一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置及其使用方法，包括：均质调节池、高密度澄清池、重力式滤池、钠床装置、超滤装置、反渗透装置、回用水箱、臭氧反应池、浓水高密度澄清池、多介质过滤器、浓水弱酸树脂床、浓水超滤装置、纳滤装置、纳滤产水反渗透、浓盐水箱、纳滤产水蒸发浓缩装置、十水碳酸钠冷冻结晶装置、氯化钠蒸发结晶装置、杂盐结晶装置、纳滤浓水箱、纳滤浓水蒸发浓缩装置、十水硫酸钠冷冻结晶装置、树脂再生废液储罐、硫酸钙沉降罐、硫酸钙脱水机等。其具有结构设计合理、减少矿井水脱盐处理的软化药剂消耗、提高系统可靠性、提升盐产品附加值，实现资源的最大化利用等优点。

A high salinity coal mine water treatment and resource utilization device and its use method

【技术实现步骤摘要】
一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置及其使用方法
本专利技术涉及煤矿矿井水处理
，尤其涉及一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置及其使用方法。
技术介绍
煤矿生产中会产生大量的矿井水，我国的煤矿矿井水来源不同，根据矿井水含污染物的特性，一般可将其划分为：洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水、碱性矿井水等，其中高矿化度矿井水指水中含盐量>1000mg/L，我国煤矿中多以低有机物、高矿化度为主，矿化度含量多在1000-3000mg/L之间，少量达4000mg/L以上，水中的含盐量主要来源于Ca2+、Mg2+、Na+、SO42-、Cl-、HCO3-等离子，水质多偏碱性，带苦涩味，其硬度往往较高。因为含盐量较高，会对周边水环境造成不利影响，根据我国地表水环境要求，TDS<1000mg/L，Cl<250mg/L，SO42-<250mg/L，原则上要进行脱盐后才能排入周边环境。目前，国内的脱盐技术多采用反渗透技术，通过化学沉淀的方法先去除水中的硬度和碱度，再经由反渗透多次浓缩分离，产水达标回用或排放，而浓缩得到的高盐水，一般会采用蒸发结晶技术进行制盐，制得的盐产品多以硫酸钠和氯化钠为主，这种工艺技术存在的缺陷主要表现如下：1、软化药剂消耗量大，成本高，污泥生成量大，在软化过程中，考虑到药剂价格，通常会投加大量的石灰，这会导致生成大量的CaCO3和Mg(OH)2沉淀物。对于永久硬度，往往还还需要增加补充Na2CO3，而对于负硬度，则需要增加CaCl2或CaSO4提高水中的硬度或是采用加酸中和+脱气的方式去除，而两者都会带入SO4或Cl-离子，增加蒸发结晶的系统负荷，且前者还会增加污泥量。另外，软化药剂中有时也会采用烧碱，但烧碱价格昂贵会大大增加系统的运行费用，(石灰价格500-800元/吨，固体烧碱价格2500-3000元/吨)，因此烧碱一般多作为石灰的补充或对污泥产量有一定限制要求的场合使用。2、膜系统设计复杂，除了之前的反渗透浓缩和纳滤分盐外，对纳滤的浓水还需要进行进一步的膜浓缩，膜系统设计复杂，物料平衡不容易掌握；3、对水质波动，尤其是SO4/Cl的比例波动比较敏感，而一旦SO4/Cl发生较大波动，会直接影响后续分盐、二次浓缩及蒸发结晶的处理效果。4、系统复杂，投资高昂，但产出成品盐附加值过低，系统只能制备出硫酸钠和氯化钠产品，一般市场价只有100-300元/吨，价格太低，基本没有什么经济效益可言，而在某些特定地区，盐也存在销路问题，例如硫酸盐一般主要用于硫化碱、洗涤剂、印染、造纸等行业，但在内蒙及西北地区，该类型企业较少，而外省运送又管理严格、运费高昂，得不偿失。本专利技术正是基于该研究背景下而提出一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置及其使用方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置及其使用方法，其具有结构设计合理、减少矿进水脱盐处理的软化药剂消耗、减少污泥量、提升盐产品附加值，实现资源的最大化利用等优点。