一種井下可移動式模塊化礦井水處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種井下處理礦井水的方法，包括首先將礦井水引入到井下水倉中進(jìn)行沉淀處理；對所述沉淀后的礦井水進(jìn)行固液分離處理，去除其中的微細(xì)懸浮物；對第一粗凈化水進(jìn)行油水分離處理，去除其中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水；對第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，去除其中的有機(jī)物，得到凈水。本發(fā)明另一方面提供一種井下處理礦井水的裝置，包括井下水倉，固液分離裝置，油水分離裝置，超濾裝置和控制裝置。本發(fā)明方法對礦井廢水中的各項有機(jī)物去除效果明顯，經(jīng)本發(fā)明處理后的礦井廢水各項污染物濃度均有明顯下降，去除率較高。本發(fā)明裝置和直接布置在煤礦礦井下，礦井水經(jīng)處理后直接用于井下回用，極大地節(jié)省了廢水處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用。
【專利說明】一種井下可移動式模塊化礦井水處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦廢水在井下的處理與回用，尤其涉及一種井下處理礦井水的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]煤礦井下礦井水廢水主要是由巷道揭露和采空區(qū)塌陷波及地下水源所致，其來源主要是大氣降水、地表水、斷層水、含水層水、采空區(qū)水等。煤礦井下礦井水由于沖刷煤層、受井下工作人員生活污水影響。因此，既具有生活污水的特點(diǎn)，又具有煤炭行業(yè)廢水特性的污染源，主要有以下特性:廢水中懸浮物含量高，濁度高；懸浮物粒度小、密度小、沉降性能較差；混凝效果差，混凝過程中難以形成礬花，一般需要投加混凝劑和助凝劑來改善廢水的沉降性能；含有較高的乳化油、溶解油類物質(zhì)。
[0003]煤礦礦井水處理工藝流程一般為:礦井水-調(diào)節(jié)池-提升泵-混凝沉淀反應(yīng)沉淀池-過濾-消毒-達(dá)標(biāo)排放。若需要使礦井水達(dá)到回用或飲用水用途，還需要對礦井水進(jìn)行進(jìn)一步脫除有機(jī)污染物、除鹽等深度處理。目前常用的深度處理工藝包括超濾、納濾和反滲透等技術(shù)。
[0004]目前，對于煤礦礦井水處理的主要問題是礦井水的預(yù)處理部分，主要是調(diào)節(jié)池沒有起到很好的調(diào)節(jié)作用，容積一般偏小，耐沖擊負(fù)荷能力較差。通常而言，礦井水一般會設(shè)有混凝沉淀反應(yīng)單元?；炷齽┮话悴捎镁酆下然X(PAC)、助凝劑一般采用聚丙烯酰胺(PAM)。由于礦井水中的懸浮物濃度較高，PAC和PAM等藥劑的投藥量較大，若處理流程中含有超濾、反滲透等深度處理系統(tǒng)，上述藥劑將對超濾等膜系統(tǒng)造成嚴(yán)重的堵塞，使超濾等膜系統(tǒng)的通量大幅降低，嚴(yán)重影響深度處理系統(tǒng)的運(yùn)行效果和處理效率。另外，煤礦礦井水中一般含有較高的乳化油、溶解油類物質(zhì)。普通煤礦礦井水處理系統(tǒng)并不包括除油系統(tǒng)。這使得經(jīng)過預(yù)處理后的礦井水流至后續(xù)的膜處理系統(tǒng)時，也會對膜系統(tǒng)造成嚴(yán)重的膜污染，嚴(yán)重影響過流速率。更加突出的問題是，煤礦礦井水的處理與利用的常規(guī)方法往往是將井下礦井水提升至地面進(jìn)行處理后，部分在地面利用或外排，部分再返回到井下利用，存在的主要問題除提升費(fèi)用較高，需要較大的占地面積，還存在施工難度和工程量大、相應(yīng)管路鋪設(shè)費(fèi)用高等缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對現(xiàn)有煤礦礦井水的含油、含油懸浮物高，礦井水處理技術(shù)中存在的投藥量高、無除油措施、處理費(fèi)用高等問題，提供了一種井下處理礦井水的方法和裝置，應(yīng)用本發(fā)明的處理方法和裝置處理礦井水，簡單便捷，不添加化學(xué)藥劑，處理后的礦井水可直接用于井下回用，極大地節(jié)省了廢水處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用。
[0006]本發(fā)明一方面提供一種井下處理礦井水的方法，包括:
[0007]將礦井水引入到礦井中的由廢棄巷道改造成的井下水倉中進(jìn)行沉淀處理，去除礦井水中的大顆粒固體物質(zhì)，得到粗水；
[0008]通過對所述粗水進(jìn)行固液分離處理，去除礦井水中的微細(xì)懸浮物，得到第一粗凈化水；
[0009]通過對所述第一粗凈化水進(jìn)行油水分離處理，去除第一粗凈化水中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水；
[0010]通過對所述第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，去除第二粗凈化水中的有機(jī)物，得到凈水；
[0011]其中，所述固液分離處理是對礦井水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)過濾處理。
[0012]其中，所述沉淀處理是將礦井水引入到礦井中的由廢棄巷道改造成的井下水倉中進(jìn)行沉淀處理，去除礦井水中的大顆粒固體物質(zhì)，得到粗水。
[0013]在沉淀處理中，待處理的礦井水經(jīng)過一段時間的預(yù)沉淀，粗水中的SS顆粒物質(zhì)被沉淀下來，極大地減輕了后續(xù)處理單元的處理負(fù)荷。
