CN114477589A - 矿井水处理***及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种矿井水处理***及方法，涉及煤矿矿井水处理领域。一种矿井水处理***，其中，一级浓缩脱盐装置与沉淀装置及产品水池分别连接，沉淀装置与二级浓缩脱盐装置及沉淀处理装置分别连接，二级浓缩脱盐装置与纳滤装置及产品水池分别连接，纳滤装置与微滤膜装置及产品水池分别连接，微滤膜装置与离子交换树脂装置及沉淀处理装置分别连接，离子交换树脂装置与氧化反应装置连接，氧化反应装置与蒸发装置连接。一种矿井水处理方法，应用于上述矿井水处理***。本申请能够解决当前矿井水处理过程中出现的效率低、成本高、占地面积大、工艺复杂等问题。

Description

矿井水处理***及方法
技术领域
本申请属于煤矿矿井水处理技术领域，具体涉及一种矿井水处理***及方法。
背景技术
在煤炭开采过程中排放大量废水，若不经处理直接排放，势必会对环境造成严重污染，同时造成水资源的大量浪费，无法实现循环经济的目标。为了保护环境、节约水资源，可以对矿井水进行深度脱盐，以实现零排放，从而可以减轻对环境的污染，实现水资源循环利用，减少对地下水资源的开采。
当前，矿井水深度脱盐零排放多采用蒸发结晶分盐实现零排放，分别产出氯化钠和硫酸钠的结晶盐。然而，由于矿井水处理规模较大，前端预处理加药量较大、浓缩减量化效率低，后面蒸发结晶处理浓盐水量大，整体运行成本高，工艺较为复杂，且当前矿井水处理***存在占地面积大、工艺复杂、建设和运行成本高等问题。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种矿井水处理***及方法，能够解决当前矿井水处理过程中出现的效率低、成本高、占地面积大、工艺复杂等问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
本申请实施例提供了一种矿井水处理***，该矿井水处理***包括：一级浓缩脱盐装置、沉淀装置、二级浓缩脱盐装置、纳滤装置、微滤膜装置、离子交换树脂装置、氧化反应装置、蒸发装置、沉淀处理装置和产品水池；
所述一级浓缩脱盐装置与所述沉淀装置及所述产品水池分别连接，所述沉淀装置与所述二级浓缩脱盐装置及所述沉淀处理装置分别连接，所述二级浓缩脱盐装置与所述纳滤装置及所述产品水池分别连接，所述纳滤装置与所述微滤膜装置及所述产品水池分别连接，所述微滤膜装置与所述离子交换树脂装置及所述沉淀处理装置分别连接，所述离子交换树脂装置与所述氧化反应装置连接，所述氧化反应装置与所述蒸发装置连接。
本申请实施例还提供了一种矿井水处理方法，该矿井水处理方法包括：
对矿井水原水进行预处理；
对预处理后的矿井水进行一级浓缩脱盐；
对一级浓缩脱盐产生的浓水进行除硬脱硅沉淀，并对沉淀物进行处理，对一级浓缩脱盐产生的淡水进行存储或使用；
对除硬脱硅沉淀产生的浓水进行二级浓缩脱盐；
对二级浓缩脱盐产生的至少部分浓水进行纳滤，对二级浓缩脱盐产生的淡水进行存储或使用；
对纳滤产生的浓水进行微絮凝沉淀，对纳滤产生的淡水进行存储或使用；
对微絮凝沉淀产生的浓水进行离子交换；
对离子交换产生的浓水进行氧化；
对氧化后的浓水进行蒸发结晶。
本申请实施例中，通过一级浓缩脱盐装置进行一次浓缩脱盐，可以使矿井水中的污染物质快速减量，从而可以减少后续处理单元处理规模、减少建设及运行成本；通过沉淀装置可以进行除硬脱硅沉淀，在减少加药量和运行费用的同时减少占地面积；通过二级浓缩脱盐装置进行二次浓缩脱盐，可以使矿井水中的污染物质进一步减量；通过纳滤装置、微滤膜装置、离子交换树脂装置及氧化反应装置实现纳滤膜分盐、除硅、除硬、氧化处理过程，并将处理后的水体通入蒸发装置进行蒸发结晶，从而可以实现零排放；与此同时，通过沉淀处理装置可以对沉淀物进行处理，通过产品水池可以对产品水进行收集、存储，以便于实现产品水的合理利用。
基于上述设置，本申请实施例针对高矿化度矿井水的特点，采用合理的工艺设计，减少建设投资和运行成本，且矿井水处理效果稳定，实现了零排放以及矿井水的资源化利用。
