CN102502933A - 高浊矿井水混凝沉淀处理*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高浊矿井水混凝沉淀处理***，由快速混合区、平流沉淀区、慢速混合区、反应区、斜板沉淀区依次连通而成。快速混合区设有絮凝剂PAM配置***，由PAM存放槽、PAM溶解槽、PAM储液槽和PAM计量泵组成；慢速混合区设有絮凝剂PAC配置***，由PAC存放槽、PAC溶解槽、PAC储液槽和PAC计量泵组成；斜板沉淀区采用迷宫斜板沉淀池，斜板采用无毒聚氯乙烯材料制成的斜板，斜板上设有翼片；通过设计多级减速搅拌***，提高后期稳定悬浮物的去除效果，该高浊矿井水混凝沉淀处理***设置五个区，提高了混凝处理效果，实现对高浊度矿井水经济高效的处理和回收再利用。

Description

高浊矿井水混凝沉淀处理***

技术领域

本发明涉及矿井水处理技术，尤其涉及一种高浊矿井水混凝沉淀处理***。

背景技术

在煤炭井工开采过程中，为了确保井下安全生产，必须排出大量的矿井水，矿井水的直接排放严重污染了当地的地表水，造成地表水、地下水资源的浪费。矿井水是一种具有行业特点的污染物，也是一种宝贵的水资源。如不进行处理，不仅浪费了大量水资源，而且造成环境污染。

大部分矿井水含有高浓度的悬浮物和铁锰污染物。

现有技术中，矿井水处理工程一般采用混凝沉淀工艺去除高浓度的悬浮物，同时达到去除铁锰的效果。然而混凝沉淀单元主要依据地表水、地下水有关参数设计。由于地下水/地表水浊度一般小于100NTU，主要是泥沙，较易沉降；而煤矿矿井水属于高浊水，悬浮物浓度高而不稳定(一般10-1000mg/L，井下水仓清仓时可达上万mg/L)，主要成分是煤粉，矿井水中的悬浮物主要由轻质的煤粉、岩粉及部分有机物组成，其比重轻、不易沉降。水化学性质和沉降行为与地下水/地表水中悬浮物存在着显著区别，因此以地下水/地表水水质为依据，采用现有技术中推荐的G值设计的混凝沉淀***，不但无法取得满意的处理效果，常常导致混凝沉淀工艺运行一段时间后出水水质变差，有时还会因为处理负荷过高(尤其是矿井水清仓时)而导致斜板沉淀池崩塌。

水中悬浮物的沉淀运动，根据悬浮物浓度的大小及沉淀是表观现象不同，可以分为自由沉淀、约制沉淀和压挤沉淀。高浊水中悬浮物沉淀主要以约制沉淀为主，污泥颗粒不再根据各自粒径的大小，按照各自的沉速自由下降，而是个各种不同大小的泥沙颗粒以相同的沉速组成一个群体下降。高浊度水中含有的悬浮物较多，由于悬浮物占据体积，当悬浮物下沉时，必须将同体积的水挤向上方，这就形成了一个上升水流，产生水的上升速度，那些沉速小于水流上升速度的悬浮物，易被上升水流所控制，不易去除。由于高浊度矿井水中悬浮物沉淀机理不同，现有技术中以压缩双电层、吸附脱稳、卷扫等为主要作用的铁盐、铝盐或者无机高分子等絮凝剂，在高浊水处理中常不能获得满意的结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种高浊矿井水混凝沉淀处理***，可对高浊矿井水进行经济高效的处理。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的高浊矿井水混凝沉淀处理***，该***包括依次连接的快速混合区、平流沉淀区、慢速混合区、反应区、斜板沉淀区，所述快速混合区的进口为***的进水口，所述斜板沉淀区的出口为***的出水口，所述快速混合区设有絮凝剂PAM配置***，所述慢速混合区设有絮凝剂PAC配置***。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的高浊矿井水混凝沉淀处理***，由于包括依次连接的快速混合区、平流沉淀区、慢速混合区、反应区、斜板沉淀区，快速混合区设有絮凝剂PAM配置***，慢速混合区设有絮凝剂PAC配置***。可以通过快速混合区和平流沉淀区，先去除高浊水中不稳定颗粒，这样可以减少后续处理负荷，避免斜板沉淀池因为负荷过重而崩塌；有机高分子絮凝剂PAM在高浊水处理中能够取得良好的效果；快速混合区后采用的是平流沉淀区，所以不会像传统工艺采选斜板沉淀池那样发生斜板崩塌现象；经过平流沉淀池沉淀后，矿井水中的悬浮物浓度已较小，此时不再是属于高浊度矿井水，其沉淀机理和地表水较相似，此时可以采用无机高分子絮凝剂PAC进行絮凝沉淀，由于颗粒量总数较少，颗粒较小，此时采用斜板沉淀池能够提高悬浮物去除效果，取得较好的沉淀出水水质。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高浊矿井水混凝沉淀处理***的结构示意图；

