一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统及处理方法技术方案

本发明专利技术提供了一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统及处理方法，包括进水单元和处理单元，所述处理单元包括依次连接的混合池、投加池、生长池和沉淀池，所述进水单元的出水口与所述混合池的进水口连接，所述混合池的上方设有混凝剂投加子系统，所述投加池的上方设有絮凝剂投加子系统、煤矸石砂复用子系统和煤矸石砂补充子系统，所述沉淀池的底部设有排泥泥斗，所述煤矸石砂复用子系统与所述排泥泥斗连接，所述沉淀池的侧壁上部设有排水口。采用本发明专利技术的技术方案，能够大大加快絮体的沉淀速度，提高对矿井水中悬浮颗粒及胶体的去除效果，且具有投资费用低、运行压力小、系统负荷高、占地面积小、煤矸石利用率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统及处理方法
本专利技术涉及矿井水处理
，尤其是涉及一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统及处理方法。
技术介绍
我国煤炭资源储量位于世界第三，随着中国经济的不断蓬勃发展，能源需求量也不断提升，作为一个能源消耗大国，煤炭在我国能源结构中占据重要地位，约占全国一次性能源消费的75％，但我国煤炭开采大部分采用地下开采方式，在煤炭开采过程中，煤矸石和矿井水作为伴生物大量排出。与煤炭相比，煤矸石一般热值较低，并含有Al2O3、SiO2和Fe2O3等无机成分，因难以回收利用而成为一种工业固体废弃物，据统计，每生产1吨原煤会产生0.15-0.2吨煤矸石，煤矸石的大量堆放带来了严重的社会、环境和经济问题，煤矸石的堆放不仅会占用大量的土地，造成耕地、林地等面积的减少，还会造成山体滑坡和泥石流等隐患，煤矸石自燃产生的二氧化硫、氮氧化物等物质不仅会污染大气，还会随雨水污染地表水、地下水和土壤，造成生态环境的严重破坏。矿井水是井下开采煤层及巷道附近的地下水，有时部分地表水也会随地表裂隙渗入井下而成为矿井水，矿井水的直接排放不仅会造成水资源的巨大浪费，而且含有煤粉、岩粉和其它污染物的矿井水大量外排，会对矿区及周边环境造成严重的环境污染，损害环境效益，同时，我国水资源存在时空分布不均匀的特点，富煤地区往往缺水，而随着煤炭开采强度的加大和空间上的延伸，矿区地下水位将大幅度下降，使当地缺水形式更加严峻，根据《煤炭工业污染物排放标准》的编制说明，全国86个大型重点煤炭企业中有71％缺水，其中40％严重缺水，缺水已成为制约我国煤炭行业健康发展的重要因素。因此，煤矸石和矿井水资源的合理开发利用，对煤矿的可持续发展具有重要意义。全国煤矿矿井水水质调查资料表明，我国矿井水中普遍含有大量以煤粉和岩粉形成的悬浮物，此种矿井水在北方所占比例更大，排放量约占北方部分重点国有煤矿涌水量的60％，此种矿井水除含有随开采过程带入的煤粉、岩粉等物质外，还含有由于井下人员活动及矿井水输送过程所带入的部分离子、少量有机物和大量细菌，若直接外排，会出现景观破坏、淤塞河道、影响动植物生长等问题，若水中悬浮物不经去除直接进入后续处理工艺，则会造成后续工艺设备损坏、处理系统稳定性降低、堵塞管路等问题，鉴于此，各种矿井水悬浮物处理技术被开发出来。我国矿井水作为水资源开发利用已有40多年历史，含悬浮物矿井水处理工艺流程一般为：矿井水-调节池-提升泵-反应沉淀池-过滤-消毒-回用，以往对矿井水的处理是将矿井水从井下水仓提升至地面，在地面修筑各种处理构筑物，以达到回用水的水质要求，部分在地面利用，部分则返回井下使用，地面处理存在矿井水提升费用高、占地面积大、基建投资费用高、深井供水减压难度大等问题，与地面处理工艺相比，矿井水井下处理、就地复用则具有节约土地、节省投资和运行费用低等优点，但由于矿井井下空间环境的特殊性，井下巷道的宽度一般为5m左右，高度一般为4m左右，使矿井水井下处理难度远大于地面，因此，开发一种具有负荷大、占地小等优点且能合理利用煤矸石资源的高悬浮物矿井水处理设备具有良好的实用性和现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统，具有投资费用低、运行压力小、系统负荷高、占地面积小和煤矸石利用率高等优点；本专利技术还提供一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的方法，以废治废，能够大大加快絮体的沉淀速度，提高对矿井水中悬浮颗粒及胶体的去除效果，同时实现煤矸石的回收利用，降低处理成本。