CN113173630B - 一种矿山废水混凝处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型矿山废水混凝处理装置，包括泵送装置和高效搅拌装置；泵送装置分别连通有旋流混合装置和扩截面混合装置；高效搅拌装置包括搅拌筒；搅拌筒底部与旋流混合装置相连通，搅拌筒顶部与扩截面混合装置相连通；搅拌筒内腔底部水平固接有多孔板；多孔板顶面设置有若干金属球。本发明实现了对进入高效搅拌装置内的废水的充分搅拌和混合，提高了药剂与废水的反应效率。

Description

一种矿山废水混凝处理装置

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，特别是涉及一种矿山废水混凝处理装置。

背景技术

我国是世界煤炭大国，淡水资源人均占有量只有世界人均的1/4，煤矿区缺水状况更为严重。据统计，我国每年外排矿井水约42亿m³，平均每采1t煤需排放2-4m³矿井水，而矿井水的利用率却有待提高。为了加强煤矿污水治理，保护水环境，提高矿井水的利用率，新建矿井非常重视环保建设。

矿井水污染物主要以SS（固体悬浮物）、COD为主，其中酸性矿井水一般伴随着Fe、Mn离子浓度偏高，中性矿井水则稍低。目前对于矿井水排放治理的主要应用技术是混凝沉淀和沉淀，用于矿井水的直接排放。一般的处理工艺是，矿井水先进行初步沉淀，经过初沉后被泵入到混凝沉淀设备中并添加混凝剂，在通过二次沉淀待絮状物沉淀到底部后将其去除。对于pH较高的酸性矿井水，主要添加石灰乳调节pH，再加入混凝剂进行混凝处理。采用混凝工艺处理矿井水能有效去除矿井水中SS、COD，但也存在反应装置大、过程复杂、需要的反应时间长以及混凝反应不充分的缺点。所以，亟需开发一种矿山废水混凝处理装置以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿山废水混凝处理装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种矿山废水混凝处理装置，包括泵送装置和高效搅拌装置；所述泵送装置分别连通有旋流混合装置和扩截面混合装置；所述旋流混合装置底部连通有外部气源；

所述高效搅拌装置包括气动搅拌组件；所述气动搅拌组件与所述旋流混合装置相连通；所述泵送装置为所述旋流混合装置，所述扩截面混合装置和所述高效搅拌装置泵送废水；所述扩截面混合装置与所述泵送装置相连通。

优选的，所述泵送装置包括集水池和水泵；所述集水池和所述水泵之间连通有第一水管；所述集水池和所述旋流混合装置之间连通有第二水管；所述第二水管与所述扩截面混合装置之间连通有第三水管；所述第二水管还连通有可控阀门；所述可控阀门连通有第一药剂箱。

优选的，所述气动搅拌组件包括多孔板；所述多孔板侧面固接有搅拌筒，所述多孔板顶面设置有若干金属球，所述多孔板水平固接于所述搅拌筒内腔底部；所述搅拌筒底部与所述旋流混合装置相连通，所述搅拌筒顶部与所述扩截面混合装置相连通。

优选的，所述旋流混合装置包括旋流箱；所述搅拌筒底面贯穿所述旋流箱顶面；所述搅拌筒底面与所述旋流箱内腔顶面相平齐；所述旋流箱侧面与所述第二水管出水端相连通，所述旋流箱内腔底面固接有曝气桶；所述曝气桶底面连通有曝气管的一端；所述曝气管的另一端连通有外部气源。

优选的，所述扩截面混合装置包括反应箱和溢流桶；所述搅拌筒顶面贯穿所述反应箱底面，所述搅拌筒与所述反应箱底面固定连接，所述搅拌筒顶面与所述溢流桶底面固接并连通；所述溢流桶顶面延伸至反应箱内腔顶面下方；所述反应箱侧面顶部连通有施药装置；所述反应箱侧面底部连通有出水管。

优选的，所述施药装置包括施药管；所述施药管一端贯穿所述反应箱顶面，并连通有开孔管一端，所述施药管另一端连通有第二药剂箱；所述开孔管另一端封闭设置，所述开孔管侧面水平固定于所述反应箱内腔顶面，所述开孔管侧面底部开设有若干施药孔。

优选的，所述金属球的直径为2mm-5mm。

优选的，所述多孔板的孔径为0.2mm-0.5mm。

优选的，所述第三水管上设置有水阀。

本发明公开了以下技术效果：

本发明利用多孔板与金属球的相互配合，实现了对进入高效搅拌装置内的废水的充分搅拌和混合，提高了药剂与废水的反应效率。

本发明具有设备简单、占地面积小、混合效率高、对环境污染小等特点，适合各类矿山废水混凝处理。

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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为旋流混合装置俯视结构示意图。