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现：一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置，其特征在于：所述高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置包括：均质调节池、高密度澄清池、重力式滤池、钠床装置、超滤装置、反渗透装置、回用水箱、臭氧反应池、浓水高密度澄清池、多介质过滤器、浓水弱酸树脂床、浓水超滤装置、纳滤装置、纳滤产水反渗透、浓盐水箱、纳滤产水蒸发浓缩装置、十水碳酸钠冷冻结晶装置、氯化钠蒸发结晶装置、杂盐结晶装置、纳滤浓水箱、纳滤浓水蒸发浓缩装置、十水硫酸钠冷冻结晶装置、树脂床再生废液储罐、硫酸钙沉降罐、硫酸钙脱水机、管式膜过滤装置、盐水弱酸树脂床、盐水纳滤装置、盐水反渗透装置、氯化钠盐水罐；其中，所述均质调节池分别与待处理矿井水的进水管、高密度澄清池相连接；所述高密度澄清池与重力式滤池相连接；所述重力式滤池与钠床装置相连接；所述钠床装置与超滤装置、树脂床再生废液储罐相连接；所述超滤装置与反渗透装置相连接；所述反渗透装置还分别与回用水箱、臭氧反应池相连接；所述盐水反渗透装置还与回用水箱相连接；所述臭氧反应池与浓水高密度澄清池相连接；所述纳滤浓水蒸发浓缩装置、十水硫酸钠冷冻结晶装置还均与臭氧反应池、回用水箱相连接；所述浓水高密度澄清池与多介质过滤器相连接；所述多介质过滤器与浓水弱酸树脂床相连接；所述浓水弱酸树脂床分别与浓水超滤装置、树脂床再生废液储罐相连接，所述浓水超滤装置与纳滤装置相连接；所述纳滤装置还分别与纳滤产水反渗透装置、纳滤浓水箱相连接；所述纳滤产水反渗透装置还分别与浓盐水箱、回用水箱相连接；所述浓盐水箱与纳滤产水蒸发浓缩装置相连接；所述纳滤产水蒸发浓缩装置还分别与回用水箱、十水碳酸钠冷冻结晶装置相连接；所述十水碳酸钠冷冻结晶装置与氯化钠蒸发结晶装置相连接；所述氯化钠蒸发结晶装置与杂盐结晶装置相连接；所述纳滤浓水箱与纳滤浓水蒸发浓缩装置相连接；所述盐水纳滤装置还与纳滤浓水箱相连接；所述纳滤浓水蒸发浓缩装置与十水硫酸钠冷冻结晶装置相连接；所述十水硫酸钠冷冻结晶装置与硫酸钙沉降罐相连接；所述硫酸钙沉降罐还分别与硫酸钙脱水机、管式膜过滤装置相连接；所述管式膜过滤装置与盐水弱酸树脂床相连接；所述盐水弱酸树脂床还分别与盐水纳滤、树脂床再生废液储罐相连接；所述盐水纳滤装置与盐水反渗透装置相连接；所述盐水反渗透装置与氯化钠盐水罐、回用水箱相连接；所述氯化钠盐水罐与钠床装置相连接。作为上述方案的进一步优化，所述重力式滤池的进水端与高密度澄清池的出水端相连接，用于进行二次过滤进一步降低悬浮物，所述重力式滤池包括若干层滤料，所述滤料为不同粒径的石英砂和无烟煤。作为上述方案的进一步优化，所述钠床装置包括钢制压力容器，所述钢制压力容器内装填有强酸钠型树脂；所述超滤装置的过滤精度为0.01-0.1μm。作为上述方案的进一步优化，所述反渗透装置包括聚酰胺复合材料制成的苦咸水反渗透膜，回收率控制在80-85％，进水TDS以3000mg/L计，反渗透浓水TDS可达到15000-19000mg/L。作为上述方案的进一步优化，所述硫酸钙脱水机为连续式真空转鼓式脱水机。作为上述方案的进一步优化，在所述管式膜过滤装置之前会加入纯碱，用于去除上游硫酸钙沉降罐上清液中未被去除的Ca2+离子，使得出水Ca2+预计在10-20mg/L,SS<0.1mg/L。本专利技术上述高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置的使用方法包括如下步骤：第一阶段：预处理+软化+预浓缩阶段1)矿井水先依次经均质调节池、高密度澄清池、重力式过滤池进行混凝沉淀，将pH值控制在8.0-8.5，再经过滤去除矿井水中的悬浮物杂质，再经钠床装置进行软化，将出水硬度可降低至0.03-0.2mmol/L以内，钠床装置内树脂运行一段时间后会失效，可用氯化钠进行再生，再生后高盐再生废液排至树脂再生废液储罐中；2)经过钠床装置软化处理后的矿井水再本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置，其特征在于：所述高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置包括：均质调节池(1)、高密度澄清池(2)、重力式滤池(3)、钠床装置(4)、超滤装置(5)、反渗透装置(6)、回用水箱(7)、臭氧反应池(8)、浓水高密度澄清池(9)、多介质过滤器(10)、浓水弱酸树脂床(11)、浓水超滤装置(12)、纳滤装置(13)、纳滤产水反渗透(14)、浓盐水箱(15)、纳滤产水蒸发浓缩装置(16)、十水碳酸钠冷冻结晶装置(17)、氯化钠蒸发结晶装置(18)、杂盐结晶装置(19)、纳滤浓水箱(20)、纳滤浓水蒸发浓缩装置(21)、十水硫酸钠冷冻结晶装置(