图中各标号为：1-快速混合区；2-平流沉淀区；3-慢速混合区；4-反应区；5-斜板沉淀区；6-进水；7-出水；8-PAM计量泵；9-PAM储液槽；10-PAM溶解槽；11-PAM存放槽；12-PAC计量泵；13-PAC储液槽；14-PAC溶解槽；15-PAC存放槽；16-搅拌桨；17-迷宫斜板沉淀池；18-污泥斗；19-PAM投加口；20-PAC投加口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的高浊矿井水混凝沉淀处理***，该***包括依次连接的快速混合区、平流沉淀区、慢速混合区、反应区、斜板沉淀区，所述快速混合区的进口为***的进水口，所述斜板沉淀区的出口为***的出水口，所述快速混合区设有絮凝剂PAM配置***，所述慢速混合区设有絮凝剂PAC配置***。

所述絮凝剂PAM配置***包括依次连接的PAM存放槽、PAM溶解槽、PAM储液槽和PAM计量泵，所述PAM计量泵的出口与所述快速混合区连接，所述絮凝剂PAM的投加量为5mg/L～20mg/L。

所述絮凝剂PAC配置***包括依次连接的PAC存放槽、PAC溶解槽、PAC储液槽和PAC计量泵，所述APC计量泵的出口与所述慢速混合区连接，所述絮凝剂PAC的投加量为50mg/L～200mg/L。

所述快速混合区水力停留时间为1min～5min，该区内设有搅拌桨，搅拌浆的叶片下缘离该区底面的高度为该区水深的四分之一，搅拌的G值调节范围为300～500S^-1。

所述平流沉淀区水力停留时间为5min～15min，该区底部设有污泥斗，所述污泥斗的出口管道与所述慢速混合区连接，污泥输送比为1～6。

所述慢速混合区水力停留时间为5min～20min，该区内设有搅拌桨，搅拌浆的叶片下缘离该区底面的高度为该区水深的五分之一，搅拌的G值调节范围为100～300S^-1。

所述反应区水力停留时间为20min～30min，该区内设有搅拌桨，搅拌浆的叶片下缘离该区底面的高度为该区水深的三分之一，搅拌的G值调节范围为30～100S^-1。

所述斜板沉淀区采用迷宫斜板沉淀池，斜板采用无毒聚氯乙烯材料制成，斜板上设有翼片。

具体实施例：

本实施例的高浊矿井水混凝沉淀处理***，可对高浊矿井水进行合理有效的处理，处理后可使出水达到回用水标准，该***由快速混合区、平流沉淀区、慢速混合区、反应区、斜板沉淀区依次连接而成。快速混合区的进水口作为***的进水口，斜板沉淀区的出水口作为***的出水口。

