申请日2012.03.28
公开(公告)日2012.08.01
IPC分类号C02F103/10; C02F9/04
摘要
本发明公开了一种矿井涌水处理复用系统及其处理方法，采用技术方案是：矿井涌水处理复用系统，所述矿井涌水处理复用系统包括预沉淀单元、采空区和曝气氧化过滤单元，矿井涌水经引导依次流经所述预沉淀单元、采空区和曝气氧化过滤单元。有益效果在于：在矿井涌水进入采空区前先通过预沉淀单元去除大部分以煤粉、岩屑为主的悬浮物，从而避免采空区前端被悬浮物淤积、堵塞，有效延长采空区使用年限;采空区出水进入曝气氧化过滤单元，可以有效地去除矿井涌水中的铁、锰等物质，确保出水水质;整个矿井涌水复用系统流程简短、动力设备少、易于实现自动化;本方法简便易行，成本低，效率高，水质净化效果好。
权利要求书
1.一种矿井涌水处理复用系统，其特征在于：所述矿井涌水处理复用系统包括预沉淀单元、采空区和曝气氧化过滤单元，矿井涌水经引导依次流经所述预沉淀单元、采空区和曝气氧化过滤单元。
2.按照权利要求1所述的矿井涌水处理复用系统，其特征在于：所述矿井涌水处理复用系统还包括依次相连接的清水池、变频供水系统和井下管网区，所述清水池连接在所述曝气氧化过滤单元之后，从所述井下管网区中引出生产用水。
3.按照权利要求1所述的矿井涌水处理复用系统，其特征在于：所述矿井涌水处理复用系统还包括依次相连接的滤池、清水池、变频供水系统和管网，所述曝气氧化处理单元处理后的矿井涌水经过提升泵提升后流入所述清水池中。
4.按照权利要求2或3所述的矿井涌水处理复用系统，其特征在于：所述预沉淀单元的底部铺设有用于沉泥矿车运动的轻轨。
5.按照权利要求2或3所述的矿井涌水处理复用系统，其特征在于：所述曝气氧化过滤单元过滤滤料为天然锰砂或者石英砂。
6.一种用于权利要求2所述的矿井涌水处理复用系统的矿井涌水处理方法，其特征在于：所述矿井涌水处理方法包括以下步骤：
1)矿井涌水经引导进入到预沉淀单元，在所述预沉淀单元停留4-24小时后引出，以去除水中较大的悬浮物，使从预沉淀单元引出水的悬浮物小于<200mg/L;
2)预沉淀单元引出水进入到采空区，对水进行沉淀、过滤和吸附，进一步去除水中的悬浮物，使采空区引出水出水浊度<20NTU;
3)采空区引出水进入到曝气氧化过滤单元，在该单元中对水再次过滤，过滤滤料为天然锰砂或石英砂，使从曝气氧化过滤单元引出水出水浊度<1NTU，铁<0.3mg/L，锰<0.1mg/L;
4)曝气氧化过滤单元引出水依次流经清水池、变频供水系统和井下管网区，从所述井下管网区中引出生产用水。
7.按照权利要求6所述的矿井涌水处理方法，其特征在于：步骤3)中所述天然锰砂粒径为0.6～2.0mm, 石英砂粒径为0.5～1.2mm，滤料厚度为800～1200mm，滤速为5～7m/h，适合于采空区出水含铁量低于6.0mg/L、含锰量低于1.5mg/L的水质。
8.一种用于权利要求3所述的矿井涌水处理复用系统的矿井涌水处理方法，其特征在于：所述矿井涌水处理方法包括以下步骤：
1)矿井涌水经引导进入到预沉淀单元，在所述预沉淀单元停留4-24小时后引出，以去除水中较大的悬浮物，使从预沉淀单元引出水的悬浮物小于<200mg/L;
2)预沉淀单元引出水进入到采空区，对水进行沉淀、过滤和吸附，进一步去除水中的悬浮物，使采空区引出水出水浊度<20NTU;
3)采空区引出水进入到曝气氧化过滤单元，在该单元中对水再次过滤，过滤滤料为天然锰砂或石英砂，使从曝气氧化过滤单元引出水出水浊度<1NTU，铁<0.3mg/L，锰<0.1mg/L;
4)曝气氧化过滤单元引出水先由提升泵提升后注入滤池，再依次经清水池、变频供水系统和管网区，从所述管网区中引出生产用水。
9.按照权利要求8所述的矿井涌水处理复用系统的矿井涌水处理方法，其特征在于：步骤3)中所述天然锰砂粒径为0.6～2.0mm, 石英砂粒径为0.5～1.2mm，滤料厚度为800～1200mm，滤速为5～7 m/h，适合于采空区出水含铁量低于6.0mg/L、含锰量低于1.5mg/L的水质。
说明书
一种矿井涌水处理复用系统及其处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理及环境保护技术领域，尤其是涉及一种矿井涌水处理复用系统及其对应的水处理方法。
背景技术
矿井涌水是典型的具有煤矿特点的工业废水，由于我国煤矿大多数分布于北方和西方干旱和半干旱地区，水资源匮乏，因此将矿井涌水处理后作为煤矿生产用水，可以缓解矿区用水紧张的状况。近30年来，我国在煤矿矿井涌水处理与利用方面取得了很大的成绩，但通常做法是将矿井涌水提升到地面进行处理后再通过管路系统输送至井下利用。这种方式在地面需要较大的场地建水处理设施，基建费用高，泵的提升费用和管道铺设的费用也较大。对井工开采的煤矿，矿井涌水在井下直接处理后作为生产用水，可以减少管路投资，同时节省排水费用。
