專利名稱：礦井水井下處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一水處理技術(shù)，尤其涉及一種礦井水的井下處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
根據(jù)礦井水污染物的特性， 一般劃分為常規(guī)礦井水、高礦化度礦井 水、酸性礦井水及特殊污染礦井水。煤礦中的高懸浮物、含鐵錳礦井水屬于 特殊污染物的礦井水，含鐵錳地下水在我國分布很廣，因此高懸浮物、含鐵 錳礦井水分布也很廣。目前的礦井水處理系統(tǒng)都建立在地面上，高懸浮物、 含鐵錳礦井水的處理設(shè)備仍采用傳統(tǒng)的沉淀配合錳砂過濾器，因此存在工藝 落后，效率低下，處理后的水質(zhì)不理想，占地面積大等缺點(diǎn)。更大的問題是 水的處理和回用輸送距離長，動(dòng)力設(shè)備和管道投資大，不僅維護(hù)費(fèi)用高，能 耗大，特別是隨著煤炭生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，年超千萬噸礦井水?dāng)?shù)量增多，大多 采用進(jìn)口的且價(jià)格昂貴的綜采設(shè)備，其乳化液配比一般均采用經(jīng)井下水倉簡(jiǎn) 單沉淀后的礦井水，存在懸浮物、鐵錳等污染物質(zhì)，容易造成設(shè)備腐蝕，維 修費(fèi)用昂貴且影響安全生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、高效安全的礦井水井下處 理系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的礦井水井下處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)布置在井下，包括沉淀系統(tǒng)、過 濾系統(tǒng)、阻垢系統(tǒng)、供水系統(tǒng)和自控系統(tǒng)，所述礦井水首先經(jīng)過沉淀系統(tǒng)沉 淀，再經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾，后經(jīng)阻垢系統(tǒng)阻垢后，得到可以回用的清水，所述 供水系統(tǒng)包括多臺(tái)水泵。
所述沉淀系統(tǒng)包括沉淀池，所述沉淀池包括平流區(qū)和斜板區(qū)，礦井水依 次過平流區(qū)和斜板區(qū)進(jìn)行沉淀。
所述的過濾系統(tǒng)包括初級(jí)過濾器和精過濾器，
所述精過濾器為雙濾料精過濾器，其內(nèi)部設(shè)有果殼濾料和陶粒濾料兩種 濾料。
3
所述雙濾料精過濾器高度小于3m，適用于礦井下安裝。
所述的阻垢系統(tǒng)包括阻垢儀，經(jīng)沉淀的礦井水依次經(jīng)過初級(jí)過濾器、精 過濾器、阻垢儀得到可以回用的清水。
所述的阻垢儀為電子型或永磁型的阻垢裝置。
還包括反沖洗裝置，所述反沖洗裝置用于對(duì)過濾系統(tǒng)進(jìn)行清洗。
還包括自控系統(tǒng)，所述自控系統(tǒng)，用于控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，并設(shè)有可 與外部控制中心連接的接口。
所述自控系統(tǒng)的電氣元件設(shè)有防塵、防濕和防爆的裝置。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的礦井水井下處理 系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)布置在井下，包括沉淀系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、阻垢系統(tǒng)、供水 系統(tǒng)，礦井水首先經(jīng)過沉淀系統(tǒng)沉淀，再經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾，后經(jīng)阻垢系統(tǒng)阻 垢后，得到可以回用的清水，避免了地面處理的占地、污染環(huán)境、需敷設(shè)長 距離管路等缺點(diǎn)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、高效、安全。尤其適用于煤礦礦井水 處理，特別適合于煤礦高懸浮物、含鐵錳礦井水的井下處理。