其中，快速混合区的上部设有絮凝剂PAM(聚丙烯酰胺)配置***，由PAM存放槽、PAM溶解槽、PAM储液槽和PAM计量泵组成，采用计量泵将储液槽中的PAM溶液投加到快速混合池中，投加量为5mg/L～20mg/L。首先絮凝剂PAM在PAM存放槽中溶解，之后流入PAM溶解槽配成一定浓度，储存在PAM储液槽里以备用；快速混合区的底部设有搅拌桨，叶片下缘离池底的高度为池内水深的四分之一，搅拌的G值调节范围为300～500S^-1，水力停留时间为1min～5min，有利于絮体的形成。PAM储液槽里的絮凝剂PAM通过投加口投入，计量泵控制投加量，并由搅拌浆，实现絮凝剂PAM与流入的高浊矿井水充分混合，使其能够更好的吸附高浊矿井水原水中的岩土颗粒、煤粉等悬浮物，形成较多的絮体。

平流沉淀区水力停留时间为5min～15min，底部设有污泥斗，通过管道将污泥斗中的污泥输送至慢速混合区，污泥输送比为1～6。通过设置快速混合区和平流沉淀区，先去除高浊水中不稳定颗粒，这样可以减少后续处理负荷，避免斜板沉淀池因为负荷过重而崩塌。同时这部分颗粒较易去除，同时能够降低后续处理的絮凝剂投加量和减少斜板沉淀池体积，降低处理费用。

慢速混合区的上部设有絮凝剂PAC(聚合氯化铝)配置***，由PAC存放槽、PAC溶解槽、PAC储液槽和PAC计量泵组成，采用计量泵将储液槽中的PAC溶液投加到慢速混合池中，投加量为50mg/L～200mg/L。首先絮凝剂PAC在PAC存放槽中溶解，之后流入PAC溶解槽配制成一定浓度，储存在PAC储液槽里以备用；慢速混合区的底部设有搅拌桨，叶片下缘离池底的高度为池内水深的五分之一，搅拌的G值调节范围为100～300S^-1，水力停留时间为5min～20min，有利于絮凝剂PAC吸附矿井水中的稳定悬浮颗粒。PAC储液槽里的絮凝剂PAC通过投加口投入，计量泵控制投加量，并由搅拌浆，实现絮凝剂PAC与流入矿井水的充分混合。

反应区水力停留时间为20min～30min，设有搅拌桨，叶片下缘离池底的高度为池内水深的三分之一，搅拌的G值调节范围为30～100S^-1，相比慢速混合区的G值减小，有利于混凝反应的进行和矿井水中悬浮物的去除。

斜板沉淀区采用迷宫斜板沉淀池，斜板采用无毒聚氯乙烯材料制成的斜板，斜板上设有翼片，通过设计多级减速搅拌***，提高稳定悬浮物的去除效果；此时流入的废水颗粒量总数较少，颗粒较小，采用斜板沉淀池能够有效的去除矿井水中的悬浮物，取得较好的沉淀出水水质。

下面结合图1对上述实施例作进一步具体说明。

如图1所示，该高浊矿井水混凝沉淀处理***由快速混合区1、平流沉淀区2、慢速混合区3、反应区4、斜板沉淀区5构成。

高浊矿井水原水经过高浊矿井水混凝沉淀处理***进水口6流入高浊矿井水混凝沉淀处理***的快速混合区1，该快速混合区1既能节省投药量，又能取得良好的絮凝效果。快速混合区1的上部设有絮凝剂PAM配置***，首先絮凝剂PAM在PAM存放槽11中溶解，之后流入PAM溶解槽10配成一定浓度，储存在PAM储液槽9里以备用；快速混合区1的底部设有搅拌桨，叶片下缘离池底的高度为池内水深的四分之一，搅拌的G值调节范围为300～500S^-1，有利于絮体的形成。PAM储液槽9里的絮凝剂PAM通过投加口19投入，计量泵8控制投加量，并由搅拌浆16，实现絮凝剂PAM与流入的高浊矿井水充分混合，使其能够更好的吸附高浊矿井水原水中的岩土颗粒、煤粉等悬浮物，形成较多的絮体。

