公布日：2023.01.13
申请日：2022.12.16
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2006.01)N;C02F1/42(2006.01)N;C02F1/52(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F3/32(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/
22(2006.01)N;C02F103/10(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种矿井涌水污染深度净化回用系统及实施方法，系统中的格栅池、调节池、pH调整反应池、混凝絮凝反应池、斜管沉淀池、污泥浓缩池、多介质过滤池、人工湿地池、消毒池、清水及回用水池之间依次通过管道连接；多介质过滤池的内部设有多介质过滤体，多介质过滤池的内空心管的内侧方向穿设有输入管道、外空心管的外侧方向穿设有输出管道。本发明提供的一种矿井涌水污染深度净化回用系统及实施方法，采用的工艺路线技术先进，经济合理；利用多介质过滤池可以对矿井涌水中的各种重金属离子和氨氮进行深度吸附及处理，处理效果好。
权利要求书
1.一种矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：包括通过管道连接的各反应池和多介质过滤池（7）；所述多介质过滤池（7）的内部设有多介质过滤体；所述多介质过滤体包括内空心管（20）和外空心管（21）；所述内空心管（20）/外空心管（21）均是由空心介质管（201）、以及分别设于空心介质管（201）上端和下端的两个空心进水管（215）构成；所述内空心管（20）/外空心管（21）的空心介质管（201）内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板（207），将空心介质管（201）内部分隔为依次相间分布的多个进水腔和多个多介质腔，每一多介质腔内填充设有多介质滤料；内侧空心介质管（201）与外侧空心介质管（201）的两个相邻多介质腔之间呈错位分布，内外侧位置对应的内侧空心介质管（201）的进水腔与外侧空心介质管（201）的多介质腔所对应的圆心角相等；两个空心进水管（215）分别与多介质过滤池（7）的内顶壁、内底壁相贴连接；两个空心进水管（215）上均开设有进水管（215）和多个出水口，多个出水口与多个进水腔相互贯通。
2.根据权利要求1所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：各反应池是由依次通过管道连接的格栅池（1）、调节池（2）、pH调整反应池（3）、混凝絮凝反应池（4）、斜管沉淀池（5）、污泥浓缩池（6）、多介质过滤池（7）、人工湿地池（8）、消毒池（9）、清水及回用水池（10）构成；所述斜管沉淀池（5）的上清液、污泥浓缩池（6）的出水通过管道流入内空心管（20）的内侧空间内，所述外空心管（21）的外侧空间出水通过管道进入到人工湿地池（8）中。
3.根据权利要求2所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述内侧空心介质管（201）的内部中端由隔板（204）分为上空心介质管和下空心介质管；所述内侧空心介质管（201）的上空心介质管/下空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板（207），将其上空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个上进水腔（205）和上多介质腔（206），将其下空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个下进水腔（209）和下多介质腔（210），每一上多介质腔（206）和下多介质腔（210）内均填充设有多介质滤料，所有过滤板（207）的过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；所述内侧空心介质管（201）的两个相邻的上多介质腔（206）和下多介质腔（210）之间呈错位分布。