地面矿井水净化处理工艺通常为混凝沉淀(或澄清)-过滤-消毒工艺，系统复杂，不适合在煤矿井下狭小空间中使用。我国专利“煤矿采空区水的净化方法”(ZL02129397.X)直接将矿井涌水引导进入采空区，这种方法只能净化处理含悬浮物很低的矿井水，一般要求悬浮物含量小于200mg/L，甚至更低。而我国以综采为主的煤矿矿井涌水中的悬浮物含量通常为每升数百至上千mg，该类矿井涌水中含有大量以煤屑、岩粉为主的悬浮物，若直接引导进入采空区，非常容易在采空区前端沉降下来，造成淤积和堵塞，由于淤塞后的采空区无法疏通，从而大大缩短整个采空区的使用年限;有些采空区空间巨大，充填物岩石、矸石、残煤成份独特，矿井涌水进入采空区后要历经几十天至数月时间才流出采空区，期间发生复杂的物理化学反应，使出水中含有过量的铁、锰，给工业用水带来很大危害，必须进一步铁、锰后才能利用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种工艺流程短、无需投加水处理药剂、使用寿命长的矿井涌水处理复用系统及其处理方法，该种系统可有效处理矿井涌水中的悬浮物、胶体物质、铁、锰等，确保出水水质，采用的技术方案是：一种矿井涌水处理复用系统，其特征在于：所述矿井涌水处理复用系统包括预沉淀单元、采空区和曝气氧化过滤单元，矿井涌水经引导依次流经所述预沉淀单元、采空区和曝气氧化过滤单元。
本发明的技术特征还有：所述矿井涌水处理复用系统还包括依次相连接的清水池、变频供水系统和井下管网区，所述清水池连接在所述曝气氧化过滤单元之后，从所述井下管网区中引出生产用水。
本发明的技术特征还有：所述矿井涌水处理复用系统还包括依次相连接的滤池、清水池、变频供水系统和管网，所述曝气氧化处理单元处理后的矿井涌水经过提升泵提升后流入所述清水池中。
本发明的技术特征还有：所述预沉淀单元的底部铺设有用于沉泥矿车运动的轻轨。
本发明的技术特征还有：所述曝气氧化过滤单元过滤滤料为天然锰砂或者石英砂。
本发明的技术特征还有：一种用于权利要求2所述的矿井涌水处理复用系统的矿井涌水处理方法，所述矿井涌水处理方法包括以下步骤：
1)矿井涌水经引导进入到预沉淀单元，在所述预沉淀单元停留4-24小时后引出，以去除水中较大的悬浮物，使从预沉淀单元引出水的悬浮物小于<200mg/L;
2)预沉淀单元引出水进入到采空区，对水进行沉淀、过滤和吸附，进一步去除水中的悬浮物，使采空区引出水出水浊度<20NTU;
3)采空区引出水进入到曝气氧化过滤单元，在该单元中对水再次过滤，过滤滤料为天然锰砂或石英砂，使从曝气氧化过滤单元引出水出水浊度<1NTU，铁<0.3mg/L，锰<0.1mg/L;
4)曝气氧化过滤单元引出水依次流经清水池、变频供水系统和井下管网区，从所述井下管网区中引出生产用水。
本发明的技术特征还有：步骤3)中所述天然锰砂粒径为0.6～2.0mm, 石英砂粒径为0.5～1.2mm，滤料厚度为800～1200mm，滤速为5～7m/h，适合于采空区出水含铁量低于6.0mg/L、含锰量低于1.5mg/L的水质。
本发明的技术特征还有：一种用于权利要求3所述的矿井涌水处理复用系统的矿井涌水处理方法，所述矿井涌水处理方法包括以下步骤：
1)矿井涌水经引导进入到预沉淀单元，在所述预沉淀单元停留4-24小时后引出，以去除水中较大的悬浮物，使从预沉淀单元引出水的悬浮物小于<200mg/L;
2)预沉淀单元引出水进入到采空区，对水进行沉淀、过滤和吸附，进一步去除水中的悬浮物，使采空区引出水出水浊度<20NTU;
3)采空区引出水进入到曝气氧化过滤单元，在该单元中对水再次过滤，过滤滤料为天然锰砂或石英砂，使从曝气氧化过滤单元引出水出水浊度<1NTU，铁<0.3mg/L，锰<0.1mg/L;
4)曝气氧化过滤单元引出水先由提升泵提升后注入滤池，再依次经清水池、变频供水系统和管网区，从所述管网区中引出生产用水。
本发明的技术特征还有：步骤3)中所述天然锰砂粒径为0.6～2.0mm, 石英砂粒径为0.5～1.2mm，滤料厚度为800～1200mm，滤速为5～7m/h，适合于采空区出水含铁量低于6.0mg/L、含锰量低于1.5mg/L的水质。
本发明的有益效果在于：1) 在矿井涌水进入采空区前先通过预沉淀单元去除大部分以煤粉、岩屑为主的悬浮物，从而避免采空区前端被悬浮物淤积、堵塞，有效延长采空区使用年限;
2) 采空区出水进入曝气氧化过滤单元，可以有效地去除矿井涌水中的铁、锰等物质，确保出水水质;
3) 变频供水系统不仅能够确保井下管网所需的水量和水质，而且节省能耗;
4) 整个矿井涌水复用系统流程简短、动力设备少、易于实现自动化;
5)本方法简便易行，成本低，效率高，水质净化效果好。