其中，集水池-11，水泵-12，第一水管-13，第二水管-14，第三水管-15，可控阀门-16，第一药剂箱-17，搅拌筒-21，多孔板-22，金属球-23，旋流箱-31，曝气桶-32，曝气管-33，反应箱-41，溢流桶-42，施药装置-43，施药管-431，开孔管-432，第二药剂箱-433。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-2所示，本发明提供一种矿山废水混凝处理装置，包括泵送装置和高效搅拌装置；所述泵送装置分别连通有旋流混合装置和扩截面混合装置；所述旋流混合装置底部连通有外部气源；

所述高效搅拌装置包括气动搅拌组件；所述气动搅拌组件与所述旋流混合装置相连通；所述泵送装置为所述旋流混合装置，所述扩截面混合装置和所述高效搅拌装置泵送废水；所述扩截面混合装置与所述泵送装置相连通。

进一步优化的方案，泵送装置包括集水池11和水泵12；集水池11和水泵12之间连通有第一水管13；集水池11和旋流混合装置之间连通有第二水管14；第二水管14与扩截面混合装置之间连通有第三水管15；第二水管14还连通有可控阀门16；可控阀门16连通有第一药剂箱17。

水泵12通过第一水管13从集水池11中将废水通过第二水管14注入旋流混合装置。第二水管14连通有可控阀门16，实现了第一药剂箱17通过连通可控阀门16将设置于其内部的药剂PAC（聚合氯化铝）按照预设的剂量注入第二水管14中。

进一步优化的方案，气动搅拌组件包括多孔板22；多孔板22侧面固接有搅拌筒21，多孔板22顶面设置有若干金属球23，多孔板22水平固接于搅拌筒21内腔底部；搅拌筒21底部与旋流混合装置相连通，搅拌筒21顶部与扩截面混合装置相连通。

多孔板22的厚度为10mm-20mm，其顶面上开设的若干通孔直径为0.2mm-0.5mm，通孔连通了旋流混合装置和搅拌筒21，搅拌筒21的直径为1m-1.2m，多孔板22上放置的若干金属球23的直径为2mm-5mm，材质优选为不锈钢，上述的各部件的数值均为优选数值，相互之间成比例设置，既避免了浪费材料，又可以有效的将废水进行充分净化，不占用多余的空间。

进一步的，若干通孔倾斜设置，且若干通孔倾斜方向无规律设置。

进一步的，若干金属球23的表面分布有纳米结构，纳米结构优选为纳米管，纳米颗粒，纳米沟槽，纳米棒，纳米锥，纳米球以及由上述结构形成的组合结构；

进一步优化的方案，旋流混合装置包括旋流箱31；搅拌筒21底面贯穿旋流箱31顶面；搅拌筒21底面与旋流箱31内腔顶面相平齐；旋流箱31侧面与第二水管14出水端相连通，旋流箱31内腔底面固接有曝气桶32；曝气桶32底面连通有曝气管33的一端；曝气管33的另一端连通有外部气源。

第二水管14的出水端未正对曝气桶32侧面设置，可以利用水泵12灌注的压力使得废水在旋流箱31内旋转，提高PAC与废水的混合度，提高反应效率，进一步的，旋流箱31的直径为1.4m-1.6m，第二水管14的出水端设置于旋流箱31侧面底部，且第二水管14与旋流箱31内腔底面平行，实现了第二水管14的出水水柱从底部灌入旋流箱31内，并且随着废水量的不断增多，还进一步实现了第二水管14的出水水柱对旋流箱31内废水的整体性搅拌冲刷，提高了废水循环旋转的效率，也提高了废水与药剂PAC的混合程度。

进一步优化的方案，扩截面混合装置包括反应箱41和溢流桶42；搅拌筒21顶面贯穿反应箱41底面，搅拌筒21与反应箱41底面固定连接，搅拌筒21顶面与溢流桶42底面固接并连通；溢流桶42顶面延伸至反应箱41内腔顶面下方；反应箱41侧面顶部连通有施药装置43；反应箱41侧面底部连通有出水管。

废水经过搅拌筒21由其顶部逐渐溢出到反应箱41内，在溢出的过程中，通过施药装置43添加药剂PAM（聚丙烯酰胺），因为溢流桶42的体积小于反应箱41，所以，废水会经由搅拌筒21向外流动的水流截面面积不断扩大，再配合慢性药剂PAM，会有充足的反应时间，提高了净化率。