[0014]特別是，所述沉淀處理的水力停留時間為5_30h，優(yōu)選為10h。
[0015]其中，旋轉(zhuǎn)過濾處理包括:
[0016]沉淀處理后的粗水從上向下流動時，其下方的旋轉(zhuǎn)式過濾器將礦井水中的微細(xì)懸浮物截留并收集去除了所述微細(xì)懸浮物的粗凈化水；
[0017]所述旋轉(zhuǎn)式過濾器通過旋轉(zhuǎn)將截留的所述微細(xì)懸浮物與其分離。
[0018]其中，所述旋轉(zhuǎn)式過濾器包括:
[0019]用于收集去除了微細(xì)懸浮物的粗凈化水的轉(zhuǎn)筒式集水器；
[0020]連接所述轉(zhuǎn)筒式集水器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；
[0021]其中，轉(zhuǎn)筒式集水器的筒壁上密集分布可截留所述微細(xì)懸浮物的多個孔道，其每個孔道的出口尺寸小于其入口尺寸。
[0022]特別是，所述孔道優(yōu)選為圓錐形孔道。
[0023]尤其是，所述孔道其入口的孔徑為2_5mm，其出口的孔徑為0.5_lmm。
[0024]特別是，所述孔道入口的孔徑優(yōu)選為3mm，出口的孔徑優(yōu)選為1mm。
[0025]經(jīng)過沉淀處理的礦井水從上向下流動時，流經(jīng)其下方的旋轉(zhuǎn)式過濾器，礦井水中直徑大于3_的SS直接被筒壁上的孔道截留，直徑< 3_的懸浮物進(jìn)入到孔道內(nèi)，而因?yàn)榭椎赖某隹诙酥睆捷^小，直徑> Imm的懸浮物也被留在孔道內(nèi)，不會進(jìn)入到下一步的處理中，與普通等直徑濾孔相比，圓錐型孔道可使SS(懸浮顆粒)在孔道內(nèi)最大限度地聚集；之后旋轉(zhuǎn)過濾器經(jīng)過旋轉(zhuǎn)，通過離心力和重力的作用將孔道內(nèi)截留的部分微細(xì)懸浮物與其分離，而過濾后得到的第一粗凈化水經(jīng)由轉(zhuǎn)筒式集水器收集，進(jìn)入下一處理步驟。
[0026]其中，所述井下處理礦井水的方法還包括，對所述旋轉(zhuǎn)過濾器進(jìn)行反洗處理，通過高壓水反沖洗將旋轉(zhuǎn)過濾器內(nèi)殘留的微細(xì)懸浮物去除。
[0027]特別是，當(dāng)過濾通量減小25-35%左右時,開啟反洗。
[0028]其中，所述油水分離處理是通過納米陶系膜對所述第一粗凈化水進(jìn)行過濾處理，去除其中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水。
[0029]特別是，所述納米陶瓷膜由高純的a-Al203材料在800-1200°C高溫下真空燒結(jié)而成，孔徑為10nm-2.0 μ m。
[0030]尤其是，所述納米陶瓷膜的平均跨膜壓力為l_5bar，過濾孔徑為0.05 μ m,平均膜通量為 100-150L/m2/h。
[0031]煤礦井下采掘作業(yè)過程中，采掘機(jī)液壓支架需要使用并排放大量的冷卻液。這些冷卻液最終排入礦井水中，含有大量溶解油和乳化油。溶解油完全溶解于水中，乳化油在水中呈乳狀液。常規(guī)的物理、化學(xué)和物理化學(xué)方法均難以將上述溶解油和乳化油去除。陶瓷膜具有分離效率高、效果穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、膜再生性能好、分離過程簡單、膜使用壽命長等眾多優(yōu)勢；納米陶瓷的產(chǎn)生，可以改善陶瓷材料的脆性問題，使陶瓷具有像金屬似柔韌性和可加工性，納米級氧化鋁粉體粒徑小，表面原子比例高，具有獨(dú)特的體積效應(yīng)、表面效應(yīng)，是開發(fā)新一代高強(qiáng)度，高韌性，多功能陶瓷的理想原料。因此，本發(fā)明采用納米陶瓷膜對溶解油和乳化油進(jìn)行處理。
[0032]其中，所述井下處理礦井水的方法還包括，對所述納米陶瓷膜進(jìn)行反洗處理，通過高壓水反沖洗將納米陶瓷膜上的溶解油和乳化油去除。
[0033]特別是，當(dāng)膜通量減小25-35%左右時，開啟反洗。
[0034]其中，所述超濾處理是通過管式膜組件對所述第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，去除其中的有機(jī)物，得到凈水。
[0035]特別是，所述管式膜的材質(zhì)為高分子材料。
[0036]尤其是，所述管式膜優(yōu)選為平板管式膜，所述管式膜的材質(zhì)優(yōu)選為聚偏氟乙烯。
[0037]特別是，所述管式膜的截留分子量為1.5Χ105μ，運(yùn)行壓力為0.1-0.16MPa。
[0038]經(jīng)超濾深度處理系統(tǒng)處理后，礦井水中DOC的去除率在40-60%之間，UV254的去除率在30-50%，表明礦井水中小于1000 μ的小分子量有機(jī)物的絕大部分被去除。
[0039]其中，所述井下處理礦井水的方法還包括，對所述管式膜組件進(jìn)行反洗處理，通過高壓水反沖洗將管式膜組件上的有機(jī)物去除。
[0040]特別是，當(dāng)膜通量減小35-45%左右時，開啟反洗。
[0041]本發(fā)明另一方面提供一種井下處理礦井水的裝置，包括:
[0042]井下水倉，由礦井中的廢棄巷道改造而成，用于對礦井水進(jìn)行沉淀處理，去除礦井水中的大顆粒固體物質(zhì)，得到粗水；
[0043]固液分離裝置，用于對所述粗水進(jìn)行固液分離處理，去除礦井水中的微細(xì)懸浮物，得到第一粗凈化水；
[0044]油水分離裝置，用于對第一粗凈化水進(jìn)行油水分離處理，去除其中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水；
