一种基于微磁凝聚技术的多点投放井水混凝沉降装置的制作方法

本发明属于煤矿水处理技术领域，具体涉及一种基于微磁凝聚技术的多点投放井水混凝沉降装置。

背景技术：

矿井水是由煤矿开采过程中产生的地下涌水与井下采掘生产中的防尘洒水、设备冷却排水等汇集而成，主要含有煤粉和岩粉，具有悬浮物浓度高，颗粒细小难于沉淀的特点。因此，矿井水的排放不仅污染环境，而且造成了有限水资源和煤粉的大量浪费，

矿井水中的悬浮物质多为有机物(煤粉)和无机物(岩粉)的复合体，而这些悬浮物本身是不带磁性的，因此，必须将非磁性悬浮物转化为磁性悬浮物。微磁凝聚技术就是向原水中投加专用磁种，使磁种在混凝剂的作用下与原水中的悬浮物形成絮团。形成的絮团是以磁种作为“核”的磁种和悬浮物的混合体，因磁种带有磁性，当絮团与磁盘进行接触时，从而将以磁种作为核的悬浮物絮团一起吸附，实现水与悬浮物的分离，达到净化的目的。

目前，我国的矿井水净化处理利用系统基本都是将水从地下抽至地面后再采用常规的沉淀技术进行处理，该技术对矿井水中的悬浮物虽然有一定的去除效果，但该工艺占地面积大、投资大、运行成本高，并且需要投加的药剂量和磁种也多，这种处理方式会大大提高大大提高矿井水的处理成本。

技术实现要素：

针对以上存在的技术问题，本发明提供一种基于微磁凝聚技术的多点投放井水混凝沉降装置。

本发明的技术方案为：一种基于微磁凝聚技术的多点投放井水混凝沉降装置，包括机架、水槽、沉淀槽、移动机构、投加机构、磁分离机构、卸渣机构，

水槽安装在机架的上部，水槽的左端设有进水口，水槽的下端设有3个泄流管，泄流管上设有电动阀，沉淀槽安装在位于水槽下方的机架上，沉淀槽的一侧设有排水口，沉淀槽的底部设有排泥口；

移动机构包括设置在机架后方的龙门架，龙门架的横梁上设有机头，机头通过驱动传动组件一沿x轴水平移动，以及通过驱动传动组件二沿z轴上下移动，机头的下端设有旋转电机，旋转电机的输出轴上连接有转向传动机构；

投加机构包括分别固定设置在机头上的混凝剂存储箱和磁种悬浮液存储箱，以及固定设置在机头下端且分别与混凝剂存储箱和磁种悬浮液存储箱对应连接的混凝剂计量泵和磁种悬浮液计量泵；

磁分离机构包括与转向传动机构下端转动连接的转盘，转盘的外缘上设有若干均等分的投加槽，至少一个投加槽位于混凝剂计量泵和磁种悬浮液计量泵的出料口的正下方，投加槽上连接有桨叶，用于对投入混凝剂后的污水进行混合搅拌，转盘前侧设有电磁盘，电磁盘通过设置在机头顶部的整流脱磁控制器与外部电源相连；通过整流脱磁控制器对电磁盘实现通断电控制，以此控制电磁盘在磁性和非磁性之间进行转换。整流脱磁控制器可采用现有技术中的wl-115c电磁盘用整流脱磁控制器。

卸渣机构包括设置在水槽末端一侧机架上的卸渣室，以及设置在卸渣室内的刮渣机构。

进一步地，机头通过驱动传动组件一在x轴是采用直线电机或者电机驱动齿轮齿条机构驱动、丝杠导轨或齿轮齿条导轨传动的方式水平移动，本发明采用的直线电机。机头通过驱动传动组件二在z轴采用伺服电动缸、液压、丝杠、齿轮齿条等传动方式上下移动，本发明采用的是伺服电动缸。

进一步地，转向传动机构包括主动轴、从动轴、直线联轴器、转向联轴器，主动轴的上端通过直线联轴器与旋转电机的输出轴相连，从动轴的近端通过转向联轴器与主动轴下端垂直连接，从动轴的远端贯穿转盘连接至电磁盘。通过转向传动机构将旋转电机在横向面的转动方向转换为纵向面的转动，便于转盘上的投加槽承接混凝剂计量泵和磁种悬浮液计量泵投加的混凝剂和磁种悬浮液，在转盘的转动以及机头在x轴水平移动中，实现药物的多点均匀投加，同时电磁盘在通电后也移动式进行磁性混凝物的吸附，不仅节省药物还能提高磁分离效率。

