公布日：2024.03.19
申请日：2023.11.24
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F5/00(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F3/00(2023.01)N;C02F103/10(2006.01)N
摘要
本申请公开了一种脱盐浓淡水、生活污水经济回用系统及方法，包括脱盐浓淡水处理单元、生活污水处理单元、回用分配单元和水量分配中心；脱盐浓淡水处理单元的入口与矿井水缓冲水池相连，脱盐浓淡水处理单元的出口连接回用分配单元；生活污水处理单元的入口输入生活污水，出口连接回用分配单元；回用分配单元的输出端连接外排/用水单元；水量分配中心用于监测淡水回收率、浓淡水、掺混水以及生活污水处理后中水的水质指标。本发明通过极限控制外排矿井水水质要求，实现矿井水脱盐系统的低负荷运行，同时通过对浓水的回用路径扩展，实现浓水100％自循环回用，避免了传统高盐浓水蒸发结晶零排放系统的高建设投资、高运行成本、低经济性。
权利要求书
1.一种脱盐浓淡水、生活污水经济回用系统，包括：脱盐浓淡水处理单元，所述脱盐浓淡水处理单元的入口与矿井水缓冲水池(1)相连，脱盐浓淡水处理单元的出口连接回用分配单元；生活污水处理单元，所述生活污水处理单元的入口输入生活污水，出口连接回用分配单元；回用分配单元，所述回用分配单元的输出端连接外排/用水单元；水量分配中心(8)，所述水量分配中心(8)的控制端连接回用分配单元的控制端，数据采集端连接外排/用水单元；所述水量分配中心(8)用于监测淡水回收率、浓淡水、掺混水以及生活污水处理后中水的水质指标，并实时监控统计用水量、需水量以及来水量。
2.根据权利要求1所述的脱盐浓淡水、生活污水经济回用系统，所述脱盐浓淡水处理单元包括依次连接的软化净化系统(2-1)和膜脱盐系统(2-2)；软化净化系统(2-1)的入口与矿井水缓冲水池(1)相连，出口连接回用分配单元。
3.根据权利要求2所述的脱盐浓淡水、生活污水经济回用系统，所述回用分配单元包括淡水回用分配装置(3)、浓水回用分配装置(4)以及掺混达标外排装置(5)；所述掺混达标外排装置(5)的入口分别与矿井水缓冲水池(1)和膜脱盐系统(2-2)的浓水出口相连；所述浓水回用分配装置(4)的入口与膜脱盐系统(2-2)的浓水出口相连；所述淡水回用分配装置(3)的入口与膜脱盐系统(2-2)的淡水出口相连；淡水回用分配装置(3)、浓水回用分配装置(4)以及掺混达标外排装置(5)的出口均与外排/用水单元的入口相连。
4.根据权利要求3所述的脱盐浓淡水、生活污水经济回用系统，所述外排/用水单元包括矿井水达标外排装置(8-1)、生活用水装置(8-2)、井下系统用水装置(8-3)、黄泥灌浆补水装置(8-4)、洗煤生产补充水装置(8-5)以及储煤系统喷淋装置(8-6)；所述矿井水达标外排装置(8-1)的入口与掺混达标外排装置(5)的出口相连；所述生活用水装置(8-2)和井下系统用水装置(8-3)的入口均与淡水回用分配装置(3)的出口相连；所述黄泥灌浆补水装置(8-4)、洗煤生产补充水装置(8-5)以及储煤系统喷淋装置(8-6)的入口均与浓水回用分配装置(4)的出口相连；所述矿井水达标外排装置(8-1)、生活用水装置(8-2)、井下系统用水装置(8-3)、黄泥灌浆补水装置(8-4)、洗煤生产补充水装置(8-5)以及储煤系统喷淋装置(8-6)的数据采集端均连接水量分配中心(8)的数据采集端。
5.根据权利要求1或2所述的脱盐浓淡水、生活污水经济回用系统，所述生活污水处理单元包括依次连接的生活污水物理处理系统(6-1)和生活污水生化处理系统(6-2)；所述生活污水物理处理系统(6-1)的入口输入生活污水，所述生活污水生化处理系统(6-2)的出口连接回用分配单元。