圖1為本發(fā)明礦井水的井下處理系統(tǒng)的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是針對(duì)目前礦井水處理設(shè)備都集中在地面上，占地面積大，水的 處理和回用輸送距離長的現(xiàn)狀，開發(fā)的一種礦井水井下處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)布 置在井下，包括沉淀系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、阻垢系統(tǒng)、供水系統(tǒng)，礦井水首先經(jīng) 過沉淀系統(tǒng)沉淀，再經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾，后經(jīng)阻坭系統(tǒng)阻裙后，得到可以回用 的清水，供水系統(tǒng)包括多臺(tái)水泵。
其較佳的實(shí)施方式如圖1所示，該系統(tǒng)包括沉淀池3、雙級(jí)過濾系統(tǒng)7、 8、 阻垢儀9、多臺(tái)水泵、反沖洗裝置與控制系統(tǒng)(圖中未示出)。
礦井水的原水由井下水倉1，經(jīng)提升泵2進(jìn)入沉淀池3，沉淀池3為高效復(fù)合 沉淀池，分為平流區(qū)和斜板區(qū)。原水經(jīng)過沉淀池3的平流區(qū)和斜板區(qū)，進(jìn)入中 間水池5，沉淀池中沉降的污泥經(jīng)排泥管排入淤泥池4。經(jīng)初步處理后的水， 通過計(jì)量泵6先后進(jìn)入初級(jí)過濾器7和雙濾料精過濾器8，然后經(jīng)過全自動(dòng)阻坭 儀9。最后進(jìn)入清水池12，通過供水泵11進(jìn)行回用。雙濾料精過濾器8通過反 洗泵10進(jìn)行反沖洗。
沉淀池3采用高效復(fù)合沉淀池，原水首先進(jìn)入該高效復(fù)合沉淀池的平流 區(qū)，在平流區(qū)，較大的顆粒在平流區(qū)被沉降，不易沉淀的顆粒將在斜板區(qū)沉 降。這也是高效復(fù)合沉淀池具有高效沉淀分離能力的主要原因。高效復(fù)合沉 淀池沉淀下來的污泥沉入池底下方的污泥區(qū)，然后進(jìn)入集泥管，釆用靜水壓 力排泥，排泥時(shí)間通過池底的泥位計(jì)進(jìn)行自動(dòng)控制排泥，當(dāng)泥位達(dá)到設(shè)計(jì)高
度時(shí)，控制系統(tǒng)開啟電磁閥門進(jìn)行定期排泥，將污泥排入淤泥池4。
過濾系統(tǒng)由55ym過濾器7雙濾料精過濾器8組成。(1) 55pm過濾器本 工藝采用先進(jìn)的全自動(dòng)過濾器，由一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)自動(dòng)清洗裝置。水從進(jìn)口進(jìn) 入粗濾網(wǎng)，然后由內(nèi)而外通過細(xì)濾網(wǎng)流出，過濾雜質(zhì)積聚于表面而引起壓差 的增大，粗濾網(wǎng)設(shè)計(jì)用于保護(hù)清洗裝置，免于受到大塊顆粒的破壞。(2)雙 濾料精過濾器為適應(yīng)井下狹小空間，對(duì)過濾器進(jìn)行改良，改為高度2.8m， 直徑2.4m的濾器。也可以是其它的尺寸，高度最好小于3m，該過濾器解決了 以往在地面應(yīng)用的過濾器濾層高度高，不適于在井下巷道使用的難題。只需 要較低的濾層高度，就可以達(dá)到良好的處理效果。本設(shè)計(jì)采用雙濾料，其中 上部采用比重較輕、粒徑介于1.0 2.0mm的果殼濾料，該濾料具有堅(jiān)韌性 大，耐磨抗壓、吸附能力強(qiáng)、抗油浸、不結(jié)塊、不腐爛等特點(diǎn)。濾層下部采 用全新技術(shù)生產(chǎn)的水處理專用濾料陶粒，粒徑介于1.0 2.0mm，它是高溫?zé)?結(jié)后再經(jīng)過特殊化學(xué)處理，通過電化學(xué)氧化一還原(電子轉(zhuǎn)移)(REDOX)進(jìn)行 水處理工作，能去除水中鐵錳離子，硫化物，減少礦物質(zhì)結(jié)垢(如碳酸鹽、 硝酸鹽和硫酸鹽等)，殺菌滅藻減少懸浮物等功效。
阻垢儀9為全自動(dòng)電子阻垢儀，它設(shè)計(jì)原理就是通過控制"硬度垢和污垢"兩 個(gè)方面綜合起來解決復(fù)合水垢問題。射頻發(fā)生器(圖中未示出)產(chǎn)生的高效 電能通過射頻轉(zhuǎn)換器、換能器，轉(zhuǎn)換為被處理介質(zhì)一水分子的內(nèi)能，水的活 性大大提高，滲透力、攜帶力增強(qiáng)，來達(dá)到附垢防垢的目的。