更进一步地，转向联轴器包括形状为立方体的套筒，套筒内设有纵向贯穿套筒上下端面的纵向传动轴，纵向传动轴的上端与主动轴下端通过联轴器相连，纵向传动轴上固定穿套有斜齿轮ⅰ，套筒内还设有横向贯穿套筒前后端面的横向传动轴，横向传动轴的近端与从动轴的近端通过联轴器相连，横向传动轴上固定穿套有斜齿轮ⅱ，斜齿轮ⅱ与斜齿轮ⅰ啮合传动。用于实现主动轴和从动轴的90度传动。

更进一步地，从动轴和横向传动轴为空心轴，用于穿引连接电磁盘和整流脱磁控制器的防水电缆。可防止防水电缆随电磁盘的转动而发生缠绕。

进一步地，刮渣机构包括橡胶刮板与弹簧支柱，橡胶刮板通过弹簧支柱连接在卸渣室的内侧壁上，橡胶刮板与电磁盘表面相对，且橡胶刮板的长度大于电磁盘的直径。电磁盘在断电失去磁性后，吸附在其表面的磁性混凝物残渣失去磁力吸附，会发生脱落，但是由于残渣不是干燥状态，因此难免会有黏附，此时可利用电磁盘的转动，通过橡胶刮板对电磁盘表面的磁性混凝物残渣进行进一步清除。

进一步地，卸渣室的顶部为开口结构，卸渣室的内侧壁上设有喷淋管，用于对电磁盘进行二次冲洗，卸渣室的底部为锥形漏斗结构，卸渣室的底部设有排渣口。

进一步地，水槽的底部两端为弧形结构，并且弧形结构的曲率大于或等于转盘最外的桨叶组成的圆弧曲率。为了方便进行滚动搅拌不留死角。

本发明的工作方法为：首先，将经过栅格初步过滤拦截的矿井水从进水口引入至水槽，作为驱动传动组件二的伺服电动缸向下移动，至磁分离机构浸没在水槽的矿井水中，作为驱动传动组件一的直线电机驱动机头沿横梁水平往复移动，磁分离机构通过转向传动机构的传动实现同步移动，同时，旋转电机的输出轴旋转，通过直线联轴器带动主动轴同方向转动，从动轴在转向联轴器的转向连接下实现与主动轴呈90度夹角的转动，并带动磁分离机构进行旋转。利用整流脱磁控制器控制电磁盘为断电非磁状态，通过混凝剂计量泵泵送混凝剂至投加槽中，混凝剂在投加槽的转动下充分溶解在矿井水中，并伴随桨叶的搅拌对矿井水中的固体颗粒物质进行絮凝，然后通过磁种悬浮液计量泵泵送磁种悬浮液至投加槽中，磁种悬浮液在投加槽的转动下均匀分散在水体中，并伴随桨叶的搅拌与水体中的絮凝物混合形成磁性絮凝物，利用整流脱磁控制器控制电磁盘为通电磁性状态，对磁性絮凝物进行吸附。当吸附达到一定累积量时，作为驱动传动组件二的伺服电动缸向上移动，至磁分离机构抬离水槽，作为驱动传动组件一的直线电机驱动机头沿横梁移动至卸渣室的正上方，将磁分离机构下放至卸渣室，并使得电磁盘表面与橡胶刮板相接触，利用整流脱磁控制器控制电磁盘为断电非磁状态，吸附在电磁盘上的磁性絮凝物失去吸附力并在重力的作用下脱落，同时驱动旋转电机，使得电磁盘在旋转过程中与橡胶刮板发生摩擦，进一步对磁性絮凝物进行刮除。还可利用喷淋管引水对电磁盘进行喷淋清洗。完毕后，再次回到水槽进行吸附磁性絮凝物，直至电磁盘无磁性絮凝物为止。打开电动阀，将矿井水排放至沉淀槽中进行沉淀，最后上层清水从排水口排出，下层污泥从排泥口排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明磁分离机构集搅拌、加药和磁吸附为一体，利用机头上的驱动传动组件一在x轴进行往复移动，利用机头上驱动传动组件二在z轴上进行上下移动，以及利用机头的旋转电机驱动转向传动机构实现自转，因此转盘上的投加槽能够承接混凝剂计量泵和磁种悬浮液计量泵投加的混凝剂和磁种悬浮液，在转盘的转动以及机头在x轴水平移动中，实现药物的多点均匀投加，同时电磁盘在通电后也移动式进行磁性混凝物的吸附，不仅节省药物还能提高磁分离效率。

(2)本发明的磁分离机构还能够移动至卸渣室内，电磁盘在断电失去磁性后，吸附在其表面的磁性混凝物残渣失去磁力吸附，会发生脱落，但是由于残渣不是干燥状态，因此难免会有黏附，此时可利用电磁盘的转动，通过橡胶刮板对电磁盘表面的磁性混凝物残渣进行进一步清除。