4.根据权利要求3所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述外侧空心介质管（201）的内部中端由隔板（204）分为上空心介质管和下空心介质管；所述外侧空心介质管（201）的上空心介质管/下空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板（207），将其上空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个上进水腔（205）和上多介质腔（206），将其下空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个下进水腔（209）和下多介质腔（210），每一上多介质腔（206）和下多介质腔（210）内均填充设有多介质滤料，所有过滤板（207）的过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；所述外侧空心介质管（201）的两个相邻的上多介质腔（206）和下多介质腔（210）之间呈错位分布。
5.根据权利要求4所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述内侧空心介质管（201）与外侧空心介质管（201）的两个相邻的上多介质腔（206）之间呈错位分布、两个相邻的下多介质腔（210）之间呈错位分布；内外侧位置对应的所述内侧空心介质管（201）的上进水腔（205）与外侧空心介质管（201）的上多介质腔（206）所对应的圆心角相等，内外侧位置对应的所述内侧空心介质管（201）的下进水腔（209）与外侧空心介质管（201）的下多介质腔（210）所对应的圆心角相等。
6.根据权利要求5所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所有多介质腔所在的内侧管板和外侧管板上均贯通开设有过滤孔，所有过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；每一所述上多介质腔（206）和下多介质腔（210）的内部呈一定间隔地设有两块内过滤板（208）；所述内侧空心介质管（201）的过滤板（207）与其内侧管板之间填充设有第一多介质填料层（211），所述内侧空心介质管（201）的过滤板（207）与其外侧管板之间填充设有第二多介质填料层（212）；所述外侧空心介质管（201）的过滤板（207）与其内侧管板之间填充设有第三多介质填料层（213），所述内侧空心介质管（201）的过滤板（207）与其外侧管板之间填充设有第四多介质填料层（214）。
7.根据权利要求6所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述第一多介质填料层（211）为接种有硫酸盐还原菌的活性炭；所述第二多介质填料层（212）为KL滤料；第三多介质填料层（213）为丝光改性沸石；第四多介质填料层（214）为离子交换树脂。
8.根据权利要求2所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述内空心管（20）和外空心管（21）同圆心；所述内空心管（20）为六棱管；所述外空心管（21）为六棱管。
9.根据权利要求2所述的矿井涌水污染深度净化回用系统，其特征在于：所述人工湿地池（8）内由底端至上端依次设有石料集水层（16）、填料层（17）、土壤层（18）和植物层（19）；所述填料层（17）是由沸石、蛭石、陶粒和石英砂组成；所述植物层（19）为香蒲。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的矿井涌水污染深度净化回用系统的实施方法，其特征在于：包括以下步骤，S1：受污染的矿井涌水由输入管道进入到格栅池（1）中；经过较大物截流的矿井涌水进入到调节池（2）中，调节池（2）对水质进行调节；经过水质调节的矿井涌水进入到pH调整反应池（3）中，pH调整反应池（3）内调整pH为中性；经过调节pH的矿井涌水进入到混凝絮凝反应池（4）中，通过投加混絮凝剂使矿井涌水进行混絮凝反应，形成絮状物；经过混絮凝反应的矿井涌水进入到斜管沉淀池（5）中，使絮凝体、砂砾经斜管组件与水体分离，分离后的上清液流入多介质过滤池（7）中，沉淀污泥排入污泥浓缩池（6）中；污泥浓缩池（6）的出水进入到多介质过滤池（7）中，污泥浓缩池（6）的底部污