CN110950457A - 一种矿井水微污染物深度处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿井水处理装置，特别涉及一种矿井水微污染物深度处理装置，属于水处理技术领域。该装置主体呈柱状，装置主体的最外层设有网状外壳，主体的底部与顶部由密封板密封，主体的顶部设有出水口，网状外壳里自外向内依次设有微滤层、离子交换层和超滤层，超滤层顶部与出水口连通，出水口管路连接有抽吸泵。本发明所述的矿井水微污染物深度处理装置为浸没式，通过抽吸泵加压，矿井水依次经过微滤层、离子交换层、超滤层，经由超滤层顶部出水口出水，实现矿井水中污染物的分离与去除。该装置针对含有微量有机污染物及氟离子的矿井水进行处理，能直接置于矿井水处理***中的出水澄清池中，无需额外占地，经济实用。

Description

一种矿井水微污染物深度处理装置

技术领域

本发明涉及一种矿井水处理装置，特别涉及一种矿井水微污染物深度处理装置，属于水处理技术领域。

背景技术

矿井水是指在采矿过程中，产生的地下水、清洗水、井下用水等，大部分的废水与煤层、岩层接触，并产生了一系列的物理化学反应，其污染特征在于含有较多的悬浮颗粒污染物，难沉淀，且含有废机油、乳化油等等。矿井水的排放对环境具有较大的影响，且造成了地下水的流失和水资源的极大浪费。如何深度净化处理矿井水、满足高排放标准要求对于煤炭行业的持续发展和地区水环境污染的防治，具有重大的意义。

我国煤矿矿井水产水量大，常用的矿井水处理技术以絮凝沉淀、吸附过滤为主，主要去除矿井水中的悬浮污染物与部分的可溶性有机物，对矿井水中的无机离子、溶解性有机物去除效率低。随着我国环保要求的提高，许多地区提倡或以及施行矿井水进行深度处理后达到《地表水环境质量标准》中的地表III类水质标准后排放，或实现矿井水的回用。由于我国煤层地质条件特殊，产出的矿井水高矿化度较高，溶解性污染物浓度高，F离子浓度高，处理难度较大，常常出现出水COD与氟离子超标的情况。

如中国专利ZL201310097695.5公开了一种矿井水井下处理的磁分离方法及装置，其装置主要针对矿井水中的悬浮物进行较为有效的去除，对无机离子的去除效果甚微，出水COD<30mg/L，无法满足地表III类水水质标准。中国专利ZL201310369980.8公开了另一种矿井水处理方法及装置，其装置特征在于使用了反渗透膜与纳滤膜，虽然具有较好的处理效果，但是反渗透膜的投资成本较高、容易发生堵塞，还需要额外占地。总体来说，对于矿井水的处理，目前仍然缺乏高效经济的处理技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿井水微污染物深度处理装置，该装置针对含有微量有机污染物及氟离子的矿井水进行处理，能直接置于矿井水处理***中的出水澄清池中，无需额外占地，经济实用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种矿井水微污染物深度处理装置，装置主体呈柱状，装置主体的最外层设有网状外壳，主体的底部与顶部由密封板密封，主体的顶部设有出水口，网状外壳里自外向内依次设有微滤层、离子交换层和超滤层，超滤层顶部与出水口连通，出水口管路连接有抽吸泵。本发明所述的矿井水微污染物深度处理装置为浸没式，通过抽吸泵加压，矿井水依次经过微滤层、离子交换层、超滤层，经由超滤层顶部出水口出水，实现矿井水中污染物的分离与去除。

矿井水经过絮凝沉淀、吸附过滤等初步预处理后，水质达到COD<50mg/L、SS<10mg/L，F^-<10mg/L，储存于出水澄清池（或出水储池）中，本发明所述装置浸没于澄清池（或出水储池）内，多个装置可通过出水口并联，形成多个一体化矿井水净化装置，装置使用时为一用一备，便于滤膜与树脂的更换、再生，更换和再生周期约6~15个月，具体时间视水质情况而定。