总之，本发明的集成化程度高，可对矿井水进行快速高效的混凝沉降以及磁分离。

附图说明

图1是本发明的磁分离机构位于水槽内的整体结构主视图；

图2是本发明的磁分离机构位于水槽内的整体结构左视图；

图3是本发明的转向联轴器的内部结构示意图；

图4是本发明的磁分离机构的立体结构示意图；

图5是本发明的磁分离机构位于卸渣室内的整体结构主视图；

图6是本发明的磁分离机构位于卸渣室内的局部结构左视图。

其中，1-机架、2-水槽、3-沉淀槽、4-移动机构、5-投加机构、6-磁分离机构、7-卸渣机构、8-进水口、9-泄流管、10-电动阀、11-排水口、12-排泥口、13-龙门架、14-横梁、15-机头、16-驱动传动组件一、17-驱动传动组件二、18-旋转电机、19-转向传动机构、20-混凝剂存储箱、21-磁种悬浮液存储箱、22-混凝剂计量泵、23-磁种悬浮液计量泵、24-转盘、25-投加槽、26-桨叶、27-电磁盘、28-整流脱磁控制器、29-卸渣室、30-刮渣机构、31-主动轴、32-从动轴、33-直线联轴器、34-转向联轴器、35-套筒、36-纵向传动轴、37-斜齿轮ⅰ、38-横向传动轴、39-斜齿轮ⅱ、40-防水电缆、41-橡胶刮板、42-弹簧支柱、43-喷淋管、44-排渣口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。另外，值得说明的是，本发明中用到的机电设备均为市售产品。

如图1所示，一种基于微磁凝聚技术的多点投放井水混凝沉降装置，包括机架1、水槽2、沉淀槽3、移动机构4、投加机构5、磁分离机构6、卸渣机构7，

水槽2安装在机架1的上部，水槽2的左端设有进水口8，水槽2的下端设有3个泄流管9，泄流管9上设有电动阀10，沉淀槽3安装在位于水槽2下方的机架1上，沉淀槽3的一侧设有排水口11，沉淀槽3的底部设有排泥口12；

如图1和2所示，移动机构4包括设置在机架1后方的龙门架13，龙门架13的横梁14上设有机头15，机头15通过驱动传动组件一16在x轴是采用直线电机的方式水平移动，需要说明的是，水平移动的方式并不受此局限，利用常规技术的电机驱动齿轮齿条机构驱动、丝杠导轨或齿轮齿条导轨的传动方式也可实现水平移动。以及通过驱动传动组件二17在z轴采用伺服电动缸的传动方式上下移动，需要说明的是，上下移动的方式并不受此局限，利用常规技术的液压、丝杠、齿轮齿条等传动方式也可实现上下移动。机头15的下端设有旋转电机18，旋转电机18的输出轴上连接有转向传动机构19；如图2所示，转向传动机构19包括主动轴31、从动轴32、直线联轴器33、转向联轴器34，主动轴31的上端通过直线联轴器33与旋转电机18的输出轴相连，从动轴32的近端通过转向联轴器34与主动轴31下端垂直连接，从动轴32的远端贯穿转盘24连接至电磁盘27。通过转向传动机构19将旋转电机18在横向面的转动方向转换为纵向面的转动，便于转盘24上的投加槽25承接混凝剂计量泵22和磁种悬浮液计量泵23投加的混凝剂和磁种悬浮液，在转盘24的转动以及机头15在x轴水平移动中，实现药物的多点均匀投加，同时电磁盘27在通电后也移动式进行磁性混凝物的吸附，不仅节省药物还能提高磁分离效率。如图3所示，转向联轴器34包括形状为立方体的套筒35，套筒35内设有纵向贯穿套筒35上下端面的纵向传动轴36，纵向传动轴36的上端与主动轴31下端通过联轴器相连，纵向传动轴36上固定穿套有斜齿轮ⅰ37，套筒35内还设有横向贯穿套筒35前后端面的横向传动轴38，横向传动轴38的近端与从动轴32的近端通过联轴器相连，横向传动轴38上固定穿套有斜齿轮ⅱ39，斜齿轮ⅱ39与斜齿轮ⅰ37啮合传动。用于实现主动轴31和从动轴32的90度传动。并且从动轴32和横向传动轴38为空心轴，用于穿引连接电磁盘27和整流脱磁控制器28的防水电缆40。可防止防水电缆40随电磁盘27的转动而发生缠绕。

如图1所示，投加机构5包括分别固定设置在机头15上的混凝剂存储箱20和磁种悬浮液存储箱21，以及固定设置在机头15下端且分别与混凝剂存储箱20和磁种悬浮液存储箱21对应连接的混凝剂计量泵22和磁种悬浮液计量泵23；