附图说明
图1为本申请实施例公开的矿井水处理***的示意图；
图2为本申请实施例公开的矿井水处理方法的流程图。
附图标记说明：
1-初沉调节池；2-滤池；3-第一超滤部件；4-第一反渗透部件；5-第一浓盐水池；6-磁混凝沉淀装置；61-第一多格搅拌反应池；62-浓缩沉淀池；7-中间水池；8-第一多介质过滤器；9-第二超滤部件；10-第二反渗透部件；11-第二浓盐水池；12-第二多介质过滤器；13-高压纳滤装置；14-管式微滤膜装置；141-第二多格搅拌反应池；142-絮凝浓缩池；143-管式微滤膜部件；15-离子交换树脂装置；16-高级氧化反应池；17-MVR降膜蒸发装置；18-产品水池；19-污泥浓缩池；20-机械脱水部件；21-第一回流通道；22-第二回流通道。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例进行详细地说明。
参考图1，本申请实施例公开了一种矿井水处理***，所公开的矿井水处理***包括一级浓缩脱盐装置、沉淀装置、二级浓缩脱盐装置、纳滤装置、微滤膜装置、离子交换树脂装置15、氧化反应装置、蒸发装置、沉淀处理装置和产品水池18。
其中，一级浓缩脱盐装置与沉淀装置及产品水池18分别连接，使得经过一级浓缩脱盐产生的淡水可以通入产品水池18中存储，以便于后续使用；经过一级浓缩脱盐产生的浓水可以通入沉淀装置，以通过沉淀装置进行沉淀处理。
沉淀装置与二级浓缩脱盐装置及沉淀处理装置分别连接，使得经过沉淀装置的浓水可以通入二级浓缩脱盐装置进行二级浓缩脱盐，且沉淀装置产生的沉淀物进入沉淀处理装置，以通过沉淀处理装置对沉淀物进行处理。
二级浓缩脱盐装置与纳滤装置、沉淀装置和产品水池18分别连接，使得经过二级浓缩脱盐产生的淡水可以通入产品水池18中存储，以便于后续使用；二级浓缩脱盐产生的一部分浓水可以通入沉淀装置，以通过沉淀装置进行沉淀处理，二级浓缩脱盐产生的另一部分浓水可以通入纳滤装置，以通过纳滤装置实现低价离子和高价离子的分离。
纳滤装置与微滤膜装置及产品水池18分别连接，使得通过纳滤装置产生的淡水可以通入产品水池18中存储，以便于后续使用；纳滤装置产生的浓水进入微滤膜装置，以通过微滤膜装置进行微絮凝沉淀浓缩。可选地，纳滤装置产生的浓水还可以进入其他浓盐水容器，以便于暂时存储。
微滤膜装置与离子交换树脂装置15及沉淀处理装置分别连接，使得微滤膜装置产生的微絮凝沉淀可以排至沉淀处理装置进行处理；微滤膜装置产生的浓水进入离子交换树脂装置15，以通过离子交换树脂去除水体中的钙离子、镁离子等。
离子交换树脂装置15与氧化反应装置连接，使得经过离子交换树脂装置15处理后的浓水通入氧化反应池，以在氧化作用下进一步降解水体中的有机污染物。
氧化反应装置与蒸发装置连接，使得经过氧化反应装置氧化后的浓水可以进入蒸发装置进行蒸发结晶，从而可以产出高纯度结晶盐产品，如，硫酸钠产品。可选地，结晶后的母液还可以回流至一级浓缩脱盐装置的上游，如，初沉调节池1等，以便于再次进行浓缩脱盐处理。
本申请实施例中，通过一级浓缩脱盐装置进行一次浓缩脱盐，可以使矿井水中的污染物质快速减量，从而可以减少后续处理单元处理规模、减少建设及运行成本；通过沉淀装置可以进行除硬脱硅沉淀，在减少加药量和运行费用的同时减少占地面积；通过二级浓缩脱盐装置进行二次浓缩脱盐，可以使矿井水中的污染物质进一步减量；通过纳滤装置、微滤膜装置、离子交换树脂装置15及氧化反应装置实现纳滤膜分盐、除硅、除硬、氧化处理过程，并将处理后的水体通入蒸发装置进行蒸发结晶，从而可以实现零排放；与此同时，通过沉淀处理装置可以对沉淀物进行处理，通过产品水池18可以对产品水进行收集、存储，以便于实现产品水的合理利用。
基于上述设置，本申请实施例针对高矿化度矿井水的特点，采用合理的工艺设计，减少建设投资和运行成本，且矿井水处理效果稳定，实现了零排放以及矿井水的资源化利用。
本申请实施例中，矿井水处理***还可以包括第一预处理装置，通过第一预处理装置可以在矿井水原水通入到一级浓缩脱盐装置之前，对矿井水原水进行预处理。