[0045]超濾裝置，用于對第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，去除第二粗凈化水中的有機(jī)物，得到凈水；
[0046]其中，所述固液分離裝置為旋轉(zhuǎn)過濾器。
[0047]其中，所述井下水倉預(yù)處理系統(tǒng)是由井下廢棄巷道改造而成，用于貯存所述礦井水，并對所述礦井水進(jìn)行沉淀處理，得到粗水。
[0048]煤礦井下有很多廢棄的巷道，數(shù)量多，體積大。因此，本發(fā)明利用井下廢棄巷道，稍作改造為貯水的井下水倉。
[0049]在井下水倉內(nèi)，待處理的礦井水經(jīng)過一段時間的沉淀，水中的SS顆粒物質(zhì)被沉淀下來，極大地減輕了后續(xù)處理單元的處理負(fù)荷。
[0050]其中，所述旋轉(zhuǎn)過濾器包括:
[0051]用于收集去除了微細(xì)懸浮物的粗凈化水的轉(zhuǎn)筒式集水器；
[0052]連接所述轉(zhuǎn)筒式集水器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；
[0053]其中，轉(zhuǎn)筒式集水器的筒壁上密集分布可截留所述微細(xì)懸浮物的多個孔道，其每個孔道的出口尺寸小于其入口尺寸。
[0054]特別是，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置位于所述轉(zhuǎn)筒式集水器的中心，其一端與電機(jī)相連，由電機(jī)驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置進(jìn)而帶動轉(zhuǎn)筒式集水器旋轉(zhuǎn)。
[0055]尤其是，所述轉(zhuǎn)筒式集水器的一端封閉，其中心與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置鏈接，另一端敞開，用于使收集的所述粗凈化水流出所述集水器。
[0056]特別是，所述孔道優(yōu)選為圓錐形孔道。
[0057]尤其是，所述孔道其入口的孔徑為2-5mm，其出口的孔徑為0.5_lmm。
[0058]特別是，所述孔道入口的孔徑優(yōu)選為3mm，出口的孔徑優(yōu)選為1mm。
[0059]經(jīng)過沉淀處理的礦井水從上向下流動時，流經(jīng)其下方的旋轉(zhuǎn)式過濾器，礦井水中直徑大于3_的SS直接被筒壁上的孔道截留，直徑< 3_的懸浮物進(jìn)入到孔道內(nèi)，而因?yàn)榭椎赖某隹诙酥睆捷^小，直徑> Imm的懸浮物也被留在孔道內(nèi)，不會進(jìn)入到下一步的處理中，與普通等直徑濾孔相比，圓錐型孔道可使SS(懸浮顆粒)在孔道內(nèi)最大限度地聚集；之后旋轉(zhuǎn)過濾器經(jīng)過旋轉(zhuǎn)，通過離心力和重力的作用將孔道內(nèi)截留的部分微細(xì)懸浮物與其分離，而過濾后得到的第一粗凈化水經(jīng)由轉(zhuǎn)筒式集水器收集，進(jìn)入下一處理裝置。
[0060]其中，所述井下處理礦井水的裝置還包括固液分離反洗裝置。
[0061]特別是，所述過濾反洗裝置包括反洗水儲水罐、反洗泵和噴嘴。
[0062]尤其是，所述反洗泵的進(jìn)口通過管道與所述反洗水儲水罐相連，所述反洗泵的出口通過管道與所述噴嘴相連。所述過濾器反洗裝置位于所述過濾裝置的上方，反洗水儲水罐內(nèi)的反洗水經(jīng)由反洗泵通過噴嘴噴出，對過濾裝置進(jìn)行反沖洗。
[0063]特別是，當(dāng)過濾系統(tǒng)的膜通量降低30%左右時，開啟反洗裝置對過濾裝置進(jìn)行反沖洗。
[0064]其中，所述油水分離裝置為納米陶瓷膜組件
[0065]特別是，所述納米陶瓷膜由高純的a-Al203材料在800-1200°C高溫下真空燒結(jié)而成，孔徑為10nm-2.0 μ m。
[0066]尤其是，所述納米陶瓷膜的平均跨膜壓力為l_5bar，過濾孔徑為0.05μπι，平均膜通量為 100-150L/m2/h。
[0067]煤礦井下采掘作業(yè)過程中，采掘機(jī)液壓支架需要使用并排放大量的冷卻液。這些冷卻液最終排入礦井水中，含有大量溶解油和乳化油。溶解油完全溶解于水中，乳化油在水中呈乳狀液。常規(guī)的物理、化學(xué)和物理化學(xué)方法均難以將上述溶解油和乳化油去除。陶瓷膜具有分離效率高、效果穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、膜再生性能好、分離過程簡單、膜使用壽命長等眾多優(yōu)勢；納米陶瓷的產(chǎn)生，可以改善陶瓷材料的脆性問題，使陶瓷具有像金屬似柔韌性和可加工性，納米級氧化鋁粉體粒徑小，表面原子比例高，具有獨(dú)特的體積效應(yīng)、表面效應(yīng)，是開發(fā)新一代高強(qiáng)度，高韌性，多功能陶瓷的理想原料。因此，本發(fā)明采用以納米陶瓷管為主要過濾單元的納米陶瓷膜除油系統(tǒng)對溶解油和乳化油進(jìn)行處理。
[0068]其中，所述井下處理礦井水的裝置還包括油水分離反洗裝置。
[0069]特別是，所述油水分離反洗裝置包括反洗水儲水罐、反洗泵和噴嘴。
[0070]尤其是，所述反洗泵的進(jìn)口通過管道與所述反洗水儲水罐相連，所述反洗泵的出口通過管道與所述噴嘴相連。所述反洗裝置位于所述油水分離裝置的上方，反洗水儲水罐內(nèi)的反洗水經(jīng)由反洗泵通過噴嘴噴出，對油水分離裝置進(jìn)行反沖洗，將富集在陶瓷膜表面的含油污染物經(jīng)反洗去除。
[0071]特別是，當(dāng)除油系統(tǒng)的膜通量降低30%左右時，開啟反洗裝置對油水分離裝置進(jìn)行反沖洗。
[0072]其中，所述超濾裝置為管式膜組件。
[0073]特別是，所述管式膜的材質(zhì)為高分子材料。
