申请日2018.07.23
公开(公告)日2018.11.23
IPC分类号C02F9/04; C02F103/10
摘要
本发明公开的用于处理矿井污水的撬装设备，包括通过管道依次连通的第一提升泵、一级处理单元、第二提升泵、二级处理单元、第三提升泵、三级处理单元、第四提升泵、四级处理单元，第一提升泵至第四提升泵均连接有第一水轮机，还包括第一过滤器，所有第一水轮机的出水口均与第一过滤器连通，四级处理单元与第一过滤器的出水口均连接有第五提升泵，且第五提升泵连接有第二水轮机，每个第一水轮机与第二水轮机的进水口均连接有底水管道，该撬装设备无电源动力，处理后水直接用于采掘面生产过程;本发明的矿井污水的处理方法，实现了整个驱动过程的无电源动力，符合煤矿井下处理污水的安全性要求，可广泛使用。
权利要求书
1.一种用于处理矿井污水的撬装设备，其特征在于，包括通过管道依次连通的第一提升泵(1)、一级处理单元(2)、第二提升泵(3)、二级处理单元(4)、第三提升泵(5)、三级处理单元(6)、第四提升泵(7)、四级处理单元(8)，所述第一提升泵(1)至第四提升泵(7)均连接有第一水轮机(9)，还包括第一过滤器(10)，所有第一水轮机(9)的出水口均与第一过滤器(10)连通，所述四级处理单元(8)与第一过滤器(10)的出水口均连接有第五提升泵(11)，且第五提升泵(11)连接有第二水轮机(12)，每个第一水轮机(9)与第二水轮机(12)的进水口均连接有底水管道(13)。
2.如权利要求1所述的一种用于处理矿井污水的撬装设备，其特征在于，所述一级处理单元(2)包括通过管道依次连通的装有处理药剂A的第一加药装置(14)、第一管道混合器(15)、装有处理药剂B的第二加药装置(16)、第二管道混合器(17)及一级水力旋流器(18);所述第一加药装置(14)与第二加药装置(16)均为水射流器。
3.如权利要求1所述的一种用于处理矿井污水的撬装设备，其特征在于，所述二级处理单元(4)包括二级水力旋流器(19)。
4.如权利要求1所述的一种用于处理矿井污水的撬装设备，其特征在于，所述三级处理单元(6)包括通过管道依次连通的三级水力旋流器(20)、储水箱(21)。
5.如权利要求1所述的一种用于处理矿井污水的撬装设备，其特征在于，所述四级处理单元(8)包括通过管道依次连通的第二过滤器(22)和储水池(23)，所述储水池(23)和第一过滤器(10)的出水口均与第五提升泵(11)连通。
6.如权利要求1所述的一种用于处理矿井污水的撬装设备，其特征在于，所述一级水力旋流器(18)、二级水力旋流器(19)及三级水力旋流器(20)还连接有污水回收池(24)。
7.一种矿井污水的处理方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1所述的一种用于处理矿井污水的撬装设备，具体按照如下步骤实施：
步骤1、在煤层钻一泄水孔，通过底水管道(13)将压力为1.5Mpa～2Mpa以上的煤层底水收集并输送至第一水轮机(9)与第二水轮机(12)，分别驱动第一提升泵(1)、第二提升泵(3)、第三提升泵(5)、第四提升泵(7)及第五提升泵(11);
步骤2、将矿井污水分别通过第一提升泵(1)、第二提升泵(3)、第三提升泵(5)及第四提升泵(7)依次经过一级处理单元(2)、二级处理单元(4)、三级处理单元(6)及四级处理单元(8)的四级处理，得到矿井处理水;
步骤3、将第一水轮机(9)中的出水经第一过滤器(10)过滤后与矿井处理水混合后经第五提升泵(11)送至采掘面。