本专利技术提供一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统，包括进水单元和处理单元，所述处理单元包括依次连接的混合池、投加池、生长池和沉淀池，所述进水单元的出水口与所述混合池的进水口连接，所述混合池的上方设有混凝剂投加子系统，所述投加池的上方设有絮凝剂投加子系统、煤矸石砂复用子系统和煤矸石砂补充子系统，所述沉淀池的底部设有排泥泥斗，所述排泥泥斗与所述煤矸石砂复用子系统连接，所述沉淀池的侧壁上部设有排水口。进一步地，所述煤矸石砂复用子系统包括电磁阀、球阀、气动隔膜泵、无油静音气泵、压力传感器和水力旋流器；所述无油静音气泵分别与所述电磁阀和所述气动隔膜泵连接，所述气动隔膜泵通过管道分别与所述排泥泥斗和所述水力旋流器连接，所述压力传感器位于所述水力旋流器的进口处，所述球阀位于所述气动隔膜泵与所述水力旋流器之间的管道上，所述球阀和所述压力传感器均与控制器连接；所述水力旋流器的顶部设有溢流管，所述水力旋流器的底部设有底流口，所述底流口通过投加管与所述投加池的顶部连接。沉淀池中的沉淀物经气动隔膜泵加压后进入水力旋流器，在水力作用下发生沉淀物与沉淀物、沉淀物与水力旋流器内壁之间的摩擦，使煤矸石砂与煤矸石砂上粘结的絮体分离，粗大的煤矸石砂从水力旋流器底部的底流口排出，投入投加池，实现煤矸石砂的回收利用，投加管、管道、气动隔膜泵和水力旋流器的内壁采用聚氨酯材料能够提高耐磨性，增加耐久性，减少煤矸石砂摩擦造成的磨损，控制器为可编程逻辑控制器S7-1200，通过可编程逻辑控制器S7-1200实现对煤矸石砂复用子系统的自动控制。进一步地，所述处理单元还包括泥渣处理子系统，所述泥渣处理子系统与所述溢流管连接。沉淀池中的沉淀物经水力旋流器处理后，含有絮体的泥渣水从水力旋流器顶部的溢流管排出，进入泥渣处理子系统，泥渣处理子系统为常规的泥渣处理装置。进一步地，所述煤矸石砂补充子系统包括粉末给料器，所述粉末给料器通过投加管与所述投加池的顶部连接，所述粉末给料器与所述控制器连接。煤矸石砂在使用过程中会有部分损耗，通过煤矸石砂补充子系统来实现对煤矸石砂损耗量的补充。进一步地，所述煤矸石砂补充子系统与煤矸石砂制备子系统连接，所述煤矸石砂制备子系统包括依次连接的颚式破碎机、反击式破碎机、制砂机和磨粉机，所述磨粉机的出料口通过输料机与所述粉末给料器连接。采用煤矸石砂制备子系统将煤矸石粉碎成粒径为100-180目的煤矸石砂，并通过粉末给料器投入投加池，粒径过大的煤矸石碎料返回磨粉机重新磨粉，粒径过小的煤矸石粉末可作为制作水泥的原料，实现煤矸石的回收利用。进一步地，所述混凝剂投加子系统包括混凝剂药罐、混凝剂计量泵和第一变频器，所述混凝剂药罐通过投加管与所述混凝剂计量泵的进口连接，所述混凝剂计量泵的出口通过投加管与所述投加池的顶部连接，所述第一变频器分别与所述混凝剂计量泵和所述控制器连接；所述絮凝剂包括絮凝剂药罐、絮凝剂计量泵和第二变频器，所述絮凝剂药罐通过投加管与所述絮凝剂计量泵的进口连接，所述絮凝剂计量泵的出口通过投加管与所述投加池的顶部连接，所述第二变频器分别与所述絮凝剂计量泵和所述控制器连接。通过混凝剂投加子系统自动定量的将混凝剂投入到混合池中，混凝剂的投入使高悬浮物矿井水中所含颗粒物质zeta电位降低，并在同向、异向絮凝的作用下，胶体颗粒互相碰撞并不断生长；通过絮凝剂投加子系统自动定量的投加絮凝剂，加快水中絮体与煤矸石砂的结合速度。进一步地，所述进水单元包括调节池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统，其特征在于：包括进水单元和处理单元，所述处理单元包括依次连接的混合池、投加池、生长池和沉淀池，所述进水单元的出水口与所述混合池的进水口连接，所述混合池的上方设有混凝剂投加子系统，所述投加池的上方设有絮凝剂投加子系统、煤矸石砂复用子系统和煤矸石砂补充子系统，所述沉淀池的底部设有排泥泥斗，所述排泥泥斗与所述煤矸石砂复用子系统连接，所述沉淀池的侧壁上部设有排水口。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统，其特征在于：包括进水单元和处理单元，所述处理单元包括依次连接的混合池、投加池、生长池和沉淀池，所述进水单元的出水口与所述混合池的进水口连接，所述混合池的上方设有混凝剂投加子系统，所述投加池的上方设有絮凝剂投加子系统、煤矸石砂复用子系统和煤矸石砂补充子系统，所述沉淀池的底部设有排泥泥斗，所述排泥泥斗与所述煤矸石砂复用子系统连接，所述沉淀池的侧壁上部设有排水口。