[0074]尤其是，所述超濾裝置的膜組件優(yōu)選為平板管式膜，所述管式膜的材質(zhì)優(yōu)選為聚偏氟乙烯。
[0075]特別是，所述管式膜的截留分子量為1.5Χ105μ，運(yùn)行壓力為0.1-0.16MPa。
[0076]經(jīng)超濾裝置處理后，礦井水中DOC的去除率在40-60%之間，UV254的去除率在30-50%，表明礦井水中小于1000 μ的小分子量有機(jī)物的絕大部分被去除。
[0077]其中，所述井下處理礦井水的裝置還包括超濾反洗裝置。
[0078]特別是，所述超濾反洗裝置包括反洗水儲水罐、反洗泵和噴嘴。
[0079]尤其是，所述反洗泵的進(jìn)口通過管道與所述反洗水儲水罐相連，所述反洗泵的出口通過管道與所述噴嘴相連。所述過濾反洗裝置位于所述過濾裝置的上方，反洗水儲水罐內(nèi)的反洗水經(jīng)由反洗泵再通過噴嘴噴出，對超濾裝置進(jìn)行反沖洗。
[0080]特別是，當(dāng)超濾系統(tǒng)的膜通量降低30%左右時，開啟反洗裝置對超濾裝置進(jìn)行反沖洗。
[0081 ] 其中，所述井下處理礦井水的裝置還包括控制裝置。
[0082]特別是，所述控制裝置為防爆PLC控制裝置。
[0083]尤其是，所述控制裝置與上述各裝置相連，自動控制整個裝置安全正常的運(yùn)行。
[0084]特別是，所述控制裝置的電氣元件設(shè)有防塵、防濕和防爆裝置，保證裝置能安全用于煤礦井下。
[0085]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益技術(shù)效果如下:
[0086]1、本發(fā)明井下處理礦井水的方法和裝置通過井下水倉對待處理的礦井水首先進(jìn)行沉淀處理，將水中的SS顆粒物質(zhì)沉淀下來，極大地減輕了后續(xù)處理的處理負(fù)荷。
[0087]2、本發(fā)明井下處理礦井水的方法和裝置采用旋轉(zhuǎn)過濾對礦井水進(jìn)行固液分離處理，不僅可以最大限度的截留礦井水中的微細(xì)懸浮物，而且在旋轉(zhuǎn)過濾器在旋轉(zhuǎn)的過程中，通過離心力和重力將截留的微細(xì)懸浮物去除，在過濾的同時增大了過濾器的過濾通量，延長了過濾器的反洗周期和使用壽命。
[0088]3、本發(fā)明井下處理礦井水的方法和裝置采用納米陶瓷膜去除礦井水中的乳化油和溶解油，常規(guī)的物理、化學(xué)和物理化學(xué)方法均難以將上述溶解油和乳化油去除，陶瓷膜分離效率高、效果穩(wěn)定，可以很好的將其去除，避免了后續(xù)處理的膜污染和膜堵塞問題。
[0089]4、本發(fā)明井下處理礦井水的方法對礦井廢水中的各項有機(jī)物去除效果明顯，處理后的礦井廢水各項污染物濃度均有明顯下降，懸浮物(SS)去除率可達(dá)89-92.2%，濁度去除率可達(dá)94.3-96.6 %，油類去除率可達(dá)94.8-95.8 %，DOC去除率可達(dá)93.5-94.9 %，UV254去除率可達(dá)92.3-94.7%，去除率較高。
[0090]5、本發(fā)明井下處理礦井水的方法和裝置在整個處理過程中，不添加PAC和PAM等化學(xué)藥劑，在處理的過程中，不增加水中的污染并且不增加處理壓力。
[0091]6、本發(fā)明井下處理礦井水的裝置首先是一個有機(jī)整體，為本發(fā)明首次提出。但各個裝置都是獨(dú)立的，可實(shí)現(xiàn)自由拆卸、移動方便，極大地便于井下使用。
[0092]7、本發(fā)明井下處理礦井水的裝置在礦井井下環(huán)境下使用，所用電氣元器件均采用隔爆安全型，保證井下工作條件下的安全使用。
[0093]8、本發(fā)明井下處理礦井水的裝置直接布置在煤礦礦井下，礦井水經(jīng)處理后直接用于井下回用，極大地節(jié)省了廢水處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0094]圖1是本發(fā)明井下處理礦井水的方法流程圖；
[0095]圖2是本發(fā)明井下處理礦井水的裝置示意圖；
[0096]圖3是本發(fā)明井下處理礦井水的裝置的旋轉(zhuǎn)過濾器的主視圖；
[0097]圖4是本發(fā)明井下處理礦井水的裝置的旋轉(zhuǎn)過濾器的左視圖；
[0098]圖5是本發(fā)明井下處理礦井水的裝置的旋轉(zhuǎn)過濾器的側(cè)面剖視圖；
[0099]圖6是圖5中A的局部放大圖；
[0100]附圖標(biāo)記說明:1、井下水倉；2、固液分離裝置；3、油水分離裝置；4、超濾裝置；5、控制裝置；21、轉(zhuǎn)筒式集水器；22、過濾反洗裝置；23、筒壁；24、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；25、孔道；26、儲水罐；27、反洗泵；28、噴嘴31、油水分離反洗裝置；32、儲水罐；33、反洗泵；41、超濾反洗裝置；42、儲水罐；43、反洗泵。

【具體實(shí)施方式】
[0101]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的井下處理礦井水的方法做進(jìn)一步說明:
[0102]實(shí)施例1
[0103]實(shí)驗(yàn)用水取自中國神華神東寸一礦井下礦井水中試工程，處理水量為12t/d。進(jìn)水的各污染物濃度為:懸浮物(SS)值70mg/L，濁度值5.65NTU,油類值15.3mg/L, DOC值6.72mg/L, UV254 值 0.ΟθαιΓ1。
[0104]首先，將待處理廢水引入井下水倉進(jìn)行沉淀處理，去除其中的大顆粒固體物質(zhì)，得到粗水，其中沉淀處理的水力停留時間為1h。