控制系統(tǒng)為自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括PLC可控制編程元件、多個(gè)液位控制器、 各種接觸器、斷路器、指示燈等，控制設(shè)備都設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)單獨(dú)控制開 關(guān)、轉(zhuǎn)化開關(guān)等部件。系統(tǒng)中所有電器具有井下防塵、防濕和防曝的功能， 完全適用于煤礦井下安全規(guī)范。
具體控制過程是
(1)沉淀池液位設(shè)定與控制①沉淀池設(shè)定四個(gè)液位，超高液位、正常
液位、中間液位、超低液位?？捎靡何蛔兯推鱽盹@示與控制?？刂迫缦鲁?br> 高液位時(shí)，停礦井提升泵2，中間液位啟動(dòng)礦井提升泵2，超低液位停計(jì)量泵
6。超高與超低液位均報(bào)警，并顯示其狀態(tài)。②沉淀池的泥位有排泥泥位、停
止排泥泥位。控制如下當(dāng)泥達(dá)到排泥泥位時(shí)，啟動(dòng)排泥管上的電磁閥，自 動(dòng)靜壓排泥，當(dāng)泥位達(dá)到停止排泥泥位時(shí)，關(guān)閉電磁閥。
(2) 過濾與反沖洗裝置的設(shè)定與控制①過濾與反沖用氣動(dòng)蝶閥控制其 切換。正常過濾時(shí)，關(guān)閉反沖進(jìn)水閥與出水閥，開過濾的進(jìn)水閥與出水閥，
啟動(dòng)計(jì)量泵6。反沖洗時(shí)，關(guān)閉礦井中提升泵2和計(jì)量泵6，關(guān)閉過濾的進(jìn)水閥 與出水閥，開啟反沖進(jìn)水閥與出水閥，反沖10min。②反沖洗的控制反沖設(shè) 定24小時(shí)內(nèi)定時(shí)反沖一次，每次10分鐘，反沖時(shí)關(guān)閉礦井中提升泵2和計(jì)量泵 6，關(guān)閉過濾進(jìn)水閥與出水閥，開啟反沖進(jìn)水閥與出水閥。啟動(dòng)反沖洗泵10。 反沖完畢，停反沖洗泵10，關(guān)閉反沖進(jìn)水閥與出水閥，啟動(dòng)過濾進(jìn)水閥與出 水閥，啟動(dòng)提升泵2與計(jì)量泵6。雙濾料精過濾罐上裝遠(yuǎn)傳壓力表，當(dāng)遠(yuǎn)傳壓 力表的壓力大于設(shè)定值，啟動(dòng)反沖洗裝置。
(3) 計(jì)量泵6的控制計(jì)量泵6設(shè)置3臺(tái)，二用一備，同時(shí)運(yùn)行2臺(tái)，三臺(tái) 計(jì)量泵輪換停止運(yùn)行，停止的時(shí)間設(shè)定為8小時(shí)。當(dāng)一臺(tái)發(fā)生故障，有故障顯 示，并報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)備用泵。三臺(tái)裝互鎖裝置，只能運(yùn)行兩臺(tái)。
(4) 反沖洗泵10的控制反沖洗泵10設(shè)置2臺(tái)， 一用一備，兩臺(tái)泵輪換 運(yùn)行，24小時(shí)輪換一次，當(dāng)一臺(tái)發(fā)生故障，有故障顯示，并報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng) 備用泵、兩臺(tái)互鎖。
(5) 清水池液位設(shè)定與控制①清水池設(shè)四個(gè)液位超高液位、正常液 位、中間液位、超低液位。控制如下超高液位時(shí)，停提升泵2和計(jì)量泵6，
中間液位時(shí)，啟動(dòng)提升泵2和計(jì)量泵6。超低液位時(shí)，停止供水泵11。②如果 有自來水補(bǔ)水系統(tǒng)，在超低液位以上30cm有補(bǔ)水液位，水位降至補(bǔ)水液位 時(shí)，啟動(dòng)自來水管上的電磁閥補(bǔ)水。供水泵11是變頻控制(所有控制分自動(dòng) 和手動(dòng)兩檔)。
本發(fā)明尤其適用于煤礦礦井水處理，按照煤礦廢棄巷道規(guī)模特性，特別適 合于煤礦高懸浮物、含鐵錳礦井水的井下處理，處理后出水的水質(zhì)可滿足綜 采設(shè)備乳化液配制用水、井下電機(jī)冷卻、井下防塵灑水及設(shè)備清洗等生產(chǎn)用 水的要求，出水濁度小于3NTU，粒度小于5iJm。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極意義(1)利用井下廢棄巷道，減少了地面 土地的占用，具有良好的環(huán)境效益。(2)礦井水處理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制采用