一些实施例中，第一预处理装置包括初沉调节池1和滤池2，其中，初沉调节池1的出口与滤池2连接，滤池2的出口与一级浓缩脱盐装置连接。
在实际工艺过程中，矿井水原水首先进入初沉调节池1中，并在初沉调节池1中进行均质均量调节和初步沉淀，从而实现对矿井水原水的初步调节以及沉淀。而后初沉调节池1的出水进入滤池2，并在滤池2中过滤，以去除矿井水中的悬浮物，从而保证矿井水中不存在体积较大的悬浮物。而后滤池2的出水进入一级浓缩脱盐装置进行一级浓缩脱盐过程。
基于上述设置，可以通过第一预处理装置的初沉调节池1和滤池2实现对矿井水的预处理，以使矿井水更好地满足后续工艺处理的要求。
可选地，滤池2可以为重力式无阀滤池，其工作时，利用进出水位的压差，过滤、反冲洗均自动完成，实现无动力自动循环反洗。主要对泥沙、胶体及有机物进行截留、过滤和吸附，其结构简单、操作方便、运行费用较低。
另外，滤池2中的滤料可以采用含二氧化锰的天然锰砂，过滤时，滤料表层形成活性滤膜，对矿井水中的亚铁离子和锰离子具有良好的催化氧化和吸附去除能力。在去除悬浮物和胶体的同时，具有一定的除铁、除锰能力，保护后续超滤结构及反渗透结构。可选地，滤料的粒径可以在0.5～1mm之间，滤料层厚度范围可以为800～1000mm。
一些实施例中，一级浓缩脱盐装置包括第一超滤部件3和第一反渗透部件4，第一超滤部件3具有第一淡水出口和第一浓水出口，其中，第一淡水出口与第一反渗透部件4连接，第一浓水出口与初沉调节池1连接，第一反渗透部件4具有第二淡水出口和第二浓水出口，第二淡水出口与产品水池18连接，第二浓水出口与沉淀装置连接。
第一超滤部件3用于去除矿井水中的微粒、胶体、有机物和细菌等。矿井水经过第一超滤部件3处理后，会产生淡水和浓水，其中，淡水经过第一淡水出口进入第一反渗透部件4，并经过第一反渗透部件4处理；浓水经过第一浓水出口进入初沉调节池1，以便于再次进行预处理和一级浓缩脱盐过程。
第一反渗透部件4用于去除矿井水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。矿井水经过第一反渗透部件4处理后，会产生淡水和浓水，其中，淡水经过第二淡水出口进入产品水池18进行存储，以便于回用于工业用水、农灌及生态用水，浓水经过第二浓水出口进入沉淀装置，以进行沉淀处理。
可选地，在第一反渗透部件4与沉淀装置之间还可以设置暂存水池，如，第一浓盐水池5，以便于暂存第一反渗透部件4产生的浓水，待进一步浓缩脱盐处理。
基于上述设置，可以初步去除矿井水中的微粒、胶体、有机物、细菌、溶解盐类、微生物等物质，从而可以实现对矿井水的一级浓缩脱盐，并使矿井水中的污染杂质快速减量，以便于后续处理。
一些实施例中，沉淀装置包括第一多格搅拌反应池61和浓缩沉淀池62，其中，第一多格搅拌反应池61的进口与一级浓缩脱盐装置连接，第一多格搅拌反应池61的出口与浓缩沉淀池62连接，浓缩沉淀池62的出口与沉淀处理装置连接。
可选地，沉淀装置可以为磁混凝沉淀装置6，其主要由第一多格搅拌反应池61和浓缩沉淀池62组成。另外，第一多格搅拌反应池61的进口可以与第一反渗透部件4连接。
此处需要说明的是，磁混凝沉淀装置6是在高密度沉淀池的基础上发展而来，通过向反应池中投加磁粉，提高絮体的质量，加快絮体的沉降速度，提高沉降区表面负荷，减少占地面积，同时，通过磁粉的回收和污泥回流，可以减少药剂投加量，减少运行费用。
当然，矿井水处理***还可以包括第一浓盐水池5，该第一浓盐水池5设置于一级浓缩脱盐装置与沉淀装置之间，也即，第一浓盐水池5的进口与一级浓缩脱盐装置的第一反渗透部件4连接，第一浓盐水池5的出口与沉淀装置的第一多格搅拌反应池61连接。基于此，通过第一浓盐水池5可以对一级浓缩脱盐装置产生的浓水进行暂存，以待进一步处理。
针对矿井水高硫酸盐、高碱度的特点，在第一多格搅拌反应池61中可以控制矿井水的酸碱度、加药顺序和种类，并通过浓缩沉淀池62达到同步除硬脱硅沉淀的目的。沉淀装置产生的沉淀物(如，沉淀污泥)进入沉淀处理装置进行浓缩、脱水等处理，以实现对沉淀物的处置。