[0105]對沉淀處理后的粗水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)過濾處理，經(jīng)過沉淀處理的礦井水在從上向下流入旋轉(zhuǎn)過濾器，其中的微細(xì)懸浮物被截留，得到第一粗凈化水。當(dāng)旋轉(zhuǎn)過濾器的過濾通量降低了 25%時，開啟噴嘴式高壓水反沖洗系統(tǒng)對旋轉(zhuǎn)過濾器進(jìn)行反洗。
[0106]對第一粗凈化水進(jìn)行油水分離處理，將第一粗凈化水通過納米陶瓷膜組件，去除其中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水。其中，納米陶瓷膜的平均跨膜壓力為4bar，過濾孔徑尺寸為0.05 μ m，平均膜通量為140L/m2/h。當(dāng)納米陶瓷膜的膜通量降低了 25%時，開啟噴嘴式高壓水反沖洗系統(tǒng)對納米陶瓷膜組件進(jìn)行反洗。
[0107]對第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，將第二粗凈化水通過平板管式膜組件，去除其中的難溶解有機(jī)物，得到凈水。其中，平板管式膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯(PVDF)，截留分子量為1.5Χ105μ。當(dāng)超濾膜通量降低45%時，即開啟超濾反洗系統(tǒng)對廢水進(jìn)行反洗，去除絕大部分小于1000 μ的小分子量微污染有機(jī)物，得到凈水。其中，超濾膜的運(yùn)行壓力為0.15MPa，反洗周期為125min，反洗時間為65s。
[0108]最終，經(jīng)處理凈化后的凈水各項濃度值為:懸浮物(SS) 7mg/L,濁度0.32NTU,油類0.8mg/L，D0C0.35mg/L, UV2540.ΟΟδαιΓ1 ;去除率分別為:懸浮物(SS) 90%，濁度 94.3%，油類94.8%,D0C94.8%,UV25494.4%。從數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)本發(fā)明方法處理后的礦井廢水各項污染物濃度均有明顯下降，去除率較高，處理后的凈水可回用于井下液壓支架冷卻液用水、井下降塵用水和井下消防用水等多種用途。
[0109]實(shí)施例2
[0110]實(shí)驗(yàn)用水取自中國神華神東寸一礦井下礦井水中試工程，處理水量為12t/d。進(jìn)水的各污染物濃度值為:懸浮物(SS) 100mg/L,濁度12.1NTU,油類18.7mg/L, D0C7.63mg/L,UV2540.1Ocm 1O
[0111]首先，將待處理廢水引入井下水倉進(jìn)行沉淀處理，去除其中的大顆粒固體物質(zhì)，得到粗水，其中沉淀處理的水力停留時間為15h。
[0112]對沉淀處理后的粗水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)過濾處理，經(jīng)過沉淀處理的礦井水在從上向下流入旋轉(zhuǎn)過濾器，其中的微細(xì)懸浮物被截留，得到第一粗凈化水。當(dāng)旋轉(zhuǎn)過濾器的過濾通量降低了 35%時，開啟噴嘴式高壓水反沖洗系統(tǒng)對旋轉(zhuǎn)過濾器進(jìn)行反洗。
[0113]對第一粗凈化水進(jìn)行油水分離處理，將第一粗凈化水通過納米陶瓷膜組件，去除其中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水。其中，納米陶瓷膜的平均跨膜壓力為lbar，過濾孔徑尺寸為0.05 μ m，平均膜通量為100L/m2/h。當(dāng)納米陶瓷膜的膜通量降低了 35%時，開啟噴嘴式高壓水反沖洗系統(tǒng)對納米陶瓷膜組件進(jìn)行反洗。
[0114]對第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，將第二粗凈化水通過平板管式膜組件，去除其中的難溶解有機(jī)物，得到凈水。其中，平板管式膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯(PVDF)，截留分子量為1.5Χ105μ。當(dāng)超濾膜通量降低40%時，即開啟超濾反洗系統(tǒng)對廢水進(jìn)行反洗，去除絕大部分小于1000 μ的小分子量微污染有機(jī)物，得到凈水。其中，超濾膜的運(yùn)行壓力為0.1OMPa,反洗周期為IlOmin,反洗時間為50s。
[0115]最終，經(jīng)處理凈化后的凈水各項濃度值為:懸浮物(SS) 9mg/L,濁度0.42NTU,油類0.85mg/L, D0C0.39mg/L, UV2540.007cm_1 ;去除率分別為:懸浮物(SS) 91%，濁度 96.5%，油類95.5%，D0C94.9%, UV2549 3%。從數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)本發(fā)明方法處理后的凈水各項污染物濃度均有明顯下降，去除率較高，處理后的礦井廢水可回用于井下液壓支架冷卻液用水、井下降塵用水和井下消防用水等多種用途。
[0116]實(shí)施例3
[0117]實(shí)驗(yàn)用水取自中國神華神東寸一礦井下礦井水中試工程，處理水量為12t/d。進(jìn)水的各污染物濃度值為:懸浮物(SS) 110.2mg/L,濁度10.5NTU,油類20.3mg/L,D0C7.89mg/L,UV2540.11 cm 1 ο
[0118]首先，將待處理廢水引入井下水倉進(jìn)行沉淀處理，去除其中的大顆粒固體物質(zhì)，得到粗水，其中沉淀處理的水力停留時間為20h。
[0119]對沉淀處理后的礦井水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)過濾處理，經(jīng)過沉淀處理的礦井水在從上向下流入旋轉(zhuǎn)過濾器，其中的微細(xì)懸浮物被截留，得到第一粗凈化水。當(dāng)旋轉(zhuǎn)過濾器的過濾通量降低了 30%時，開啟噴嘴式高壓水反沖洗系統(tǒng)對旋轉(zhuǎn)過濾器進(jìn)行反洗。