进一步的，溢流桶42底面开设有若干滴水孔，溢流桶42底面设置于反应箱41的内腔上部，实现了将反应箱41的空间充分的释放，增大了反应容积，提高了空间利用率；此外，施药装置43从反应箱41的顶部添加药剂PAM，因为反应箱41内没有大的水流的冲击搅拌，所以，为了增大反应箱41内的废水与药剂PAM的高效混合，开设的滴水孔能够在废水处理过程中，从滴水孔滴落废水，利用重力增加反应箱41内的废水的搅动，再加上溢流桶42顶面的溢流的冲击，双重的作用下，充分的提升了反应箱41内的废水与药剂PAM的混合程度，也就进一步的提升了废水的净化效率。

反应箱的直径为1.8m-2m，为扩截面混合装置内的反应提供了充足的空间。

进一步的，出水管上还设置有阀门，便于控制达标废水的排放。

进一步优化的方案，施药装置43包括施药管431；施药管431一端贯穿反应箱41顶面，并连通有开孔管432一端，施药管431另一端连通有第二药剂箱433；开孔管432另一端封闭设置，开孔管432侧面水平固定于反应箱41内腔顶面，开孔管432侧面底部开设有若干施药孔。

施药管431连通开孔管432，实现了将第二药剂箱433内的药剂PAM（聚丙烯酰胺）逐步的释放到溢流桶42和反应箱41内，其中开孔管432侧面底部开孔面积为15%-25%。

进一步优化的方案，金属球23的直径为2mm-5mm。

进一步优化的方案，多孔板22的孔径为0.2mm-0.5mm。

进一步优化的方案，第三水管15上设置有水阀。

在本发明的一个实施例中，

首先，集水池11收集矿山废水，打开水泵12与可控阀门16，将矿山废水泵入旋流箱31中，第二水管14的出水水柱按照曝气桶32侧面切线的方向射出，提高了旋流混合装置内废水的混合度；此外，旋流箱31内废水的整体性搅拌冲刷还可以将反应过程中的沉淀物进行搅拌破碎形成细小的粉末，避免后期堵塞多孔板22的通孔，而且还可以将附着与通孔附近的固体沉淀物进行冲刷剥离，降低本发明的故障率。

其次，打开曝气管33为曝气桶32通入大量空气，随着废水经过多孔板22进入搅拌筒21中，设置在多孔板22上的金属球23，经过多孔板22上通孔的水流冲击和气流冲击，在废水中相互的碰撞、振动，使得废水与絮凝剂PAC充分搅拌混合，进一步的，多孔板22的通孔方向的倾斜设置既能够使得若干通孔的射流相互碰撞，形成若干的旋涡，提高搅拌筒21内的搅拌效率，也可以通过射流激发设置于多孔板22顶面的金属球23进行无规则的相互碰撞，提高了废水与PAC药剂的混合效率和反应效率；金属球23表面设置的纳米结构，相互之间借由通孔的射流相互之间进行翻滚和碰撞，充分的扰动废水，并且金属球23表面的纳米结构还可以增大与水和空气泡的接触面积，一方面可以将曝气管33输入的大量空气进行分解细化，另一方面还可以容纳相应的PAC药剂分子和污染物分子进行充分接触，增强反应的速率，提高净化的效率；此外，大的空气泡分解成若干小的气泡，又会极大的增强空气与废水的接触面积，实现了给废水充分的供氧，为废水的净化提供反应条件。

之后，废水继续上涌到溢流桶42中，再不断上涌到反应箱41中，在上涌过程中第二药剂箱433通过施药管431往开孔管432中添加药剂PAM（聚丙烯酰胺）因为搅拌筒21，溢流桶42，反应箱41横截面是不断扩大的，所以，水流动的时间会不断延长，而且水流从溢流桶42向反应箱41的流动过程中，水流会不断互相冲击，实现了进一步的提升废水和药剂的混合度，提高了净化的效率；然后，废水经过充分反应后，取样进行检测，达到标准后，从反应箱41侧面底部连通的出水管排出；如果仍未达标，则开启第三水管15上设置的水阀，将废水重新导入第二水管14中，重新进行净化处理。最后，混凝过程中产生的沉淀物捞出后经脱水处理后填埋，综合利用，本发明除了水泵12和曝气管33的充气并无额外的能量的输入，充分的利用输入的能量将废水进行净化，减少了传统净化装置中存在的多个搅拌机构，精简了结构，也降低了能源消耗，提高了经济效益。

在本发明的另一个实施例中，

集水池11收集某煤矿酸性矿山废水，集水池容积160立方米，旋流箱31直径为1.4m，搅拌筒21直径为1m，反应箱41直径为2m，多孔板22厚度为15mm，酸性矿山废水由水泵12泵入旋流箱31中，同时第一药剂箱17投加絮凝剂PAC，打开曝气管33通入气体，废水经过多孔板22进入搅拌筒21中，废水与絮凝剂PAC，充分搅拌混合后，加大通气量，废水进入扩截面混合装置中；废水不断存积到达反应箱41顶部，经过取样检测，废水未达标，则开启第三水管15上设置的水阀，废水经过第三水管15注入第二水管14中，与新入的废水进行混合；如果废水净化达标，则打开出水管的阀门，经过混凝处理后的废水从出水管流出。

