稠器2中的污泥颗粒能够被送入进水管道3中，可作为下一步涡流絮凝的凝结核，可提高悬浮物絮体的沉淀速度，减少了涡流絮凝的药剂消耗；

另外，由于电增稠器2中部的污泥颗粒相比于电增稠器2底部的污泥颗粒具有颗粒粒度小的特点，更容易在矿井水中悬浮，从而更方便与矿井水中的其他颗粒接触，本发明采用电增稠器2的中部与进水管道3之间进行管道连接，在管道上安装的回流泵14的作用下，将电增稠器2中部的具有高浓度高絮凝性特点的小污泥颗粒导入到进水管道3中，与矿井水中的颗粒物能够能快的凝结，进一步提高悬浮物絮体的沉淀速度，从而使矿井水的处理更加高效。

旋流沉淀区5的下部安装有用于增加水流流速及保持水流压力的增速升压机构，所述中心升流管10的下端低于增速升压机构的下表面。

因为矿井水在旋流沉淀区5进入污泥浓缩区9这一过程中，有时水流在外筒6内的流速会不稳定，水流流速缓慢，且压力小，旋流状态不稳定、旋流速度小的水流进入到污泥浓缩区9后，颗粒物受离心力小，与清水之间区分小，这将会导致中心升流管10处导出的水中含有较多的颗粒物，降低了工作效率与工作效果，而本发明采用了能够增加水流流速、压力以及流态的增速升压机构，让水流在离开增速升压机构进入污泥浓缩区9时具有较快的流速、较高的压力以及稳定的旋流，从而使颗粒物受更大的离心力，这将会使绝大多数颗粒物被甩到外围，而中间的清水中几乎不含有颗粒物，从而减少中心升流管10中出去的清水里的颗粒物，提高工作效率和矿井水的处理效果。

进一步的，所述的增速升压机构包括螺旋节流座20，所述的螺旋节流座20固定在外筒6的内壁，所述的螺旋节流座20上开设有供水流进入的中心导流通道21，所述螺旋节流座20的下表面开设有圆台形凹槽，通过所述凹槽安装有螺旋节流帽22，所述的螺旋节流帽22表面开设有螺旋导流槽24，所述的螺旋节流帽22中部开设有供中心升流管10伸入的通槽23，中心升流管10的下端穿过中心导流通道21和通槽23并伸出螺旋节流帽22的下表面，且中心导流通道21与中心升流管10之间留有缝隙。当压力较小、流速较慢的矿井水进入到增速升压机构中，首先进入中心导流通道21，再利用螺旋节流帽22和螺旋节流座20之间的间隙进入螺旋节流帽22上的螺旋导流槽24，矿井水经过螺旋导流槽24后，由于进水管道3处的压力基本保持不变，而螺旋导流槽24的横截面积更小，这将会使水流流速增加、水流压力增大，并且在螺旋导流槽24的螺旋作用下，使水流流态变为更加有序的螺旋流体，经过这些调整后，矿井水在污泥浓缩区9内呈流速更快、压力更大且更加稳定的旋流状态，从而使颗粒物受更大的离心力，这将会使绝大多数颗粒物被甩到外围，而中间的清水中几乎不含有颗粒物，从而减少中心升流管10中出去的清水里的颗粒物，提高工作效率和矿井水的处理效果。污泥浓缩区9中间的清水通过中心升流管10进入到过滤区11。

进一步的，所述的污泥浓缩区9内还设置有反射板8，所述的反射板8呈伞状，且反射板8位于中心升流管10的正下方。矿井水水流冲击到反射板8上，反射板8呈伞状，其斜面将矿井水反弹到污泥浓缩区9的外包围筒101内壁上，避免水流直接冲击污泥浓缩区9底部积累的污泥造成污泥被扰动再次悬浮，从而避免破坏之前已经沉淀好的污泥。同时，由于反射板8在中心升流管10的正下方，使中心升流管10的水流不能够吸引到污泥浓缩区9底部的污泥，避免造成污泥浓缩区9底部沉淀污泥的扰动。