22)、树脂床再生废液储罐(23)、硫酸钙沉降罐(24)、硫酸钙脱水机(25)、管式膜过滤装置(26)、盐水弱酸树脂床(27)、盐水纳滤装置(28)、盐水反渗透装置(29)、氯化钠盐水罐(30)；其中，所述均质调节池分别与待处理矿井水的进水管、高密度澄清池相连接；所述高密度澄清池与重力式滤池相连接；所述重力式滤池与钠床装置相连接；所述钠床装置与超滤装置、树脂床再生废液储罐相连接；所述超滤装置与反渗透装置相连接；所述反渗透装置还分别与回用水箱、臭氧反应池相连接；所述盐水反渗透装置还与回用水箱相连接；所述臭氧反应池与浓水高密度澄清池相连接；所述纳滤浓水蒸发浓缩装置、十水硫酸钠冷冻结晶装置还均与臭氧反应池、回用水箱相连接；所述浓水高密度澄清池与多介质过滤器相连接；所述多介质过滤器与浓水弱酸树脂床相连接；所述浓水弱酸树脂床分别与浓水超滤装置、树脂床再生废液储罐相连接，所述浓水超滤装置与纳滤装置相连接；所述纳滤装置还分别与纳滤产水反渗透装置、纳滤浓水箱相连接；所述纳滤产水反渗透装置还分别与浓盐水箱、回用水箱相连接；所述浓盐水箱与纳滤产水蒸发浓缩装置相连接；所述纳滤产水蒸发浓缩装置还分别与回用水箱、十水碳酸钠冷冻结晶装置相连接；所述十水碳酸钠冷冻结晶装置与氯化钠蒸发结晶装置相连接；所述氯化钠蒸发结晶装置与杂盐结晶装置相连接；所述纳滤浓水箱与纳滤浓水蒸发浓缩装置相连接；所述盐水纳滤装置还与纳滤浓水箱相连接；所述纳滤浓水蒸发浓缩装置与十水硫酸钠冷冻结晶装置相连接；所述十水硫酸钠冷冻结晶装置与硫酸钙沉降罐相连接；所述硫酸钙沉降罐还分别与硫酸钙脱水机、管式膜过滤装置相连接；所述管式膜过滤装置与盐水弱酸树脂床相连接；所述盐水弱酸树脂床还分别与盐水纳滤、树脂床再生废液储罐相连接；所述盐水纳滤装置与盐水反渗透装置相连接；所述盐水反渗透装置与氯化钠盐水罐、回用水箱相连接；所述氯化钠盐水罐与钠床装置相连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置，其特征在于：所述高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置包括：均质调节池(1)、高密度澄清池(2)、重力式滤池(3)、钠床装置(4)、超滤装置(5)、反渗透装置(6)、回用水箱(7)、臭氧反应池(8)、浓水高密度澄清池(9)、多介质过滤器(10)、浓水弱酸树脂床(11)、浓水超滤装置(12)、纳滤装置(13)、纳滤产水反渗透(14)、浓盐水箱(15)、纳滤产水蒸发浓缩装置(16)、十水碳酸钠冷冻结晶装置(17)、氯化钠蒸发结晶装置(18)、杂盐结晶装置(19)、纳滤浓水箱(20)、纳滤浓水蒸发浓缩装置(21)、十水硫酸钠冷冻结晶装置(22)、树脂床再生废液储罐(23)、硫酸钙沉降罐(24)、硫酸钙脱水机(25)、管式膜过滤装置(26)、盐水弱酸树脂床(27)、盐水纳滤装置(28)、盐水反渗透装置(29)、氯化钠盐水罐(30)；其中，所述均质调节池分别与待处理矿井水的进水管、高密度澄清池相连接；所述高密度澄清池与重力式滤池相连接；所述重力式滤池与钠床装置相连接；所述钠床装置与超滤装置、树脂床再生废液储罐相连接；所述超滤装置与反渗透装置相连接；所述反渗透装置还分别与回用水箱、臭氧反应池相连接；所述盐水反渗透装置还与回用水箱相连接；所述臭氧反应池与浓水高密度澄清池相连接；所述纳滤浓水蒸发浓缩装置、十水硫酸钠冷冻结晶装置还均与臭氧反应池、回用水箱相连接；所述浓水高密度澄清池与多介质过滤器相连接；所述多介质过滤器与浓水弱酸树脂床相连接；所述浓水弱酸树脂床分别与浓水超滤装置、树脂床再生废液储罐相连接，所述浓水超滤装置与纳滤装置相连接；所述纳滤装置还分别与纳滤产水反渗透装置、纳滤浓水箱相连接；所述纳滤产水反渗透装置还分别与浓盐水箱、回用水箱相连接；所述浓盐水箱与纳滤产水蒸发浓缩装置相连接；所述纳滤产水蒸发浓缩装置还分别与回用水箱、十水碳酸钠冷冻结晶装置相连接；所述十水碳酸钠冷冻结晶装置与氯化钠蒸发结晶装置相连接；所述氯化钠蒸发结晶装置与杂盐结晶装置相连接；所述纳滤浓水箱与纳滤浓水蒸发浓缩装置相连接；所述盐水纳滤装置还与纳滤浓水箱相连接；所述纳滤浓水蒸发浓缩装置与十水硫酸钠冷冻结晶装置相连接；所述十水硫酸钠冷冻结晶装置与硫酸钙沉降罐相连接；所述硫酸钙沉降罐还分别与硫酸钙脱水机、管式膜过滤装置相连接；所述管式膜过滤装置与盐水弱酸树脂床相连接；所述盐水弱酸树脂床还分别与盐水纳滤、树脂床再生废液储罐相连接；所述盐水纳滤装置与盐水反渗透装置相连接；所述盐水反渗透装置与氯化钠盐水罐、回用水箱相连接；所述氯化钠盐水罐与钠床装置相连接。