快速混合区1带有较多絮体的水流翻越隔板从上方流入平流沉淀区2，该平流沉淀区底部设有污泥斗18，未设搅拌桨，通过管道将污泥斗18中的污泥输送至慢速混合区。这样不仅有利于水流均匀地分布在整个平流沉淀区2中，而且相比快速混合区1减少了扰动，保护形成的矾花，有利于絮体的沉淀。快速混合区1后采用的平流沉淀区2，不仅有效的去除高浊水中不稳定颗粒，又可以减少后续处理负荷，不会像传统工艺采选斜板沉淀池那样发生斜板崩塌现象，降低后续处理的絮凝剂投加量和减少斜板沉淀池体积，进而降低处理费用。

平流沉淀区2的水流越过隔板从上方流入慢速混合区3，该慢速混合区3不仅可以达到高效能的搅拌作用，加快絮凝剂PAC的扩散速度，使废水和絮凝剂PAC完全混合，又能有效地去除废水中的主要悬浮物。慢速混合区3的上部设有絮凝剂PAC配置***，首先絮凝剂PAC在PAC存放槽15中溶解，之后流入PAC溶解槽14配制成一定浓度，储存在PAC储液槽13里以备用；底部设有搅拌桨，叶片下缘离池底的高度为池内水深的五分之一，搅拌的G值调节范围为100～300S^-1，有利于絮凝剂PAC吸附矿井水中的稳定悬浮颗粒。PAC储液槽13里的絮凝剂PAC通过投加口20投入，计量泵12控制投加量，并由搅拌浆16，实现絮凝剂PAC与流入矿井水的充分混合。

慢速混合区3的水流越过隔板从上方流入反应区4，该反应区4设有搅拌桨，叶片下缘离池底的高度为池内水深的三分之一，搅拌的G值调节范围为30～100S^-1，相比慢速混合区3的G值减小，有利于混凝反应的进行和矿井水中悬浮物的去除。

反应区4中的水流从下部流入斜板沉淀区5，该斜板沉淀区5采用迷宫斜板沉淀池，斜板采用无毒聚氯乙烯材料制成的斜板，斜板上设有翼片，水流进入翼片区时呈涡流状态、环流状态，流束之间具有足够的速度梯度，颗粒之间具有充分地碰撞机会，因而具有良好的絮凝作用。通过设计多级减速搅拌***，提高稳定悬浮物的去除效果；此时流入的废水颗粒量总数较少，颗粒较小，采用斜板沉淀池能够提高矿井水中悬浮物的去除效果，取得较好的沉淀出水水质。

上述处理***中，混凝沉淀***的快速混合区1、平流沉淀区2、慢速混合区3、反应区4、斜板沉淀区5底部均设有污泥斗18；快速混合区1、慢速混合区3、反应区4均设有搅拌桨，而且搅拌的G值调节范围依次减小，既有利于形成大的絮体，又能保护已经长大的絮体，这样可以更好的去除高浊矿井水中的悬浮物。

本发明实施例中的矿井水处理***尤其适用于高浊度矿井水处理，相比现有技术具有以下优点和积极意义：

(1)通过设置快速混合区和平流沉淀区，先去除高浊水中不稳定颗粒，这样可以减少后续处理负荷，避免斜板沉淀池因为负荷过重而崩塌，同时能够降低后续处理的絮凝剂投加量和减少斜板沉淀池体积，降低处理费用。

(2)针对高浊矿井水的处理程度不同，在工艺的快速混合区和慢速混合区连接有两种的不同的絮凝剂配置***，使絮凝剂得到更为充分合理的利用。快速混合区中的矿井水主要含有高而不稳定的悬浮物浓度，主要由轻质的煤粉、岩粉及部分有机物组成，其比重轻、不易沉降。本发明人经过研究发现有机高分子絮凝剂PAM能够取得良好的效果。另外，由于此时不稳定颗粒相对稳定颗粒来说量较大，因此絮凝剂投加量较小；慢速混合区中的废水经过平流沉淀池沉淀后，矿井水中的悬浮物浓度已较小，此时不再是属于高浊度矿井水，其沉淀机理和地表水较相似，此时宜采用传统的无机高分子絮凝剂PAC进行絮凝沉淀，由于此时稳定颗粒相对较多，因此絮凝剂投加量较大。