处理前的矿井水SS（固体悬浮物）为987mg/L，COD的浓度为（指化学需氧量浓度）891mg/l，处理后的出水的SS为9mg/l，COD的浓度为20mg/l。

本发明公开了以下技术效果：

本发明利用多孔板与金属球的相互配合，实现了对进入高效搅拌装置内的废水的充分搅拌和混合，提高了药剂与废水的反应效率。

本发明具有设备简单、占地面积小、混合效率高、对环境污染小等特点，适合各类矿山废水混凝处理。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种矿山废水混凝处理装置，其特征在于，包括泵送装置和高效搅拌装置；所述泵送装置分别连通有旋流混合装置和扩截面混合装置；所述旋流混合装置底部连通有外部气源；

所述高效搅拌装置包括气动搅拌组件；所述气动搅拌组件与所述旋流混合装置相连通；所述泵送装置为所述旋流混合装置，所述扩截面混合装置和所述高效搅拌装置泵送废水；所述扩截面混合装置与所述泵送装置相连通；

所述泵送装置包括集水池（11）和水泵（12）；所述集水池（11）和所述水泵（12）之间连通有第一水管（13）；所述集水池（11）和所述旋流混合装置之间连通有第二水管（14）；所述第二水管（14）与所述扩截面混合装置之间连通有第三水管（15）；所述第二水管（14）还连通有可控阀门（16）；所述可控阀门（16）连通有第一药剂箱（17）；

所述气动搅拌组件包括多孔板（22）；所述多孔板（22）侧面固接有搅拌筒（21），所述多孔板（22）顶面设置有若干金属球（23），所述多孔板（22）水平固接于所述搅拌筒（21）内腔底部；所述搅拌筒（21）底部与所述旋流混合装置相连通，所述搅拌筒（21）顶部与所述扩截面混合装置相连通；

所述多孔板（22）开设的通孔的方向的倾斜设置既能够使得若干所述通孔的射流相互碰撞，形成若干的旋涡，提高所述搅拌筒（21）内的搅拌效率，也可以通过射流激发设置于所述多孔板（22）顶面的所述金属球（23）进行无规则的相互碰撞，提高了废水与PAC药剂的混合效率和反应效率；所述金属球（23）表面设置有纳米结构；金属球（23）相互之间借由所述通孔的射流相互之间进行翻滚和碰撞，充分的扰动废水，并且所述金属球（23）表面的所述纳米结构还可以增大与水和空气泡的接触面积。

2.根据权利要求1所述的一种矿山废水混凝处理装置，其特征在于：所述旋流混合装置包括旋流箱（31）；所述搅拌筒（21）底面贯穿所述旋流箱（31）顶面；所述搅拌筒（21）底面与所述旋流箱（31）内腔顶面相平齐；所述旋流箱（31）侧面与所述第二水管（14）出水端相连通，所述旋流箱（31）内腔底面固接有曝气桶（32）；所述曝气桶（32）底面连通有曝气管（33）的一端；所述曝气管（33）的另一端连通有外部气源。

3.根据权利要求1所述的一种矿山废水混凝处理装置，其特征在于：所述扩截面混合装置包括反应箱（41）和溢流桶（42）；所述搅拌筒（21）顶面贯穿所述反应箱（41）底面，所述搅拌筒（21）与所述反应箱（41）底面固定连接，所述搅拌筒（21）顶面与所述溢流桶（42）底面固接并连通；所述溢流桶（42）顶面延伸至反应箱（41）内腔顶面下方；所述反应箱（41）侧面顶部连通有施药装置（43）；所述反应箱（41）侧面底部连通有出水管。

4.根据权利要求3所述的一种矿山废水混凝处理装置，其特征在于：所述施药装置（43）包括施药管（431）；所述施药管（431）一端贯穿所述反应箱（41）顶面，并连通有开孔管（432）一端，所述施药管（431）另一端连通有第二药剂箱（433）；所述开孔管（432）另一端封闭设置，所述开孔管（432）侧面水平固定于所述反应箱（41）内腔顶面，所述开孔管（432）侧面底部开设有若干施药孔。

5.根据权利要求1所述的一种矿山废水混凝处理装置，其特征在于：所述金属球（23）的直径为2mm-5mm。

6.根据权利要求1所述的一种矿山废水混凝处理装置，其特征在于：所述多孔板（22）的孔径为0.2mm-0.5mm。

7.根据权利要求1所述的一种矿山废水混凝处理装置，其特征在于：所述第三水管（15）上设置有水阀。

Images