[0120]對第一粗凈化水進(jìn)行油水分離處理，將第一粗凈化水通過納米陶瓷膜組件，去除其中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水。其中，納米陶瓷膜的平均跨膜壓力為3bar，過濾孔徑尺寸為0.05 μ m，平均膜通量為120L/m2/h。當(dāng)納米陶瓷膜的膜通量降低了 30%時，開啟噴嘴式高壓水反沖洗系統(tǒng)對納米陶瓷膜組件進(jìn)行反洗。
[0121]對第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，將第二粗凈化水通過平板管式膜組件，去除其中的難溶解有機(jī)物，得到凈水。其中，平板管式膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯(PVDF)，截留分子量為1.5Χ105μ。當(dāng)超濾膜通量降低40%時，即開啟超濾反洗系統(tǒng)對廢水進(jìn)行反洗，去除絕大部分小于1000 μ的小分子量微污染有機(jī)物，得到凈水。其中，超濾膜的運(yùn)行壓力為0.12MPa，反洗周期為120min，反洗時間為60s。
[0122]最終，經(jīng)處理凈化后的礦井水各項濃度值為:懸浮物(SS) 9.3mg/L,濁度0.39NTU，油類 0.90mg/L，D0C0.42mg/L, UV2540.008cm_1 ;去除率分別為:懸浮物(SS)91.6%，濁度96.3 %，油類95.6 %，D0C94.7 %，UV25492.3 %。從數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)本發(fā)明方法處理后的礦井廢水各項污染物濃度均有明顯下降，去除率較高，處理后的凈水可回用于井下液壓支架冷卻液用水、井下降塵用水和井下消防用水等多種用途。
[0123]實(shí)施例4
[0124]實(shí)驗(yàn)用水取自中國神華神東寸一礦井下礦井水中試工程，處理水量為12t/d。進(jìn)水的各污染物濃度值為:懸浮物(SS) 46.5mg/L，濁度13.1NTU，油類10.lmg/L, D0C5.86mg/L,UV2540.12cm 1O
[0125]首先，將待處理廢水引入井下水倉進(jìn)行沉淀處理，去除其中的大顆粒固體物質(zhì)，得到粗水，其中沉淀處理的水力停留時間為30h。
[0126]對沉淀處理后的粗水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)過濾處理，經(jīng)過沉淀處理的礦井水在從上向下流入旋轉(zhuǎn)過濾器，其中的微細(xì)懸浮物被截留，得到第一粗凈化水。當(dāng)旋轉(zhuǎn)過濾器的過濾通量降低了 32%時，開啟噴嘴式高壓水反沖洗系統(tǒng)對旋轉(zhuǎn)過濾器進(jìn)行反洗。
[0127]對第一粗凈化水進(jìn)行油水分離處理，將第一粗凈化水通過納米陶瓷膜組件，去除其中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水。其中，納米陶瓷膜子的平均跨膜壓力為5bar，過濾孔徑尺寸為0.05 μ m，平均膜通量為150L/m2/h。當(dāng)納米陶瓷膜的膜通量降低了 32%時，開啟噴嘴式高壓水反沖洗系統(tǒng)對納米陶瓷膜組件進(jìn)行反洗。
[0128]對第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，將第二粗凈化水通過平板管式膜組件，去除其中的難溶解有機(jī)物，得到凈水。其中，平板管式膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯(PVDF)，截留分子量為1.5Χ105μ。當(dāng)超濾膜通量降低43%時，即開啟超濾反洗系統(tǒng)對廢水進(jìn)行反洗，去除絕大部分小于1000 μ的小分子量微污染有機(jī)物，得到凈水。其中，超濾膜的運(yùn)行壓力為0.16MPa，反洗周期為130min，反洗時間為70s。
[0129]最終，經(jīng)處理凈化后的礦井水各項濃度值為:懸浮物(SS) 5.lmg/L,濁度0.47NTU，油類 0.45mg/L, D0C0.30mg/L, UV2540.009cm_1 ;去除率分別為:懸浮物(SS) 89 %，濁度96.4 %，油類95.5 %，D0C94.9 %，UV25492.5 %。從數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)本發(fā)明方法處理后的礦井廢水各項污染物濃度均有明顯下降，去除率較高，處理后的礦井廢水可回用于井下液壓支架冷卻液用水、井下降塵用水和井下消防用水等多種用途。
[0130]實(shí)施例5
[0131]實(shí)驗(yàn)用水取自中國神華神東寸一礦井下礦井水中試工程，處理水量為12t/d。進(jìn)水的各污染物濃度值為:懸浮物(SS) 125.2mg/L,濁度8.9NTU,油類22.8mg/L, D0C8.29mg/L,UV2540.15cm 1O
[0132]首先，將待處理廢水弓I入井下水倉進(jìn)行沉淀處理，去除其中的大顆粒固體物質(zhì)。得到粗水，其中沉淀處理的水力停留時間為5h。
[0133]對沉淀處理后的礦井水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)過濾處理，經(jīng)過沉淀處理的礦井水在從上向下流入旋轉(zhuǎn)過濾器，其中的微細(xì)懸浮物被截留，得到第一粗凈化水。當(dāng)旋轉(zhuǎn)過濾器的過濾通量降低了 28%時，開啟噴嘴式高壓水反沖洗系統(tǒng)對旋轉(zhuǎn)過濾器進(jìn)行反洗。