(3)快速混合区、慢速混合区、反应区均设有搅拌桨，而且搅拌的G值调节范围依次减小，这样可以更好的去除稳定悬浮物，因为在絮凝过程中同时存在着絮凝和破碎两个机理，絮体的大小有一定的极限，并与速度梯度有反比关系，在反应阶段，主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚，当较大的絮体形成后，此时如果仍保持较大的速度梯度，大的絮凝体容易破碎导致混凝沉淀的处理效果变差，故反应过程中G值应渐次减小。

(4)斜板沉淀区采用迷宫斜板沉淀池，斜板采用无毒聚氯乙烯材料制成的斜板，斜板上设有翼片，既可以使絮状物得到很好的沉淀，又可以使在反应区中未能生成良好絮状物的物质继续絮凝，生成可沉陛絮状物；通过设计多级减速搅拌***，提高稳定悬浮物的去除效果；此时流入的废水颗粒量总数较少，颗粒较小，采用斜板沉淀池可以更好的去除悬浮物，取得较好的沉淀出水水质。

本发明实施例给出的水处理***对高浊矿井水进行技术改造，根据高浊矿井水的特点，结合混凝沉淀工艺，进一步细化工艺，针对不同阶段高浊矿井水的处理程度选择合适的絮凝剂和设计合理的G值，对高浊矿井水处理***具有重要的环境价值和显著的经济、社会效益。本***处理后出水的水质可满足综采设备乳化液配制用水、井下电机冷却、井下防尘洒水及设备清洗等生产用水乃至生活用水的要求。实现了高浊矿井水的回用，缓解了矿区用水的压力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高浊矿井水混凝沉淀处理***，其特征在于，该***包括依次连接的快速混合区、平流沉淀区、慢速混合区、反应区、斜板沉淀区，所述快速混合区的进口为***的进水口，所述斜板沉淀区的出口为***的出水口，所述快速混合区设有絮凝剂PAM配置***，所述慢速混合区设有絮凝剂PAC配置***。

2.根据权利要求1所述的高浊矿井水混凝沉淀处理***，其特征在于，所述絮凝剂PAM配置***包括依次连接的PAM存放槽、PAM溶解槽、PAM储液槽和PAM计量泵，所述PAM计量泵的出口与所述快速混合区连接，所述絮凝剂PAM的投加量为5mg/L～20mg/L。

3.根据权利要求1所述的高浊矿井水混凝沉淀处理***，其特征在于，所述絮凝剂PAC配置***包括依次连接的PAC存放槽、PAC溶解槽、PAC储液槽和PAC计量泵，所述APC计量泵的出口与所述慢速混合区连接，所述絮凝剂PAC的投加量为50mg/L～200mg/L。

4.根据权利要求1所述的高浊矿井水混凝沉淀处理***，其特征在于，所述快速混合区水力停留时间为1min～5min，该区内设有搅拌桨，搅拌浆的叶片下缘离该区底面的高度为该区水深的四分之一，搅拌的G值调节范围为300～500S^-1。

5.根据权利要求1所述的高浊矿井水混凝沉淀处理***，其特征在于，所述平流沉淀区水力停留时间为5min～15min，该区底部设有污泥斗，所述污泥斗的出口管道与所述慢速混合区连接，污泥输送比为1～6。

6.根据权利要求1所述的高浊矿井水混凝沉淀处理***，其特征在于，所述慢速混合区水力停留时间为5min～20min，该区内设有搅拌桨，搅拌浆的叶片下缘离该区底面的高度为该区水深的五分之一，搅拌的G值调节范围为100～300S^-1。

7.根据权利要求1所述的高浊矿井水混凝沉淀处理***，其特征在于，所述反应区水力停留时间为20min～30min，该区内设有搅拌桨，搅拌浆的叶片下缘离该区底面的高度为该区水深的三分之一，搅拌的G值调节范围为30～100S^-1。

8.根据权利要求1所述的高浊矿井水混凝沉淀处理***，其特征在于，所述斜板沉淀区采用迷宫斜板沉淀池，斜板采用无毒聚氯乙烯材料制成，斜板上设有翼片。