泥泵入外部；S2：斜管沉淀池（5）的上清液、污泥浓缩池（6）的出水流入多介质过滤池（7）的内空心管（20）的内侧空间内，再依次流经内空心管（20）和外空心管（21）内的第一多介质填料层（211）、第二多介质填料层（212）、第三多介质填料层（213）、第四多介质填料层（214），进一步去除悬浮物，并对处理水中的铁锰、硫酸盐以及各种重金属离子进行有效去除，多介质过滤池（7）反应一个周期8h；S3：多介质过滤池（7）的出水由外空心管（21）的外侧空间进入到人工湿地池（8）中，经过填料层（17）吸附、香蒲根部吸收，进行氨氮和低浓度重金属离子深度净化处理；人工湿地池（8）的出水进入到消毒池（9）中；消毒池（9）的出水进入到清水及回用水池（10），水质标准后可应用于井下防尘、道路浇洒、灭火、洗涤用水、反冲洗；S4：多介质过滤池（7）反应一个周期8h后，最后进行反冲洗；清水及回用水池（10）的标准水质输送到两个空心进水管（215）中，标准水质再进入到上进水腔（205）/下进水腔（209）中，每一上进水腔（205）/下进水腔（209）通过过滤板（207）进入到相邻的上多介质腔（206）/下多介质腔（210）中，在水流冲击作用下将粘附在过滤板（207）、内过滤板（208）、内侧管板、外侧管板上的悬浮物、絮凝物、沉淀物冲洗出来直至出水清澈，达到清洁过滤板（207）、内过滤板（208）、内侧管板、外侧管板的目的。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种矿井涌水污染深度净化回用系统及实施方法，包括通过管道连接的各反应池和多介质过滤池；所述多介质过滤池的内部设有多介质过滤体；所述多介质过滤体包括内空心管和外空心管；所述内空心管/外空心管均是由空心介质管、以及分别设于空心介质管上端和下端的两个空心进水管构成；所述内空心管/外空心管的空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板，将空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个进水腔和多个多介质腔，每一多介质腔内填充设有多介质滤料；内侧空心介质管与外侧空心介质管的两个相邻多介质腔之间呈错位分布，内外侧位置对应的内侧空心介质管的进水腔与外侧空心介质管的多介质腔所对应的圆心角相等；两个空心进水管分别与多介质过滤池的内顶壁、内底壁相贴连接；两个空心进水管上均开设有进水管和多个出水口，多个出水口与多个进水腔相互贯通。
进一步地，各反应池是由依次通过管道连接的格栅池、调节池、pH调整反应池、混凝絮凝反应池、斜管沉淀池、污泥浓缩池、多介质过滤池、人工湿地池、消毒池、清水及回用水池构成；所述斜管沉淀池的上清液、污泥浓缩池的出水通过管道流入内空心管的内侧空间内，所述外空心管的外侧空间出水通过管道进入到人工湿地池中。
进一步地，所述内侧空心介质管的内部中端由隔板分为上空心介质管和下空心介质管；所述内侧空心介质管的上空心介质管/下空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板，将其上空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个上进水腔和上多介质腔，将其下空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个下进水腔和下多介质腔，每一上多介质腔和下多介质腔内均填充设有多介质滤料，所有过滤板的过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；所述内侧空心介质管的两个相邻的上多介质腔和下多介质腔之间呈错位分布。
进一步地，所述外侧空心介质管的内部中端均由隔板分为上空心介质管和下空心介质管；所述外侧空心介质管的上空心介质管/下空心介质管内部均呈一定间隔地环向设有若干块过滤板，将其上空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个上进水腔和上多介质腔，将其下空心介质管内部分隔为依次相间分布的多个下进水腔和下多介质腔，每一上多介质腔和下多介质腔内均填充设有多介质滤料，所有过滤板的过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；所述外侧空心介质管的两个相邻的上多介质腔和下多介质腔之间呈错位分布。