8.如权利要求7所述的一种矿井污水的处理方法，其特征在于，步骤1中，所述第一水轮机(9)与第二水轮机(12)的转速为1400转/min～2100转/min，所述第一提升泵(1)、第二提升泵(3)、第三提升泵(5)、第四提升泵(7)及第五提升泵(11)的流量为1.0m3/h～50m3/h，扬程为10m～40m。
9.如权利要求7所述的一种矿井污水的处理方法，其特征在于，所述一级处理单元(2)包括通过管道依次连通的装有处理药剂A的第一加药装置(14)、第一管道混合器(15)、装有处理药剂B的第二加药装置(16)、第二管道混合器(17)及一级水力旋流器(18)，所述矿井污水通过第一提升泵(1)依次进入装有处理药剂A的第一加药装置(14)及第一管道混合器(15)，第一管道混合器(15)出水通过装有处理药剂B的第二加药装置(16)进入第二管道混合器(17)，并在第二管道混合器(17)中与处理药剂B进行混合。
10.如权利要求8所述的一种矿井污水的处理方法，其特征在于，所述处理药剂A为无机絮凝剂，加量为20mg/L～60mg/L;所述处理药剂B为有机絮凝剂，加量为0.1mg/L～1.5mg/L。
说明书
一种用于处理矿井污水的撬装设备及处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于处理矿井污水的撬装设备，本发明还涉及采用该设备处理矿井污水的方法。
背景技术
煤炭在我国能源结构中占70%以上，煤炭开采过程中因防尘、装备降温等生产需要会产生大量废水，水中含有大量的粉尘、矿物质，若不经处理直接排放，会造成水资源的浪费，无法实现煤炭生产的可持续发展。煤矿污水水质特征主要表现为：(1)矿井水中悬浮物的主要成分是煤粉和岩粉，其含量一般为每升几十至几百毫克;(2)矿井水中悬浮物粒度小、密度低、沉降效果差;(3)煤颗粒容易吸附水中油性物质，使煤粒带负电;矿井水硬度相应较高，水质多数呈中性或偏碱性，带苦涩味，少数为酸性。基于此，要求煤矿应以国家环保部门要求为依据，来对水质处理程度进行确定，从而保障出水水质。
目前对于矿井水的处理，一般都采用将污水用提升泵提升至地面，而后进行处理。矿井水净化处理主要采用絮凝沉淀处理工艺，处理后水中悬浮物含量控制在20mg/L以下，COD低于50mg/L。处理工艺流程为混凝、沉淀、过滤、脱盐和消毒等，构筑物主要包括预沉调节池、反应沉淀池与澄清池、滤池等，处理后的出水作为生产或继续处理作为生活用水，也可外排，沉淀物排出压滤成煤饼，典型的工艺如图1所示。
由于从井下提升至地面的高程大，一般在300m以上，提升泵的电耗大。因此利用撬装处理装备，将煤矿水在采掘面进行处理后回用，就可以大幅度降低水处理过程的能耗，且具有安装便捷、便于拆迁及占用空间小等优点，然而撬装设备通常处在危险类区域，作业环境恶劣，且具有腐蚀性，现场有可燃混合气体或蒸汽存在，可能因为电气或机械摩擦产生的火花或设备表面温度过高而引起危险，所以其电气设备必须具有一定防爆防护等级要求。
现有的撬装处理设备大都需要用电作为能源动力，在煤矿的采掘面，因安全原因使电气难以规模化使用，导致常规电动力撬装装备难以满足煤矿井下安全的要求，因此开发一种无电动力的水处理设备显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于处理矿井污水的撬装设备，解决了现有的矿井污水处理用撬装设备因需电作为能源动力而无法满足井下安全要求的问题。
本发明的另一个目的是提供一种矿井污水处理方法。