进一步的，涡流反应区4内还设置有多孔空心填料。

进一步的，还包括清液回流管13，所述的清液回流管13的一端与污泥浓缩区9的上部固定并连通，所述的反射板8中部开设有通孔，所述的清液回流管另一端与反射板8中部的通孔连接并连通；在中心升流管10导出清水时，中心升流管10管口的压力会作用在清液回流管13上，对清液回流管13内的液体进行吸引，从而污泥浓缩区9上部的一部分清水会反冲到反射板8上，这部分清水不具有旋流的特点，而从外筒6落到反射板8上的矿井水是旋流的，因此反射板8上方中央的水是呈螺旋状的，当清液回流管13内的清水与反射板8上旋流的矿井水汇聚到一起时，由中心升流管10排出。

进一步的，所述过滤区11内设置有两层布水管15，过滤区11分为两个子过滤区，每个子过滤区内均设置有布水管15。

进一步的，所述的增速升压机构还包括固定连接在中心升流管10底端内壁的涡扇栅板25，且该涡扇栅板25的旋向与水流旋流方向相反，由于进入中心升流管10内的水是反射板8正上方的水，这部分水本身呈螺旋旋流状态，而与该旋流旋向相反设置的涡扇栅板25会对该水流产生反作用力，从而使水流在通过中心升流管10导出的同时，水流压力能够尽量的保持，从而避免对污泥浓缩区9内的水流旋流速度造成较大影响，使颗粒能够更好的沿着污泥浓缩区9的内壁沉淀。

本发明还提供一种使用方法，一种矿井水电增稠涡流预处理系统的使用方法，包括以下步骤：

第一步，将待处理的矿井水通过压力泵导入进水管道3，矿井水通过进水管道3进入涡流过滤分离器1，同时向进水管道3中加入高絮凝活性的污泥颗粒；

第二步，经过第一步处理后的矿井水进入涡流反应区4中，在涡流反应区4中反应后，通过切向进水口7进入外筒6中形成旋流，在外筒6内经过增速升压机构的调整后再进入到污泥浓缩区9；

第三步，经过第二步处理后的矿井水及颗粒物沿着外筒6内壁旋转下降到污泥浓缩区9，矿井水及在污泥浓缩区9中冲击反射板8，反射板8将矿井水及颗粒物反射到四周；

第四步，矿井水及颗粒物在第三步处理后，颗粒物在离心力和重力作用下集聚沉淀到污泥浓缩区9的底部，污泥浓缩区9的上部为清水，矿井水及颗粒物在第三步中经过增速升压机构的过程中，矿井水及颗粒物的旋转速度以及下行速度会增加，增加旋转速度后的颗粒物受更大离心力被甩到四周，中部为清水，中部的清水在进水管3导入的水流压力的作用下通过中心升流管10进入到过滤区11，通过多级滤料后从中部集水排水管12排出所述系统；

第四步中，浓缩区9底部沉淀的污泥通过管道输送至电增稠器2中，在电增稠器2内处理形成高浓度高絮凝性的污泥颗粒，底部的污泥颗粒通过外部的排泥管道排出；

进行第一步时，将经过电增稠器2处理后的污泥颗粒导入进水管道3；

进一步的，所述的增速升压机构包括螺旋节流座20，所述的螺旋节流座20固定在外筒6的内壁，所述的螺旋节流座20上开设有供水流进入的中心导流通道21，所述螺旋节流座20的下表面开设有圆台形凹槽，通过所述凹槽安装有螺旋节流帽22，所述的螺旋节流帽22表面开设有螺旋导流槽24，所述的螺旋节流帽22中部开设有供中心升流管10伸入的通槽23，中心升流管10的下端穿过中心导流通道21和通槽23并伸出螺旋节流帽22的下表面，且中心导流通道21与中心升流管10之间留有缝隙；

在第二步中，矿井水首先进入中心导流通道21，再利用螺旋节流帽22和螺旋节流座20之间的间隙进入螺旋节流帽22上的螺旋导流槽24，矿井水经过螺旋导流槽24时，由于进水口3处的压力基本保持不变，而螺旋导流槽24的横截面积更小，这将会使水流流速增加、水流压力增大，并且在螺旋导流槽24的螺旋作用下，使水流流态变为更加有序的螺旋流体，经过这些调整后，矿井水在污泥浓缩区9内呈流速更快、压力更大且更加稳定的旋流状态，从而使颗粒物受更大的离心力，这将会使绝大多数颗粒物被甩到外围，而中间的清水中几乎不含有颗粒物，从而减少中心升流管10中出去的清水里的颗粒物。

