专利名称：一种煤矿矿井水深度净化系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉属于环境保护矿井水处理领域，特别涉及一种煤矿矿井水深度净化系统。
背景技术：
煤矿矿井水是矿区所采煤层及开拓巷道附近的地下水，有时也含有少量渗入的地 表水。由于受到当地地质年代、地质构造、各种煤系伴生矿物成分等因素的影响，还有流经 采煤工作面时带入的煤粉等悬浮颗粒，以及受井下采掘过程中采煤设备的乳化液及工作人 员排泄物的轻度污染，矿井水的水质在不同的地区有很大的差异，具有明显的煤炭行业特 征。我国矿井水的杂质成分主要是悬浮物、可溶性无机物及少量的油脂。一般悬浮物 及色度较高，细菌总数超标，COD、BOD略有超标。随着水资源的紧张，国家对水资源的保护和有效利用越来越重视，煤矿矿井水作 为有着典型意义的行业废水更是倍受关注，从某种意义上来说，煤矿矿井水是最接近传统 地下生活用水的一种地下水源，涌水量大、成分较为简单，几乎没有受到工业生产和其他环 境污染，是最容易被净化利用的行业废水，然而长期以来，这种极具开发价值的水源一直被 当作污水排放，而且不断造成环境污染，近几年来，随着国家对环保的重视，煤矿企业才不 得不对煤矿矿井水进行简单的排放达标处理。目前，中国很多煤矿的生活用水十分紧张，已经影响了职工的正常生活和矿井的
正常生产。随着煤炭开采强度的加大和井下采区延伸速度的不断提高，井下采空区范围不断 扩大，相应的井下排水范围也不断增大，其结果造成本矿井井田范围内地下水位大面积下 降，使本矿原有的部分深井报废或原有水源井出水量减少，造成原有供水系统的供水能力 越来越紧张，直接影响了本矿井的正常生产，降低了职工的生活质量。另一方面，大量地下 水资源因煤炭资源的开采而被排至矿井地表，造成一边是大量矿井水白白流淌，一边是矿 区严重供水短缺，且造成一定程度的环境污染问题。我国矿井水净化处理技术起始于20世纪70年代末。最早的矿井水处理技术的净 化要求是达标排放。通常采用沉淀或混凝、沉淀处理技术。但是传统的处理工艺依然有以下缺点(1)系统占地面积大；(2)运行可靠性不佳；(3)操作复杂，受给水条件影响较大，废水的水量、浊度、PH值、温度以及其中的杂 质等都会对混凝效果产生影响，从而影响净化效果；(4)建设周期长。因为传统的净化工艺的主要组成部分均是混凝土结构，因此建设 周期较长。传统的处理技术亟待解决的问题有以下几点[0014]①采用传统的方法处理矿井水，占地面积大，操作不稳定，人为操作因素太多，而 且最致命的是在零度以下的环境中絮凝剂几乎完全失效，致使系统无法达标排放。另外，传 统的处理方式还存在运行费用高、人员投入量大等问题。②矿井水中的悬浮颗粒主要由煤泥组成，目前大都采用沉淀的方法来加以去除。 但煤矿在生产过程中不可避免地会将乳化油和废机油混入到矿井水中(约0. 2 0. 49mg/ L)，这些有机物由于密度比水小，不可能通过沉淀的方式来除去，给矿井水的净化带来了困 难。采用传统工艺处理后的外排水根本不能作为生活用水，这就大大抑制了矿井水的回用 范围。为了解决这个问题，必须在净化工艺中考虑到油类物质的去除工序。目前较常用的 有加药气浮或吸附方式，但其实际处理效果并不理想，不能从根本上彻底解决矿井水中的 油污问题。