本发明所采用的一个技术方案是，一种用于处理矿井污水的撬装设备，利用矿井底水本身的高压力在不同位置驱动水轮机，水轮机带动提升泵进行矿井水的处理。矿井污水通过管道经第一提升泵提升至依次连通的一级处理单元、第二提升泵、二级处理单元、第三提升泵、三级处理单元、第四提升泵、四级处理单元，第一提升泵至第四提升泵、第一过滤器均与第一水轮机连接，所有第一水轮机的出水口均与第一过滤器连通，四级处理单元与第一过滤器的出水口均连接有第五提升泵，且第五提升泵连接有第二水轮机，每个第一水轮机与第二水轮机的进水口均连接有底水管道。
本发明的特点还在于，
一级处理单元包括通过管道依次连通的装有处理药剂A的第一加药装置、第一管道混合器、装有处理药剂B的第二加药装置、第二管道混合器及一级水力旋流器;第一加药装置与第二加药装置均为水射流器。
二级处理单元包括二级水力旋流器。
三级处理单元包括通过管道依次连通的三级水力旋流器、储水箱。
四级处理单元包括通过管道依次连通的第二过滤器和储水池，储水池和第一过滤器的出水口均与第五提升泵连通。
一级水力旋流器、二级水力旋流器及三级水力旋流器还连接有污水回收池。
本发明提供的另一个技术方案是，一种矿井污水的处理方法，该方法采用一种用于处理矿井污水的撬装设备，具体按照如下步骤实施：
步骤1、在煤层钻一泄水孔，通过底水管道将压力为1.5Mpa～3.0Mpa以上的煤层底水收集并输送至第一水轮机、第二水轮机、第三水轮机、第四水轮机、第五水轮机，分别驱动第一提升泵、第二提升泵、第三提升泵、第四提升泵及第五提升泵;
步骤2、将矿井污水分别通过第一提升泵、第二提升泵、第三提升泵及第四提升泵依次经过一级处理单元、二级处理单元、三级处理单元及四级处理单元的四级处理，得到矿井处理水;
步骤3、将第一至第五水轮机中的出水收集至收集管中，经第一过滤器过滤后与处理后的矿井水混合后，经第五提升泵送至采掘面。
本发明的特点还在于，
步骤1中，第一水轮机与第二水轮机的转速为1400转/min～2100转/min，第一提升泵、第二提升泵、第三提升泵、第四提升泵及第五提升泵的流量为1.0m3/h～50m3/h，扬程为10m～40m。
一级处理单元包括通过管道依次连通的装有处理药剂A的第一加药装置、第一管道混合器、装有处理药剂B的第二加药装置、第二管道混合器及一级水力旋流器，矿井污水通过第一提升泵依次进入装有处理药剂A的第一加药装置及第一管道混合器，第一管道混合器出水通过装有处理药剂B的第二加药装置进入第二管道混合器，并在第二管道混合器中与处理药剂B进行混合。
处理药剂A为无机絮凝剂，加量为20mg/L～60mg/L;处理药剂B为有机絮凝剂，加量为0.1mg/L～1.5mg/L。
本发明的有益效果是：
本发明的用于处理矿井污水的撬装设备，具有如下优点：(一)该撬装设备无电源动力，处理后水直接用于采掘面生产过程;(二)结构规则，采用密集型布置，节约现场空间，便于现场施工安装;(三)属于移动式装置，特别符合油气行业的需要，便于拆迁，也可根据现场情况的变化，调整设备的位置，降低了设备建设资金;(四)大部分工作在工厂完成，工艺设备、配管、电气仪表组装在一个撬上，现场安装只需将该撬装设备安装到基础上、撬装设备内进出口管线连接以及一些电气仪表的接线工作，大大减少了现场工作量和安装时间，节约了施工成本。
本发明的矿井污水的处理方法，采用泄水孔中的煤矿底水的压力输送至水轮机来驱动各个提升泵，各个提升泵输送矿井污水依次经四级处理单元的处理，最后输送至采掘面，进行回收利用，实现了整个驱动过程的无电源动力，符合煤矿井下处理污水的安全性要求，可广泛使用。