2.根据权利要求1所述的一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置，其特征在于：所述重力式滤池的进水端与高密度澄清池的出水端相连接，用于进行二次过滤进一步降低悬浮物，所述重力式滤池包括若干层滤料，所述滤料为不同粒径的石英砂和无烟煤。


3.根据权利要求2所述的一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置，其特征在于：所述钠床装置包括钢制压力容器，所述钢制压力容器内装填有强酸钠型树脂；所述超滤装置的过滤精度为0.01-0.1μm。


4.根据权利要求3所述的一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置，其特征在于：所述反渗透装置包括聚酰胺复合材料制成的苦咸水反渗透膜，回收率控制在80-85％，进水TDS以3000mg/L计，反渗透浓水TDS可达到15000-19000mg/L。


5.根据权利要求4所述的一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置，其特征在于：所述硫酸钙脱水机为连续式真空转鼓式脱水机。


6.根据权利要求5所述的一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置，其特征在于：在所述管式膜过滤装置之前会加入纯碱，用于去除上游硫酸钙沉降罐上清液中未被去除的Ca2+离子，使得出水Ca2+预计在10-20mg/L,SS<0.1mg/L。


7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的一种高矿化度煤矿矿井水达标处理及资源化利用装置的使用方法，其特征在于，该使用方法包括如下步骤：
第一阶段：预处理+软化+预浓缩阶段
1)矿井水先依次经均质调节池(1)、高密度澄清池(2)、重力式过滤池(3)进行混凝沉淀，将pH值控制在8.0-8.5，再经过滤去除矿井水中的悬浮物杂质，再经钠床装置(4)进行软化，将出水硬度可降低至0.03-0.2mmol/L以内，钠床装置内树脂运行一段时间后会失效，可用氯化钠进行再生，再生后高盐再...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利，单昕，陈迪勤，余维，
申请(专利权)人：北京百灵天地环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11