具体为，在第一多格搅拌反应池61中先后投加氢氧化钙/氢氧化钠、氯化钙、镁剂(如，氧化镁/氯化镁等)、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺，控制其PH值和加药种类及顺序。根据高矿化度矿井水中高硫酸盐和高碱度的特点，通过一系列反应，得到同步除硬脱硅的目的。反应式如下：
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+H2O
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2→2CaCO3↓+Mg(OH)2↓+H2O
2NaHCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
Na2CO3+CaCl2→CaCO3↓+2NaCl
MgO+H2O→Mg(OH)2↓
2Mg(OH)2+3SiO2→Mg2Si3O8·2H2O↓
在进行二级浓缩脱盐之前，还可以再次对矿井水进行预处理。基于此，本申请实施例中的矿井水处理***还包括第二预处理装置，该第二预处理装置包括中间水池7和第一多介质过滤器8，其中，中间水池7的进口与沉淀装置连接，中间水池7的出口与第一多介质过滤器8连接，第一多介质过滤器8的出口与二级浓缩脱盐装置连接。
其中，沉淀装置产生的浓水进入中间水池7，并在中间水池7中加酸调节酸碱度至中性，而后中间水池7的出水进入第一多介质过滤器8进行过滤，经过第一多介质过滤器8处理后的矿井水进入二级浓缩脱盐装置，以进行二级浓缩脱盐。
基于上述设置，在矿井水进行二级浓缩脱盐之前，可以在第二预处理装置的中间水池7中调节酸碱度，并通过第一多介质过滤器8进行过滤，从而使矿井水满足二级浓缩脱盐要求。
一些实施例中，二级浓缩脱盐装置包括第二超滤部件9和第二反渗透部件10，其中，第二超滤部件9具有第三淡水出口和第三浓水出口，该第三淡水出口与第二反渗透部件10连接，第三浓水出口与初沉调节池1连接；第二反渗透部件10具有第四淡水出口、第四浓水出口和第五浓水出口，其中，第四淡水出口与产品水池18连接，第四浓水出口与沉淀装置连接，第五浓水出口与纳滤装置连接。
第二超滤部件9用于去除矿井水中的微粒、胶体、有机物和细菌。矿井水经过第二超滤部件9处理后，会产生淡水和浓水，其中，淡水经过第三淡水出口进入第二反渗透部件10，并经过第二反渗透部件10处理，浓水经过第三浓水出口进入初沉调节池1，以便于再次进行预处理和一级浓缩脱盐过程。
第二反渗透部件10用于去除矿井水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。矿井水经过第二反渗透部件10处理后，会产生淡水和浓水，其中，淡水经过第四淡水出口进入产品水池18进行存储，以便于回收以用于工业用水、农灌及生态用水；一部分浓水经过第四浓水出口进入沉淀装置，以进行沉淀处理，另一部分浓水经过第五浓水出口进入纳滤装置，从而通过纳滤装置对矿井水进行纳滤处理。
可选地，在第二反渗透部件10与纳滤装置之间还可以设置暂存水池，如，第二浓盐水池11，以便于暂存第二反渗透部件10产生的一部分浓水，待进一步纳滤分盐及蒸发结晶处理。
基于上述设置，可以进一步去除矿井中的微粒、胶体、有机物、细菌、溶解盐类、微生物等物质，从而可以实现对矿井水的二级浓缩脱盐，并使矿井水中的污染杂质进一步减量，以便于后续处理。
在进行纳滤处理之前，还可以再次对矿井水进行预处理。基于此，本申请实施例中的矿井水处理***还可以包括第三预处理装置，该第三预处理装置包括第二多介质过滤器12，第二多介质过滤器12的进口与二级浓缩脱盐装置连接，第二多介质过滤器12的出口与纳滤装置连接。
具体为，第二反渗透部件10的第五浓水出口与第二多介质过滤器12连接，从而使处理后的矿井水进入第二多介质过滤器12进行过滤，经过过滤后的矿井水进入纳滤装置进行纳滤处理。