作为优选，所述抽吸泵的抽吸压力为-1.5~-1.0MPa，泵体自带压力表，泵进出口设有高压阀门。

作为优选，超滤层设于装置主体轴心处。

作为优选，装置主体呈圆柱状，高径比为3~5：1。

作为优选，微滤层为筒状，由外至内包括微滤膜、导流滤布和导流板，其中微滤膜为平板膜，材质为PVDF/PS/PTFE。

作为优选，离子交换层分别与微滤层和超滤层之间设有内外两层隔板，两层隔板中间填充有离子交换树脂，离子交换树脂为大孔型聚苯乙烯，离子交换层的厚度为装置主体直径的0.6~0.8倍。

作为优选，超滤层设在离子交换层内部，与离子交换层之间设有间隙，超滤层采用的超滤膜为中空纤维膜，孔径为0.05~1μm，材质为PVDF/PSF。

本发明的有益效果是：

（1）本发明装置为浸没式水处理装置，无需占用多余空间，可在原有设施的基础上直接安装使用；

（2）本发明装置对矿井水中的微有机污染物、F离子具有良好的去除效果，出水完全满足地表III类水质；

（3）本发明装置可实现自动操作，便于管理，运行成本低，有效解决了矿井水处理的难题，为煤矿绿色可持续发展提供有效的技术保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明装置的主视结构示意图；

图2是图1中A-A处的剖面结构示意图；

图3是图1中B-B处的剖面结构示意图；

图中：1-密封板、2-网状外壳、3-微滤层、4-离子交换层、5-超滤层、6-出水口、7-高压抽吸泵、8-隔板。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

离子交换树脂，大孔型聚苯乙烯（孔径大于10nm），供应类型为Na+，官能团为四级胺。

实施例：

一种矿井水微污染物深度处理装置，其结构如图1-3所示，装置主体呈圆柱状，装置主体的最外层设有网状外壳2，主体的底部与顶部由密封板1密封，主体的顶部设有出水口6，网状外壳2里自外向内依次设有微滤层3、离子交换层4和超滤层5，超滤层5设于装置主体轴心处，超滤层顶部与出水口6连通，出水口6管路连接有抽吸泵7。

装置主体的高径比为3~5：1。

微滤层3为筒状结构，由外至内包括微滤膜、导流滤布和导流板，其中微滤膜为平板膜，材质为PVDF/PS/PTFE。导流滤布和导流板用于支撑平板膜，三者重叠固定在一起。平板膜孔径为0.1~10μm。

离子交换层4分别与微滤层和超滤层之间设有内外两层隔板8，两层隔板中间填充有离子交换树脂，离子交换树脂为大孔型聚苯乙烯（孔径大于10nm），离子交换层的厚度为装置主体直径的0.6~0.8倍。隔板为透水结构，为网状或设有多孔结构的板材。

超滤层设在离子交换层内部，与离子交换层之间设有间隙，超滤层采用的超滤膜为中空纤维膜，孔径为0.05~1μm，材质为PVDF/PSF。

所述装置可分为多组浸于澄清池或出水储池中，井预处理后的矿井水在抽吸泵的作用下，首先经过装置的网状外壳进入微滤层，去除水中余下的微量悬浮物，避免对装置内部的超滤堵塞，随后矿井水进入离子交换层。矿井水中的F离子与离子交换树脂发生离子交换反应，使得F离子得到有效的去除，然后再进入超滤层；所述超滤层在离子交换层内部，与离子交换层有间隙（由隔板形成），矿井水中的有机物、胶体等被超滤膜截留得到有效去除后（包括矿井水前端投加的絮凝剂等高分子物质能被超滤截留），超滤膜上端膜孔为出水口，连接抽吸泵，经抽吸泵出水。

所述抽吸泵的抽吸压力为-1.5~-1.0MPa，泵体自带压力表，泵进出口设有高压阀门。

所述装置的网状外壳和两个隔板与密封板1的连接方式为卡扣式可拆卸密封，含密封圈，方便微滤层、超滤层中装填的滤膜的清洗与离子交换树脂的更换。网状外壳2为不锈钢材质，用于装置骨架固定。

