申请日2015.12.18
公开(公告)日2017.06.27
IPC分类号G09B25/00
摘要
一种采空区污水净化相似材料模拟实验装置及使用方法，属于环境保护矿井水处理领域。采空区污水净化相似材料模拟实验装置主要由支撑装置、净化装置、循环控制系统组成，通过该采空区污水净化相似材料模拟实验装置，可以预测出污水经过单一采空区、由上采空区经贯通裂隙到下采空区两种路径的净水能力和服务年限，并且可以预测出当污水同时经过以上两种路径进行净化时，两种路径的净化污水量的比例，预测结果可以作为实际生产的重要指导。
摘要附图
权利要求书
1.一种采空区污水净化相似材料模拟实验装置及使用方法，其特征在于：主要由支撑装置、净化装置、循环控制系统组成，支撑装置由底座(1)、坡度变化杆(2)、承载体(3)组成，承载体(3)上设有承载槽(4);净化装置由充填筒(5)、上采空区充填物(6)、下采空区充填物(7)、细小颗粒充填物(8)、金属网格或塑料实体板(9)组成;循环控制系统由水箱(10)、搅拌器(11)、水泵时间控制器(12)、水泵(13)、数据采集系统一(14)、数据采集系统二(15)、数据采集系统三(16)、阀门一(17)、阀门二(18)、阀门三(19)、进水管(20)、出水管一(21)、出水管二(22)组成。
2.根据权利要求1所述的一种采空区污水净化相似材料模拟实验装置及使用方法，其特征在于：承载体(3)上端面留有承载槽(4)用于固定净化装置，承载体(3)的坡度可以通过坡度变化杆(2)的伸缩进行调节。
3.根据权利要求1所述的一种采空区污水净化相似材料模拟实验装置及使用方法，其特征在于：净化装置依据相似理论而构建，充填筒(5)由高性能树脂材料做成，充填筒(5)直径大小根据采空区实际允许通水断面积而决定的，考虑到室内模型长度与实地真实采空区可利用长度相差甚远，即使通过相似理论也很难一次性满足要求，为此给模型建立循环管路。
4.根据权利要求1所述的一种采空区污水净化相似材料模拟实验装置及使用方法，其特征在于：充填筒(5)中滤料层有两种，一种是采空区充填物用来模拟采空区，一种是细小颗粒充填体(8)用来模拟上下两采空区间贯通裂隙，采空区充填物与细小颗粒充填体(8)用金属网格或塑料实体板(9)进行隔离。
5.根据权利要求1所述的一种采空区污水净化相似材料模拟实验装置及使用方法，其特征在于：对实验模型中循环控制系统的合理调控，在循环过滤过程中，应合理设定水泵(13)的启动间隔以及一次运行时长，保证进水量与出水量保持基本平衡。
6.根据权利要求1所述的一种采空区污水净化相似材料模拟实验装置及使用方法，其特征在于：通过对采空区充填物与细小颗粒充填物(8)间隔离物的合理变换以及对阀门一(17)、阀门二(18)、阀门三(19)的合理调控，可以预测出污水经过单一采空区、由上采空区经贯通裂隙到下采空区两种路径的净水能力和服务年限，并且可以预测出当污水同时经过以上两种路径进行净化时，两种路径的净化污水量的比例。
说明书
一种采空区污水净化相似材料模拟实验装置及使用方法
技术领域
本发明涉及环境保护矿井水处理领域，尤其涉及一种新型采空区污水净化相似材料模拟实验装置。
背景技术
(1)由于水资源的匮乏和环保意识的增强，现阶段许多煤矿对井下生产污水的处理方法是将污水排送到地面污水厂经过混凝、沉淀、过滤、消毒等工艺净化再利用，但这种处理方法存在着周期长、占地面积大、污水处理成本高等缺点。(2)目前，对矿井污水井下采空区净化方法有所研究，但对采空区净水机理研究比较浅，仅是停留在对单个采空区净水机理及能力的研究，没有考虑到当煤层间距较小时，由于受到采动影响，煤层间的岩层已经产生裂隙而将上下采空区贯通，当井下污水经过上采空区净化的同时，污水也可能通过贯通裂隙由上采空区流到下采空区进行净化。(3)目前，对采空区净化污水的能力研究较多，但对采空区净水服务年限以及不同路径净水比例的研究较少。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种能够预测污水流经不同路径的采空区净水能力以及服务年限的一种新型采空区污水净化相似材料模拟实验装置。
为实现上述目的，本专利在实验室建立了具有可变水力坡度的采空区污水循环净化模型，坡度可以通过坡度变化杆进行调节，该实验模型的净化装置依据相似理论而构建，充填筒直径大小根据采空区实际允许通水断面积而决定的，净化装置长度可以根据采空区的长度而定，通过这种方法构建的实验模型，产生的现象及数据更加切合实际，对实际生产应用具有重要的指导价值。充填筒中滤料层有两类，一类是采空区充填物用来模拟采空区，一类是细小颗粒充填体用来模拟上下两采空区间贯通裂隙。采空区充填物与细小颗粒充填体用金属网格或塑料实体板进行隔离，滤料层的选取至关重要，能够直接影响到实验的成败以及实验结果的真实性。实验模型共有一个进水管和两个出水管，水管上都安装有数据采集系统和阀门，阀门可以调节水流的速度，数据采集系统可以记录水流量，实验室高浊度污水是采用矿井污水池里的沉淀泥按一定比例配制而成，污水经进水管泵送到净化装置上端入水口，通过过滤层后，分别从出水管流出，通过对实验模型中循环控制系统的合理调控，可以分别测出井下污水通过不同路径的净水能力、净水服务年限、净水比例，对实际生产具有重要的指导价值。
有益效果：通过该采空区污水净化相似材料模拟实验装置，可以预测出污水经过单一采空区、由上采空区经贯通裂隙到下采空区两种路径的净水能力和服务年限，并且可以预测出当污水同时经过以上两种路径进行净化时，两种路径的净化污水量的比例，预测结果可以作为实际生产的重要指导。