如图1和2所示，磁分离机构6包括与转向传动机构19下端转动连接的转盘24，转盘24的外缘上设有若干均等分的投加槽25，至少一个投加槽25位于混凝剂计量泵22和磁种悬浮液计量泵23的出料口的正下方，投加槽25上连接有桨叶26，用于对投入混凝剂后的污水进行混合搅拌，转盘24前侧设有电磁盘27，电磁盘27通过设置在机头15顶部的整流脱磁控制器28与外部电源相连；通过整流脱磁控制器28对电磁盘27实现通断电控制，以此控制电磁盘27在磁性和非磁性之间进行转换。整流脱磁控制器28可采用现有技术中的wl-115c电磁盘用整流脱磁控制器。如图1所示，水槽2的底部两端为弧形结构，并且弧形结构的曲率大于或等于转盘24最外的桨叶26组成的圆弧曲率。为了方便进行滚动搅拌不留死角。

如图5和6所示，卸渣机构7包括设置在水槽2末端一侧机架1上的卸渣室29，以及设置在卸渣室29内的刮渣机构30。如图6所示，刮渣机构30包括橡胶刮板41与弹簧支柱42，橡胶刮板41通过弹簧支柱42连接在卸渣室29的内侧壁上，橡胶刮板41与电磁盘27表面相对，且橡胶刮板41的长度大于电磁盘27的直径。电磁盘27在断电失去磁性后，吸附在其表面的磁性混凝物残渣失去磁力吸附，会发生脱落，但是由于残渣不是干燥状态，因此难免会有黏附，此时可利用电磁盘27的转动，通过橡胶刮板41对电磁盘27表面的磁性混凝物残渣进行进一步清除。卸渣室29的顶部为开口结构，卸渣室29的内侧壁上设有喷淋管43，用于对电磁盘27进行二次冲洗，卸渣室29的底部为锥形漏斗结构，卸渣室29的底部设有排渣口44。

本实施例的工作方法为：首先，将经过栅格初步过滤拦截的矿井水从进水口8引入至水槽2，作为驱动传动组件二17的伺服电动缸向下移动，至磁分离机构6浸没在水槽2的矿井水中，作为驱动传动组件一16的直线电机驱动机头15沿横梁14水平往复移动，磁分离机构6通过转向传动机构19的传动实现同步移动，同时，旋转电机18的输出轴旋转，通过直线联轴器33带动主动轴31同方向转动，从动轴32在转向联轴器34的转向连接下实现与主动轴31呈90度夹角的转动，并带动磁分离机构6进行旋转。利用整流脱磁控制器28控制电磁盘27为断电非磁状态，通过混凝剂计量泵22泵送混凝剂至投加槽25中，混凝剂在投加槽25的转动下充分溶解在矿井水中，并伴随桨叶26的搅拌对矿井水中的固体颗粒物质进行絮凝，然后通过磁种悬浮液计量泵23泵送磁种悬浮液至投加槽25中，磁种悬浮液在投加槽25的转动下均匀分散在水体中，并伴随桨叶26的搅拌与水体中的絮凝物混合形成磁性絮凝物，利用整流脱磁控制器28控制电磁盘27为通电磁性状态，对磁性絮凝物进行吸附。当吸附达到一定累积量时，作为驱动传动组件二17的伺服电动缸向上移动，至磁分离机构6抬离水槽2，作为驱动传动组件一16的直线电机驱动机头15沿横梁14移动至卸渣室29的正上方，将磁分离机构6下放至卸渣室29，并使得电磁盘27表面与橡胶刮板41相接触，利用整流脱磁控制器28控制电磁盘27为断电非磁状态，吸附在电磁盘27上的磁性絮凝物失去吸附力并在重力的作用下脱落，同时驱动旋转电机18，使得电磁盘27在旋转过程中与橡胶刮板41发生摩擦，进一步对磁性絮凝物进行刮除。还可利用喷淋管43引水对电磁盘27进行喷淋清洗。完毕后，再次回到水槽2进行吸附磁性絮凝物，直至电磁盘27无磁性絮凝物为止。打开电动阀10，将矿井水排放至沉淀槽3中进行沉淀，最后上层清水从排水口11排出，下层污泥从排泥口12排出。

利用本发明的装置对矿井水的混凝去磁率高达99％以上，并且磁种用量节省了30-50％，整体处理效率提高了25-35％。

尽管已参照其具体实施方案描述和阐明了本发明，但本领域技术人员会认识到，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下对其作出各种改变、修改和取代。因此，本发明意在仅受下列权利要求的范围限制且这些权利要求应在合理的程度上尽可能广义地解释。