6.根据权利要求5所述的脱盐浓淡水、生活污水经济回用系统，所述回用分配单元包括中水回用分配装置(7)，所述中水回用分配装置(7)的入口连接生活污水生化处理系统(6-2)，出口与外排/用水单元的入口相连。
7.根据权利要求6所述的脱盐浓淡水、生活污水经济回用系统，所述外排/用水单元包括生产系统防尘洒水装置(8-7)和生活杂用水装置(8-8)；所述生产系统防尘洒水装置(8-7)和生活杂用水装置(8-8)的入口均与中水回用分配装置(7)的出口相连；所述生产系统防尘洒水装置(8-7)和生活杂用水装置(8-8)的数据采集端均连接水量分配中心(8)的数据采集端。
8.一种用于实现权利要求1-7任一项所述系统的脱盐浓淡水、生活污水经济回用方法，包括以下步骤：TDS微超标矿井水进入矿井水缓冲水池(1)均质储存，水池出口设置两路，一路进入掺混达标外排装置(5)混合，一路进入软化净化系统(2-1)用于实现降硬除浊，软化净化系统(2-1)出水进入膜脱盐系统(2-2)进行脱盐，出水分为淡水和浓水；其中淡水通过淡水回用分配装置(3)回用至生活用水装置(8-2)、井下系统用水装置(8-3)，多余淡水通过与待掺混的矿井水原水掺混，外排水水质应TDS≤1000mg/L；浓水通过浓水回用分配装置(4)回用至黄泥灌浆补水装置(8-4)、洗煤生产补充水装置(8-5)以及储煤系统喷淋装置(8-6)；洗煤生产补充水采用生活污水回用水、渣浆泵轴封冷却排水和部分浓水的掺混水，能够降低浓盐水作为洗煤生产补充水的含盐量；矿井生活污水依次进入生活污水物理处理系统(6-1)和生活污水生化处理系统(6-2)，出水进入中水回用分配装置(7)，中水回用分配装置(7)分别与生产系统防尘洒水装置(8-7)、生活杂用水装置(8-8)及浓水回用分配装置(4)相连接，实现中水100％回用；矿区生活污水经生活污水处理站处理，回用于地面生活杂用以及洗煤厂生产补水以及生产系统防尘洒水；水量分配中心(8)与掺混达标外排装置(5)、淡水回用分配装置(3)、浓水回用分配装置(4)及中水回用分配装置(7)相连接，用于矿井水系统淡水回收率、浓淡水、掺混水、生活污水处理后中水的水质指标监测功能，并对用水量、需水量、来水量进行实时监控统计；根据各用水点需求实时调控分配装置，使脱盐浓水经浓水回用分配装置(4)全部回用，当水量不足时经中水回用分配装置(7)补充水量；当水量分配中心检测矿井水达标外排装置(8-1)含盐量超标时，增大矿井水缓冲水池(1)进入软化净化系统(2-1)的矿井水量或增大膜脱盐系统(2-2)的回收率、减小矿井水缓冲水池(1)进入掺混达标外排装置(5)的矿井水量；使矿井水掺混达标外排装置(5)水质满足排放要求并设为第一优先级，依此减少矿井水处理系统运行容量、降低运行成本；通过调高矿井水掺混外排水量、保证浓水的全部回用以及降低矿井水处理系统出力，进而降低运行成本，同时通过浓水和中水的全部回用控制。
9.根据权利要求8所述的脱盐浓淡水、生活污水经济回用方法，所述根据各用水点需求实时调控分配装置的具体方法如下：
式中：Q矿井水为TDS微超标矿井水需处理总量；μ矿井水为TDS微超标矿井水含盐量；Q掺混为TDS微超标矿井水直接去掺混达标外排装置(5)的水量；Q淡水为TDS微超标矿井水处理系统产生的淡水量；μ淡水为TDS微超标矿井水处理系统产生的淡水含盐量；Q浓水为TDS微超标矿井水处理系统产生的浓水量；μ浓水为TDS微超标矿井水处理系统产生的浓水含盐量；μ掺混排放为掺混外排矿井水含盐量；α为TDS微超标矿井水处理膜脱盐系统(2-2)的回收率。
发明内容