本矿井水深度处理装置的产水率为70~85%。

本装置使用时，设置在矿井水处理出水储池中进行深度处理，澄清池或出水储池需设置有回流泵，干净的水通过本装置的抽吸泵抽出，池中剩下的为浓水；回流泵的作用是将出水储池中的浓水回流至原有矿井水处理***的前端进行再处理。此方法可以保证污染物的高效去除，同时减少浓水长期积累对装置造成污染与堵塞，回流比为0.3~1.0。

以下各应用实施例处理的原水取自山西某煤矿矿井水处理***出水，水质指标COD=31.3mg/L，F^-=7.8mg/L，SS=11mg/L。

应用实施例1

将本发明所述装置用自来水浸泡过夜，然后置于矿井水的出水储池中，出水储池外部提升泵持续向出水储池内提供矿井水，打开装置抽吸泵，调节压力表至-1.0Mpa，调节提升泵流量与抽吸泵流量一致，连续运行2h后，检测装置出水水质，结果如下：COD=8.7mg/L，F^-=0.5mg/L，SS未检测出。

应用实施例2

将本发明所述装置用自来水浸泡过夜，然后置于出水储池中，出水储池外部提升泵持续向出水储池内提供矿井水，打开装置抽吸泵，调节压力表至-1.5Mpa，调节提升泵流量与抽吸泵流量一致，连续运行2h后，检测装置出水水质，结果如下：COD=9.1mg/L，F^-=0.4mg/L，SS未检测出。

应用实施例3

将本发明所述装置用自来水浸泡过夜，然后置于出水储池中，出水储池外部提升泵持续向出水储池内提供矿井水，打开装置抽吸泵，调节压力表至-1.3Mpa，调节提升泵流量与抽吸泵流量一致，连续运行2h后，检测装置出水水质，结果如下：COD=6.5mg/L，F^-=0.7mg/L，SS未检测出。

综上，通过上述应用实施例可知，本发明的装置运行简单、除氟效率高、出水稳定满足地表Ⅲ类水质标准。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种矿井水微污染物深度处理装置，其特征在于：装置主体呈柱状，装置主体的最外层设有网状外壳（2），主体的底部与顶部由密封板（1）密封，主体的顶部设有出水口（6），网状外壳（2）里自外向内依次设有微滤层（3）、离子交换层（4）和超滤层（5），超滤层顶部与出水口（6）连通，出水口（6）管路连接有抽吸泵（7）。

2.根据权利要求1所述的一种矿井水微污染物深度处理装置，其特征在于：所述抽吸泵的抽吸压力为-1.5~-1.0MPa，泵体自带压力表，泵进出口设有高压阀门。

3.根据权利要求1所述的一种矿井水微污染物深度处理装置，其特征在于：超滤层（5）设于装置主体轴心处。

4.根据权利要求1所述的一种矿井水微污染物深度处理装置，其特征在于：装置主体呈圆柱状，高径比为3~5：1。

5.根据权利要求1所述的一种矿井水微污染物深度处理装置，其特征在于：微滤层（3）为筒状，由外至内包括微滤膜、导流滤布和导流板，其中微滤膜为平板膜，材质为PVDF/PS/PTFE。

6.根据权利要求1所述的一种矿井水微污染物深度处理装置，其特征在于：离子交换层（4）分别与微滤层和超滤层之间设有内外两层隔板，两层隔板中间填充有离子交换树脂，离子交换树脂为大孔型聚苯乙烯，离子交换层的厚度为装置主体直径的0.6~0.8倍。

7.根据权利要求1所述的一种矿井水微污染物深度处理装置，其特征在于：超滤层设在离子交换层内部，与离子交换层之间设有间隙，超滤层采用的超滤膜为中空纤维膜，孔径为0.05~1μm，材质为PVDF/PSF。

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