增速升压机构还包括固定连接在中心升流管10底端内壁的涡扇栅板25，且该涡扇栅板25的旋向与水流旋流方向相反，清水在通过中心升流管10导出时，在涡扇栅板25对污泥沉淀区9内的水流进行保压。

进一步的，还包括清液回流管13，所述的清液回流管13的一端与污泥浓缩区9的上部固定并连通，所述的反射板8中部开设有通孔，所述的清液回流管13另一端与反射板8中部的通孔连接并连通，第三步中的清水通过中心升流管10导出时，清液回流管13受到中心升流管10下端压力的吸引会吸取污泥浓缩区9上部的清水冲到反射板8上，与反射板8上方中央的旋流汇聚，由中心升流管10排出

进一步的，导入进水管3中的污泥颗粒为电增稠器2中部的污泥颗粒。

工作原理：本发明，进行处理时，通过压力泵或者其他驱动装置将待处理的矿井水导入到进水管道3中，接着矿井水经过进水管道3进入到涡流过滤分离器1中；在涡流过滤分离器1中，矿井水首先会进入到涡流过滤分离器1的涡流反应区4中，涡流反应区4主要是在涡流反应器102，该涡流反应器102呈锥形，锥体面积逐渐增大，矿井水水流由涡流反应器102底部涡旋而上，上升流速由大逐渐减小，形成粗大絮体的反应生成物；经过涡流反应器反应后的矿井水接下来会进入到旋流沉淀区5，旋流沉淀区主要是利用旋流控制水流流态和流速提高矿井水中颗粒物的集聚程度和速度；最后经过上述处理的矿井水落入到污泥浓缩区9，在此处进行堆积沉淀，污泥沉淀后将会堆积在集泥斗16中。沉淀后，上面的清水随着液面上升以及外部进水的水压，会被压入中心升流管10中，然后逐渐经过过滤区11，经过过滤后的清水会从集水排水管12中排出所述系统，排出的水不会污染环境，也可再次进行其他方式的利用。在本发明中，采用了电增稠器2与污泥浓缩区9管道连通，污泥浓缩区9处积累的污泥会通过管道转移到电增稠器2中，污泥经过电增稠器2的处理后形成具有高浓度高絮凝性的污泥颗粒。同时本发明通过在电增稠器2与进水管道3之间连接管道，使电增稠器2中的污泥颗粒能够被送入进水管道3中，该污泥颗粒具有高浓度高絮凝性的特点，可作为下一步涡流絮凝的凝结核，可提高悬浮物絮体的沉淀速度，减少了涡流絮凝的药剂消耗；

当压力较小、流速较慢的矿井水进入到增速升压机构中，首先进入中心导流通道21，再利用螺旋节流帽22和螺旋节流座20之间的间隙进入螺旋节流帽22上的螺旋导流槽24，矿井水经过螺旋导流槽24后，由于进水口3处的压力基本保持不变，而螺旋导流槽24的横截面积更小，这将会使水流流速增加、水流压力增大，并且在螺旋导流槽24的螺旋作用下，使水流流态变为更加有序的螺旋流体，经过这些调整后，矿井水在污泥浓缩区9内呈流速更快、压力更大且更加稳定的旋流状态，从而使颗粒物受更大的离心力，这将会使绝大多数颗粒物被甩到外围，而中间的清水中几乎不含有颗粒物，从而减少中心升流管10中出去的清水里的颗粒物，提高工作效率和矿井水的处理效果。污泥浓缩区9中间的清水通过中心升流管10进入到过滤区11。

为了验证本发明的技术效果，本专利发明人进行了实验。

矿井水处理前的水质为悬浮物进水浓度306.6mg/l。矿井水处理后的水质为悬浮物出水浓度5.8mg/l。悬浮物ss的去除率达到98.11%。本发明的水处理速度达到22.5m³/m²·h。

发明人还对本发明所述预处理系统进行了调整，验证采用增速升压机构后的技术效果。发明人在保证出水水质的条件下，对进水量进行了调整。

对比方案1为将增速升压装置完全去除后的预处理系统。

对比方案2为去除涡扇栅板的预处理系统。

对比方案3为仅增加涡扇栅板除去其他增速升压装置后的预处理系统。

通过上述实验可知，通过电增稠和涡流反应相耦合的技术对矿井水处理具有良好的技术效果，矿井水悬浮物去除效果明显。

另外，本发明通过增速升压装置的设置，可显著提高水处理速度，同时降低了出水悬浮物的浓度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。