全自動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)以下功能①礦井水處理設(shè)備啟停控制；②設(shè)備運(yùn) 行工況監(jiān)控和設(shè)備之間運(yùn)行連鎖邏輯控制；③聲光報(bào)警等。同時(shí)，還設(shè)有手
動(dòng)配電盤以備系統(tǒng)自動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)能人為來操作各部分的工作。④無人值 守。(3)高效的沉淀系統(tǒng)高效復(fù)合沉淀池與普通斜板沉淀池相比，具有較
高的沉淀分離效果。沉淀池的排泥系統(tǒng)采用泥位計(jì)自動(dòng)控制排泥，并利用穿 孔管靜壓排泥，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、管理方便。(4)雙保障的過濾系統(tǒng)本系統(tǒng)采用
雙級(jí)過濾系統(tǒng)， 一級(jí)采用先進(jìn)的55Mm全自動(dòng)過濾器，該過濾器過濾面積較
大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作機(jī)構(gòu)可靠，清洗時(shí)所需水量極少，即使在界限壓力情況 下亦有良好的清洗效果。連續(xù)清洗時(shí)所需水量極少，使得供水不致中斷并且 不致?lián)p失很多的水。二級(jí)過濾采用改進(jìn)的雙濾料過濾器，濾料分別為果殼濾 料和陶粒濾料，過濾器充分考慮了反沖洗分級(jí)的問題，因此選用輕質(zhì)的大粒 徑果殼濾料至于上部，比重較大的、粒徑相對(duì)較小的陶粒濾料放置于下部，
使過濾器具有良好的水力條件；此外，陶粒濾料具有以下多項(xiàng)功能①能去 除水中二價(jià)鐵離子，硫化物；②減少礦物質(zhì)結(jié)垢(如碳酸鹽、硝酸鹽和硫酸 鹽等)；③殺菌滅藻減少懸浮物。(5)良好的阻垢能力該裝置的安裝可實(shí) 現(xiàn) 使水吸收光的能力提高30%; @使水中的有害細(xì)菌的死亡率達(dá)70%以
上；③使水中的鎂離子和鈣離子提前結(jié)晶，達(dá)到95%以上防垢除垢的目的。
(6)系統(tǒng)設(shè)備安全可靠本套水處理系統(tǒng)(包括設(shè)備及連接管道)，內(nèi)涂無 毒飲用水涂料，不產(chǎn)生設(shè)備對(duì)水體的二次污染，防腐性能高；此外，系統(tǒng)配 備防爆型專用電機(jī)和設(shè)備，具有高度的安全性。
本發(fā)明通過工程實(shí)踐驗(yàn)證，以北方某煤礦高懸浮物、含鐵錳礦井水為原
水，原水流量100m3/h,鐵含量0.8mg/L，錳含量0.2mg/L，懸浮物30mg/L,經(jīng)本 發(fā)明處理，運(yùn)行3小時(shí)后，出水鐵、錳含量都小于0.1mg/L，懸浮物小于 3mg/L。經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行(六個(gè)月以上)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，滿足井下綜采設(shè)備 的正常、高效安全生產(chǎn)。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局 限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕 易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種礦井水井下處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)布置在井下，包括沉淀系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、阻垢系統(tǒng)、供水系統(tǒng)，所述礦井水首先經(jīng)過沉淀系統(tǒng)沉淀，再經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾，后經(jīng)阻垢系統(tǒng)阻垢后，得到可以回用的清水，所述供水系統(tǒng)包括多臺(tái)水泵。