[0134]對第一粗凈化水進(jìn)行油水分離處理，將第一粗凈化水通過納米陶瓷膜組件，去除其中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水。其中，納米陶瓷膜的平均跨膜壓力為2bar，過濾孔徑尺寸為0.05 μ m，平均膜通量為130L/m2/h。當(dāng)納米陶瓷膜的膜通量降低了 28%時，開啟噴嘴式高壓水反沖洗系統(tǒng)對納米陶瓷膜組件進(jìn)行反洗。
[0135]對第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，將第二粗凈化水通過平板管式膜組件，去除其中的難溶解有機(jī)物，得到凈水。其中，平板管式膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯(PVDF)，截留分子量為
1.5Χ105μ。當(dāng)超濾膜通量降低38%時，即開啟超濾反洗系統(tǒng)對廢水進(jìn)行反洗，去除絕大部分小于1000 μ的小分子量微污染有機(jī)物，得到凈水。其中，超濾膜的運(yùn)行壓力為0.13MPa，反洗周期為115min，反洗時間為55s。
[0136]最終，經(jīng)處理凈化后的礦井水各項濃度值為:懸浮物(SS) 9.8mg/L,濁度0.3NTU，油類 0.95mg/L，D0C0.54mg/L, UV2540.008cm_1 ;去除率分別為:懸浮物(SS)92.2%，濁度96.6 %，油類95.8 %，D0C93.5 %，UV25494.7 %。從數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)本發(fā)明方法處理后的礦井廢水各項污染物濃度均有明顯下降，去除率較高，處理后的礦井廢水可回用于井下液壓支架冷卻液用水、井下降塵用水和井下消防用水等多種用途。
[0137]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的井下處理礦井水的裝置做進(jìn)一步說明:
[0138]如圖2所示，本發(fā)明井下處理礦井水的裝置，包括井下水倉1，固液分離裝置2，油水分離裝置3，超濾裝置4和控制裝置5。
[0139]井下水倉I由井下廢棄巷道改造而成，用于貯存所述礦井水，并對所述礦井水進(jìn)行沉淀處理，去除礦井水中的大顆粒固體物質(zhì)，得到粗水。
[0140]如圖3-圖6所示，固液分離裝置2為旋轉(zhuǎn)過濾器，包括:用于收集去除了微細(xì)懸浮物的粗凈化水的轉(zhuǎn)筒式集水器21和連接所述轉(zhuǎn)筒式集水器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置22 ;轉(zhuǎn)筒式集水器的筒壁23上密集分布可截留所述微細(xì)懸浮物的多個孔道25，其每個孔道的出口尺寸小于其入口尺寸。
[0141]孔道25優(yōu)選為圓錐形孔道，孔道入口的孔徑為2-5mm，其出口的孔徑為0.5_lmm。本發(fā)明中井下處理礦井水的裝置的孔道入口的孔徑為3mm，出口的孔徑為1mm。
[0142]過濾反洗裝置22位于過濾裝置的上方，包括反洗水儲水罐26、反洗泵27和噴嘴28，反洗泵27的進(jìn)口通過管道與反洗水儲水罐26相連，反洗泵27的出口通過管道與噴嘴28相連。
[0143]油水分離裝置3為納米陶瓷膜組件，納米陶瓷膜由高純的a-Al203材料在800-1200°C高溫下真空燒結(jié)而成，孔徑為10nm-2.0ym。本發(fā)明實(shí)施例中所用的納米陶瓷膜是由高純的a-Al203材料在1000°C高溫下真空燒結(jié)而成，孔徑為0.5 μ m。
[0144]本發(fā)明的裝置還包括油水分離反洗裝置31，位于油水分離裝置的上方，包括反洗水儲水罐32和反洗泵33，反洗泵33的進(jìn)口通過管道與反洗水儲水罐32相連。
[0145]超濾裝置4為聚偏氟乙烯材質(zhì)的平板管式膜。
[0146]本發(fā)明的裝置還包括超濾反洗裝置41，位于超濾裝置的上方，包括反洗水儲水罐42和反洗泵43，反洗泵43的進(jìn)口通過管道與反洗水儲水罐42相連。
[0147]控制裝置5為防爆PLC控制裝置，型號為DXJXGL-02。控制裝置5與上述各裝置相連，自動控制整個裝置安全正常的運(yùn)行?？刂蒲b置的電氣元件設(shè)有防塵、防濕和防爆裝置，型號為YBK2-90L-4-1.5KW，保證裝置能安全用于煤礦井下。
[0148]本發(fā)明的工作過程和工作原理如下:
[0149]井下礦井廢水首先經(jīng)井下水倉進(jìn)行沉淀處理，井下水倉起到對水質(zhì)水量的均質(zhì)、調(diào)節(jié)作用，同時起到沉淀作用。經(jīng)過沉淀處理后，礦井廢水中的大顆粒固體物質(zhì)被沉淀出去，得到粗水。
[0150]之后，經(jīng)過沉淀處理的粗水經(jīng)隔爆提升泵提升至固液分離裝置進(jìn)行處理。在此裝置中，礦井廢水流經(jīng)旋轉(zhuǎn)過濾器，大部分礦井廢水經(jīng)過濾器上的圓錐孔道滲透到旋轉(zhuǎn)過濾器的轉(zhuǎn)筒式收集器內(nèi)，得到第一粗凈化水，礦井廢水中的微細(xì)懸浮物被截留在孔道內(nèi)；當(dāng)過濾裝置的膜通量降低30 %左右時，開啟反洗裝置對旋轉(zhuǎn)過濾器裝置進(jìn)行反洗。
[0151]經(jīng)旋轉(zhuǎn)過濾處理后，第一粗凈化水經(jīng)隔爆提升泵提升至油水分離裝置進(jìn)行處理。在此處理裝置中，礦井廢水中的乳化油和溶解油，得到第二粗凈化水，經(jīng)過納米陶瓷膜處理后，絕大部分皆可被截留去除。當(dāng)除油裝置的膜通量降低30%左右時，開啟反洗裝置對除油裝置進(jìn)行反洗，最終，富集在陶瓷膜表面的含油污染物經(jīng)反洗系統(tǒng)去除。