发明内容本实用新型的目的就是在于克服上述现有技术中的不足而提供一种占地面积小、 不易堵塞、使用寿命长的煤矿矿井水深度净化系统。为实现上述目的，本实用新型是采用以下方案是这样实现的一种煤矿矿井水深度 净化系统，它是由净化系统(1)、清洗系统(2)、压滤系统(3)、安全系统(4)、吸水池(5)组 成，其特征在于吸水池(5)与净化系统(1)、压滤系统(3)连接，净化系统(1)与安全系统 (4)连接。本实用新型优点(1)、传统的矿井水净化工艺需要建造大量的沉底池，占地面积很大，而矿井水膜 净化工艺采用集成模块化设计，结构紧凑，占地面积小。(2)、传统的矿井水净化工艺需要添加大量的絮凝剂才能有效促进悬浮物的絮凝 和沉淀。而矿井水膜净化工艺采用的是纯物理过滤方式，无需添加任何化学药剂。(3)、传统的矿井水净化工艺受水温影响较大，由于传统的需要添加大量的絮凝 齐 ，当水温低时，絮凝剂水解速度减慢，溶解不完全会影响絮凝效果，温度还影响矾花形成 速度和结构，这也会影响絮凝效果，低温时，即使增加投药量，也无法形成较大的、有效的絮 体，这样将使絮凝效果失效，不利于矿井水的沉淀净化。而矿井水膜净化工艺无需添加任何 化学药剂，温度的变化对净化效果是没有影响的。(4)、传统的矿井水净化工艺受给水条件响较大，由于煤矿的井下排出的矿井水大多是间歇式外排的，这就会出现供水不平衡，而传统的加药沉淀过滤方式需要比较稳定供 水环境才能有效净化矿井水中的杂质，当供水量大时，有限的处理能力根本无法保证净化 水质，而增加处理能力又会导致投资浪费和运行费用过高。而矿井水膜净化工艺不受供水 条件的影响，净化水质始终是一样的。(5)、传统的矿井水净化工艺对矿井水中油类物质是很难去除的。由于矿井水中含有少量的油类物质，传统工艺的去油措施是采用隔油池，但隔油池适用于废水含油量较大 的场所，不适用于含油量较小的矿井水净化；即使是采用加药方式也无法去除矿井水中的 少量油类物质；而矿井水膜净化工艺采用的无机陶瓷膜材料，其膜孔为0. 1 μ m，可以过滤 掉大分子级的物质，而油是以大分子状态存在的，以陶瓷材质的曾油的特点油不会污染陶 瓷膜管，而膜的分子级过滤又滤除了油类物质，使净化后的净水不含有任何油类物质.(6)、传统的矿井水净化工艺很难实现自动化控制，需要人工定时添加药剂和巡检，需要几个看管，工人劳动强度大，而矿井水膜净化工艺采用全自动化电脑控制，通过电脑界面控制整个系统，一旦某个部位出现问题系统就会自动报警，根本无需专人巡检，工人 劳动强度低。(7)、传统的矿井水净化工艺需要添加大量药剂和多人看管，运行成本高达1元 钱。而矿井水膜净化工艺只需一个兼职人员就可管理运行，运行费用也只要一台水泵的消 耗，运行费用不到0.4元钱。(8)、传统的矿井水净化工艺净化后的水只能达标排放或作别的用途，根本不能作 为生活饮用水，而经矿井水膜净化工艺净化过的水能达到生活饮用水标准。(9)、矿井水膜净化工艺还具有以下特点，采用机械反冲洗+化学清洗的清洗工艺 可有效恢复膜通量；采用错流过滤技术，不易堵塞；采用陶瓷膜材质，膜孔径小，过滤精度 高，使用寿命长。目前，矿井水综合利用方向主要有两个，即生产用水和生活用水。其中生产用水又 分为工业用水和农业用水。生产用水对水质要求不高，一般矿井水经简单净化处理即可满 足要求。而生活用水尤其是饮用水对水质的要求较高，目前的传统技术很难满足。最常见的 是将净化后的矿井水用于井下洒水、道路降尘洒水、防尘洒水等方面，至于说将矿井水经过 净化处理后作为澡堂用水、锅炉用水甚至饮用水，则由于种种原因至今还没有被引起重视。