2.根据权利要求1所述的一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统，其特征在于：所述煤矸石砂复用子系统包括电磁阀、球阀、气动隔膜泵、无油静音气泵、压力传感器和水力旋流器；
所述无油静音气泵分别与所述电磁阀和所述气动隔膜泵连接，所述气动隔膜泵通过管道分别与所述排泥泥斗和所述水力旋流器连接，所述压力传感器位于所述水力旋流器的进口处，所述球阀位于所述气动隔膜泵与所述水力旋流器之间的管道上，所述电磁阀、所述球阀和所述压力传感器均与控制器连接；
所述水力旋流器的顶部设有溢流管，所述水力旋流器的底部设有底流口，所述底流口通过投加管与所述投加池的顶部连接。


3.根据权利要求2所述的一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统，其特征在于：所述处理单元还包括泥渣处理子系统，所述泥渣处理子系统与所述溢流管连接。


4.根据权利要求2所述的一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统，其特征在于：所述煤矸石砂补充子系统包括粉末给料器，所述粉末给料器通过投加管与所述投加池的顶部连接，所述粉末给料器与所述控制器连接。


5.根据权利要求4所述的一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统，其特征在于：所述煤矸石砂补充子系统与煤矸石砂制备子系统连接，所述煤矸石砂制备子系统包括依次连接的颚式破碎机、反击式破碎机、制砂机和磨粉机，所述磨粉机的出料口通过输料机与所述粉末给料器连接。


6.根据权利要求2所述的一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统，其特征在于：所述混凝剂投加子系统包括混凝剂药罐、混凝剂计量泵和第一变频器，所述混凝剂药罐通过投加管与所述混凝剂计量泵的进口连接，所述混凝剂计量泵的出口通过投加管与所述投加池的顶部连接，所述第一变频器分别与所述混凝剂计量泵和所述控制器连接；
所述絮凝剂包括絮凝剂药罐、絮凝剂计量泵和第二变频器，所述絮凝剂药罐通过投加管与所述絮凝剂计量泵的进口连接，所述絮凝剂计量泵的出口通过投加管与所述投加池的顶部连接，所述第二变频器分别与所述絮凝剂计量泵和所述控制器连接。


7.根据权利要求2所述的一种煤矸石砂介质处理高悬浮物矿井水的系统，其特征在于：所述进水单元包括调节池，所述调节池的内部设有搅拌器，所述调节池的出水口通过输水管与所述混合池的进水口连接，所述输水管上设有加压泵；
所述混合池的内部设有混合池搅拌桨，所述混合池搅拌桨的顶端与混合池搅拌电机连接，所述混合池搅拌电机位于所述混合池的顶部，所述混合池的出水口与所述投加池的侧壁连通；
所述投加池的内部设有投加池搅拌桨，所述投加池搅拌桨的顶端与投加池搅拌电机连接，所述投加池搅拌电机位于所述投加池的顶部，所述投加池的出水口与所述生长池的侧壁连通；
所述生长池的内部设有生长池搅拌桨，所述生长...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭思伟，谷小兵，刘海洋，白玉勇，杨言，李飞，
申请(专利权)人：大唐环境产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11