本申请的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种脱盐浓淡水、生活污水经济回用系统及方法，以实现脱盐浓水的内部消化、生活污水的全部回用，无需新建蒸发结晶系统，同时拓展脱盐淡水内部使用途径，提高水资源利用率。
为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现：
第一方面，本申请提供一种脱盐浓淡水、生活污水经济回用系统，包括：
脱盐浓淡水处理单元，所述脱盐浓淡水处理单元的入口与矿井水缓冲水池相连，脱盐浓淡水处理单元的出口连接回用分配单元；
生活污水处理单元，所述生活污水处理单元的入口输入生活污水，出口连接回用分配单元；
回用分配单元，所述回用分配单元的输出端连接外排/用水单元；
水量分配中心，所述水量分配中心的控制端连接回用分配单元的控制端，数据采集端连接外排/用水单元；所述水量分配中心用于监测淡水回收率、浓淡水、掺混水以及生活污水处理后中水的水质指标，并实时监控统计用水量、需水量以及来水量。
第一方面，本申请提供一种脱盐浓淡水、生活污水经济回用方法，包括以下步骤：
TDS微超标矿井水进入矿井水缓冲水池均质储存，水池出口设置两路，一路进入掺混达标外排装置混合，一路进入软化净化系统用于实现降硬除浊，软化净化系统出水进入膜脱盐系统进行脱盐，出水分为淡水和浓水；其中淡水通过淡水回用分配装置回用至生活用水装置、井下系统用水装置，多余淡水通过与待掺混的矿井水原水掺混，外排水水质应TDS≤1000mg/L；
浓水通过浓水回用分配装置回用至黄泥灌浆补水装置、洗煤生产补充水装置以及储煤系统喷淋装置；洗煤生产补充水采用生活污水回用水、渣浆泵轴封冷却排水和部分浓水的掺混水，能够降低浓盐水作为洗煤生产补充水的含盐量；
矿井生活污水依次进入生活污水物理处理系统和生活污水生化处理系统，出水进入中水回用分配装置，中水回用分配装置分别与生产系统防尘洒水装置、生活杂用水装置及浓水回用分配装置相连接，实现中水100％回用；矿区生活污水经生活污水处理站处理，回用于地面生活杂用以及洗煤厂生产补水以及生产系统防尘洒水；
水量分配中心与掺混达标外排装置、淡水回用分配装置、浓水回用分配装置及中水回用分配装置相连接，用于矿井水系统淡水回收率、浓淡水、掺混水、生活污水处理后中水的水质指标监测功能，并对用水量、需水量、来水量进行实时监控统计；根据各用水点需求实时调控分配装置，使脱盐浓水经浓水回用分配装置全部回用，当水量不足时经中水回用分配装置补充水量；当水量分配中心检测矿井水达标外排装置含盐量超标时，增大矿井水缓冲水池进入软化净化系统的矿井水量或增大膜脱盐系统的回收率、减小矿井水缓冲水池进入掺混达标外排装置的矿井水量；使矿井水掺混达标外排装置水质满足排放要求并设为第一优先级，依此减少矿井水处理系统运行容量、降低运行成本；通过调高矿井水掺混外排水量、保证浓水的全部回用以及降低矿井水处理系统出力，进而降低运行成本，同时通过浓水和中水的全部回用控制。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
本发明通过极限控制外排矿井水水质要求，实现矿井水脱盐系统的低水平运行，同时通过对浓水的回用路径扩展，实现浓水100％自循环回用，避免了传统高盐浓水蒸发结晶零排放系统的高建设投资、高运行成本、低经济性。通过对矿井水浓淡水的合理分配使用，并对生活污水处理后的中水扩展使用路径，实现矿井水资源适配性、全流程、全方位的回用，提高矿井水环保水平，降低水资源浪费。该发明尤其适用于存在矿井水TDS微超标的煤矿，解决了煤矿建设场地狭小、浓水蒸发结晶零排放系统投资造价极高、系统冗长且运维难度大等难题。
（发明人：陈玉强;张凯;李小军;胡明睿;陈阳;王新;李嘉宾）