其实，煤矿矿井水，既是一种具有行业特点的污染源，又是一种宝贵的水资源。将 煤矿矿井水处理后作为煤矿工业用水、生活用水及其它用水，不仅可以解决矿区缺水问题， 而且还可以充分利用矿井水水资源，节省地下水资源，具有明显经济、环境和社会效益，有 利于煤炭产业和矿区经济的可持续发展。在水资源日益匮乏的今天，矿井水资源综合利用是矿区循环经济战略思想的重要 体现。矿井井下排水资源化，不仅可减小淡水资源的开发强度，减轻矿区水污染和水资源短 缺的压力，而且可以充分利用煤泥等二次资源，化害为利，提高煤矿开采的抗灾能力，改善 矿区环境和促进非煤产业的发展，以促进矿区可持续发展战略和生态矿业目标的实现，具 有重要的经济效益、环境效益和社会效益。采用矿井水膜净化工艺对矿井水进行深度处理，可实现水可回用、煤可回收，既可 以缓解煤矿用水紧张的状况，又开辟了新的水源，同时也可减少对环境的污染，也为企业煤 矿发展循环经济提供了新的思路，无疑是一个利国、利民、利企业的好技术。
图1为本实用新型结构示意图具体实施方式
由循环泵从循环水池抽取矿井水，并加压输送到矿井水膜净化设备中，经过膜技 术的过滤净化分离，除掉矿井水中大分子有机物、悬浮物、细菌、油污和其它微生物。为了防 止膜表面被污染而影响产水量、保证主循环系统设备稳定运行，设定间歇式不停机在线气 体反冲洗，在正常运行中采用机械反清洗的方法清除膜管内表面积污。当主循环系统设备 运行一段时间后，即使在线气体反冲洗能防止大部分膜表面污染，但是仍有部分膜表面被 污染而影响产水量，当净水产量低于额定产水量的80%时，需对膜管进行彻底清洗，确保恢复产水量，这样既确保了净水产量，又保证了膜净化设备的稳定运行。吸水池中的矿井水浓 缩到一定程度，达到进压滤机的进水浓度标准时，就可以把吸水池的煤灰水通过排污泵输 送到压滤机中，进行压滤浓缩成煤泥饼，这就实现煤回收。设备的清水管道上安装有在线浊 度检测仪，可以24小时不间断地监测出水的水质情况。一旦系统出现泄漏等故障，浊度就 会超标，在线检测仪马上就会将信号传递给DCS系统(自控系统)，系统会自动根据情况决定是声光报警通知岗位操作工。为了检查方便，我们还在每台设备的每个膜组件上都设有 取水阀门，系统一旦出现泄漏，可以保证在最短时间内查找到泄漏点。
权利要求一种煤矿矿井水深度净化系统，它是由净化系统(1)、清洗系统(2)、压滤系统(3)、安全系统(4)、吸水池(5)组成，其特征在于吸水池(5)与净化系统(1)、压滤系统(3)连接，净化系统(1)与安全系统(4)连接。
专利摘要一种煤矿矿井水深度净化系统，它是由净化系统(1)、清洗系统(2)、压滤系统(3)、安全系统(4)、吸水池(5)组成，其特征在于吸水池(5)与净化系统(1)、压滤系统(3)连接，净化系统(1)与安全系统(4)连接。一种煤矿矿井水深度净化系统采用集成模块化设计，结构紧凑，占地面积小；该系统采用纯物理过滤方式，无需添加任何化学药剂工艺，且净化效果不受温度变化的影响，不受供水条件的影响，净化水质始终是一样的。
文档编号C02F1/44GK201770519SQ20102029319
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者张伟峰, 李明硕, 潘钰坤, 田海军, 龚春阳 申请人:田海军