进一步地，所述内侧空心介质管与外侧空心介质管的两个相邻的上多介质腔之间呈错位分布、两个相邻的下多介质腔之间呈错位分布；内外侧位置对应的所述内侧空心介质管的上进水腔与外侧空心介质管的上多介质腔所对应的圆心角相等，内外侧位置对应的所述内侧空心介质管的下进水腔与外侧空心介质管的下多介质腔所对应的圆心角相等。
进一步地，所有多介质腔所在的内侧管板和外侧管板上均贯通开设有过滤孔，所有过滤孔孔径尺寸小于多介质滤料的尺寸；每一所述上多介质腔和下多介质腔的内部呈一定间隔地设有两块内过滤板；所述内侧空心介质管的过滤板与其内侧管板之间填充设有第一多介质填料层，所述内侧空心介质管的过滤板与其外侧管板之间填充设有第二多介质填料层；所述外侧空心介质管的过滤板与其内侧管板之间填充设有第三多介质填料层，所述内侧空心介质管的过滤板与其外侧管板之间填充设有第四多介质填料层。
进一步地，所述第一多介质填料层为接种有硫酸盐还原菌的活性炭；所述第二多介质填料层为KL滤料；第三多介质填料层为丝光改性沸石；第四多介质填料层为离子交换树脂。
进一步地，所述第三多介质填料层是由生物陶粒、核桃壳组成；所述第四多介质填料层是由稀土瓷砂滤料组成。
进一步地，所述内空心管和外空心管同圆心；所述内空心管为六棱管；所述外空心管为六棱管。
本发明还提供了一种矿井涌水污染深度净化回用系统的实施方法，包括以下步骤，S1：受污染的矿井涌水由输入管道进入到格栅池中；经过较大物截流的矿井涌水进入到调节池中，调节池对水质进行调节；经过水质调节的矿井涌水进入到pH调整反应池中，pH调整反应池内调整pH为中性；经过调节pH的矿井涌水进入到混凝絮凝反应池中，通过投加混絮凝剂使矿井涌水进行混絮凝反应，形成絮状物；经过混絮凝反应的矿井涌水进入到斜管沉淀池中，使絮凝体、砂砾等有机和无机悬浮物经斜管组件与水体分离，分离后的上清液流入多介质过滤池中，沉淀污泥排入污泥浓缩池中；污泥浓缩池的出水进入到多介质过滤池中，污泥浓缩池的底部污泥泵入外部；S2：斜管沉淀池的上清液、污泥浓缩池的出水流入多介质过滤池的内空心管的内侧空间内，再依次流经内空心管和外空心管内的第一多介质填料层、第二多介质填料层、第三多介质填料层、第四多介质填料层，进一步去除悬浮物，并对处理水中的铁锰、硫酸盐以及各种重金属离子进行有效去除，多介质过滤池反应一个周期8h；S3：多介质过滤池的出水由外空心管的外侧空间进入到人工湿地池中，经过填料层吸附、香蒲根部吸收，进行氨氮和低浓度重金属离子深度净化处理；人工湿地池的出水进入到消毒池中；消毒池的出水进入到清水及回用水池，水质标准后可应用于井下防尘、道路浇洒、灭火、洗涤用水、反冲洗等；S4：多介质过滤池反应一个周期8h后，最后进行反冲洗；清水及回用水池的标准水质输送到两个空心进水管中，标准水质再进入到上进水腔/下进水腔中，每一上进水腔/下进水腔通过过滤板进入到相邻的上多介质腔/下多介质腔中，在水流冲击作用下将粘附在过滤板、内过滤板、内侧管板、外侧管板上的悬浮物、絮凝物、沉淀物等冲洗出来直至出水清澈，达到清洁过滤板、内过滤板、内侧管板、外侧管板的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）采用“水质调节+pH调整+混-絮凝反应+斜管沉淀+污泥浓缩+多介质过滤+水平潜流人工湿地池”的工艺路线；该工艺路线技术先进，经济合理；运行管理方便，出水水质稳定；（2）多介质过滤体内可以分层填充不同的填料，以分开去除受污染矿井涌水中的不同离子及物质，包括铁锰离子、硫酸盐、铬、铅、铜、锌、镍离子等，并且每层介质填料层的去除效果好；（3）多层介质填料上粘附的悬浮物、絮凝物、沉淀物等会被反冲洗水冲出，并且悬浮物、絮凝物、沉淀物等不会粘附在各过滤板上，实现了不堵塞、不重复污染、净化水质、冲洗干净四层介质填料层的作用，便于后续重复利用，减少维护成本，提升后续重复过滤各重金属离子的效果；（4）本四层介质填料层还可以进行完全更换，拆卸上空心进水管、下空心进水管，将上多介质腔内四层介质填料倒出进行整体更换新填料，将下多介质腔内四层介质填料倒出进行整体更换新填料，多介质过滤体继续安装于多介质过滤池中，继续进行使用，本矿井涌水污染深度净化回用系统的使用年限可以很久；（5）在工艺末端采用水平潜流人工湿地池，利用多介质基质层及植物配置层对处理水中的氨氮进行深度吸附处理，其处理效果好。
（发明人：胡志鑫;汪可;陈丹;鄢宝昌）