[0152]之后，第二粗凈化水經(jīng)隔爆提升泵提升進(jìn)入超濾處理裝置，在此處理裝置中，小于1000 μ的小分子量微污染有機(jī)物絕大部分被去除，得到凈水。當(dāng)超濾膜通量降低40%左右，開啟反洗裝置對超濾裝置進(jìn)行反洗。
[0153]最終，經(jīng)處理凈化后的凈水可回用于井下液壓支架冷卻液用水、井下降塵用水和井下消防用水等多種用途。
[0154]盡管上述對本發(fā)明做了詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于此，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行修改，因此，凡按照本發(fā)明的原理進(jìn)行的各種修改都應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種井下處理礦井水的方法，其特征在于，包括: 將礦井水引入到礦井中的由廢棄巷道改造成的井下水倉中進(jìn)行沉淀處理，去除礦井水中的大顆粒固體物質(zhì)，得到粗水； 通過對所述粗水進(jìn)行固液分離處理，去除礦井水中的微細(xì)懸浮物，得到第一粗凈化水； 通過對所述第一粗凈化水進(jìn)行油水分離處理，去除第一粗凈化水中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水； 通過對所述第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，去除第二粗凈化水中的有機(jī)物，得到凈水； 其中，所述固液分離處理是對礦井水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)過濾處理。
2.如權(quán)利要求1所述的井下處理礦井水的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)過濾處理包括: 沉淀后的礦井水從上向下流動時，其下方的旋轉(zhuǎn)式過濾器將礦井水中的微細(xì)懸浮物截留并收集去除了所述微細(xì)懸浮物的粗凈化水； 所述旋轉(zhuǎn)式過濾器通過旋轉(zhuǎn)將截留的所述微細(xì)懸浮物與其分離。
3.如權(quán)利要求1所述的井下處理礦井水的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)式過濾器包括: 用于收集去除了微細(xì)懸浮物的粗凈化水的轉(zhuǎn)筒式集水器； 連接所述轉(zhuǎn)筒式集水器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置； 其中，轉(zhuǎn)筒式集水器的筒壁上密集分布可截留所述微細(xì)懸浮物的多個孔道，其每個孔道的出口尺寸小于其入口尺寸。
4.如權(quán)利要求3所述的井下處理礦井水的方法，其特征在于，所述孔道其入口的孔徑為2-5mm，其出口的孔徑為0.5_lmm。
5.如權(quán)利要求1所述的井下處理礦井水的方法，其特征在于，所述油水分離處理是通過納米陶系膜對所述第一粗凈化水進(jìn)行過濾處理，去除其中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水。
6.如權(quán)利要求5所述的井下處理礦井水的方法，其特征在于，所述納米陶瓷膜的平均跨膜壓力為l_5bar，過濾孔徑為0.05 μ m，平均膜通量為100_150L/m2/h。
7.如權(quán)利要求1所述的井下處理礦井水的方法，其特征在于，所述超濾處理是通過管式膜組件對所述第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，去除其中的有機(jī)物，得到凈水。
8.如權(quán)利要求8所述的井下處理礦井水的方法，其特征在于，所述管式膜的截留分子量為1.5 X 15 μ，運(yùn)行壓力為0.1-0.16MPa。
9.一種井下處理礦井水的裝置，其特征在于，包括: 井下水倉，由礦井中的廢棄巷道改造而成，用于對礦井水進(jìn)行沉淀處理，去除礦井水中的大顆粒固體物質(zhì)，得到粗水； 固液分離裝置，用于對所述粗水進(jìn)行固液分離處理，去除礦井水中的微細(xì)懸浮物，得到第一粗凈化水； 油水分離裝置，用于對第一粗凈化水進(jìn)行油水分離處理，去除其中的溶解油和乳化油，得到第二粗凈化水； 超濾裝置，用于對第二粗凈化水進(jìn)行超濾處理，去除第二粗凈化水中的有機(jī)物，得到凈水； 其中，所述固液分離裝置為旋轉(zhuǎn)過濾器。
10.如權(quán)利要求9所述的井下處理礦井水的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)過濾器包括: 用于收集去除了微細(xì)懸浮物的粗凈化水的轉(zhuǎn)筒式集水器； 連接所述轉(zhuǎn)筒式集水器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置； 其中，轉(zhuǎn)筒式集水器的筒壁上密集分布可截留所述微細(xì)懸浮物的多個孔道，其每個孔道的出口尺寸小于其入口尺寸。
【文檔編號】C02F9/02GK104445677SQ201410612892
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】白宏峰, 任鴻蘭, 王永政, 李利風(fēng), 李書善, 黃煒偉, 李開和, 李茂兵, 張榮軍 申請人:山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司, 慶陽市鼎新環(huán)保有限公司