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦井水井下處理系統(tǒng)，其特征在于，所述沉淀 系統(tǒng)包括沉淀池，所述沉淀池包括平流區(qū)和斜板區(qū)，礦井水依次過平流區(qū)和 斜板區(qū)進(jìn)行沉淀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦井水井下處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的過 濾系統(tǒng)包括初級(jí)過濾器和精過濾器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井水井下處理系統(tǒng)，其特征在于，所述精過濾 器為雙濾料精過濾器，其內(nèi)部設(shè)有果殼濾料和陶粒濾料兩種濾料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述礦井水井下處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙濾料 精過濾器高度小于3m，適用于礦井下安裝。
6、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的礦井水井下處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的阻垢 系統(tǒng)包括阻垢儀，經(jīng)沉淀的礦井水依次經(jīng)過初級(jí)過濾器、精過濾器、阻垢儀 得到可以回用的清水。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦井水井下處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的阻 垢儀為電子型或永磁型的阻坭裝置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦井水井下處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括反 沖洗裝置，所述反沖洗裝置用于對(duì)過濾系統(tǒng)進(jìn)行清洗。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦井水井下處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括自 控系統(tǒng)，所述自控系統(tǒng)，用于控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，并設(shè)有可與外部控制中 心連接的接口。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的礦井水井下處理系統(tǒng)，其特征在于，所述自控 系統(tǒng)的電氣元件設(shè)有防塵、防濕和防爆的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦井水井下處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)布置在井下，包括沉淀系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、阻垢系統(tǒng)、供水系統(tǒng)，所述礦井水首先經(jīng)過沉淀系統(tǒng)沉淀，再經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾，后經(jīng)阻垢系統(tǒng)阻垢后，得到可以回用的清水。所述沉淀系統(tǒng)包括沉淀池，沉淀池包括平流區(qū)和斜板區(qū)，礦井水依次過平流區(qū)和斜板區(qū)進(jìn)行沉淀。所述過濾系統(tǒng)包括初級(jí)過濾器、精過濾器，精過濾器為雙濾料精過濾器，其內(nèi)部設(shè)有果殼濾料和陶粒濾料兩種濾料。阻垢系統(tǒng)的阻垢儀為電子型或永磁型的阻垢裝置。還包括反沖洗裝置，用于對(duì)過濾系統(tǒng)進(jìn)行清洗。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、高效、安全。尤其適用于煤礦礦井水處理，特別適合于對(duì)煤礦高懸浮物、含鐵錳礦井水的井下處理。
文檔編號(hào)C02F9/02GK101177324SQ20061011446
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者何緒文, 先 張, 王春榮, 章立萍, 邵立南 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)