可选地，矿井水处理***还可以包括第二浓盐水池11，该第二浓盐水池11设置于二级浓缩脱盐装置与纳滤装置之间。具体为，第二反渗透部件10的第五浓水出口与第二浓盐水池11连接，第二浓盐水池11的出口与第二多介质过滤器12连接。如此，经过二级浓缩脱盐后的矿井水可以暂时存储在第二浓盐水池11中，并通过第二多介质过滤器12进行过滤，而后通入到纳滤装置中，以通过纳滤装置实现低价离子与高价离子的分离。
一些实施例中，纳滤装置具有第五淡水出口和第六浓水出口，其中，第五淡水出口与产品水池18连接，第六浓水出口与微滤膜装置连接。基于此，经过纳滤装置产生的淡水可以通入到产品水池18中进行存储，以便于回用于工业用水、农灌及生态用水，而纳滤装置产生的浓水则进入到微滤膜装置，以进行微絮凝沉淀。
可选地，纳滤装置可以采用高压碟管式纳滤膜，适用于浓缩后的高矿化度硫酸盐矿井水，在运行压力为30～120bar的情况下，高效滤过氯化钠，滤过后淡水进入产品水池18，能够高效截留硫酸钠并将其浓缩，截留率达98％以上，浓缩至硫酸钠浓度大于12％，从而有效的回收硫酸钠，实现最大限度的资源化利用。
本申请实施例中，矿井水处理***还可以包括第三浓盐水池，该第三浓盐水池设置于纳滤装置与微滤膜装置之间，也即，第三浓盐水池的进口与纳滤装置连接，第三浓盐水池的出口与微滤膜装置连接。基于此，通过第三浓盐水池可以对纳滤装置产生的浓水进行暂存，而后第三浓盐水池中的矿井水可以进入微滤膜装置进行处理。
当然，还可以不设置第三浓盐水池，而是将纳滤装置的浓水出口直接与微滤膜装置的进口连接，此种方式同样可以满足实际需求。
一些实施例中，微滤膜装置包括第二多格搅拌反应池141、絮凝浓缩池142和管式微滤膜部件143，其中，第二多格搅拌反应池141的进口与纳滤装置连接，絮凝浓缩池142与第二多格搅拌反应池141连接，管式微滤膜部件143与絮凝浓缩池142连接，管式微滤膜部件143的出口与离子交换树脂装置15连接；管式微滤膜部件143与絮凝浓缩池142之间还连接有用于回流絮凝沉淀的第一回流通道21；絮凝浓缩池142的出口与沉淀处理装置连接。
本申请实施例中，微滤膜装置由第二多格搅拌反应池141、絮凝浓缩池142及管式微滤膜部件143组成，其中，第二多格搅拌反应池141中在一定PH值条件下，投加除硅剂和助凝剂，以形成微絮凝沉淀，而后通过管式微滤膜部件143进行过滤，实现固液分离，管式微滤膜部件143截留的微絮凝沉淀通过第一回流通道21可以回流至絮凝浓缩池142中。为防止絮凝浓缩池142内微絮凝沉淀积累过多，可以定期将微絮凝沉淀排至沉淀处理装置，以对微絮凝沉淀进行处理。
可选地，第二多格搅拌反应池141可以为双格搅拌反应池，在双格搅拌反应池中分别加入偏铝酸钠、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺，与水体中的二氧化硅生成微小絮体或沉淀，通过管式微滤膜部件143实现固液分离，以达到除硅的目的，防止后续蒸发结晶反应器结垢。管式微滤膜部件143适用于高盐水情况下，同时利用微絮凝和错流过滤，减少加药量，有效避免结垢污堵。
可选地，管式微滤膜部件143的微滤膜的孔径为0.2μm，膜管材质为PP聚丙烯，产水通量为200～400L/(m2·h)，最大进水固含量可达160g/L。
基于上述设置，可以通过微滤膜装置实现对矿井水中部分杂质进行微絮凝沉淀处理，从而可以进一步使矿井水中含有的污染杂质减量。
可选地，离子交换树脂装置15可以采用弱酸阳离子交换树脂，其利用氢离子来交换水体中的阳离子，可以处理碱度较高的废水，将碱度对应的钙离子和镁离子去除，其交换容量大，易再生。
另外，氧化反应装置可以采用臭氧氧化的方式，臭氧是氧化剂中氧化能力较强的物质，在水中的氧化还原电位达2.07V，臭氧分解产生羟基自由基，从而引发链反应，可瞬时分解水中有机物、细菌和微生物，此反应速度快，选择性低。通过臭氧的氧化，控制COD浓度在200mg/L，可以保证后续蒸发结晶产品盐的色度和纯度，并防止结垢。
一些实施例中，蒸发装置具有用于产出结晶产品的结晶出口和用于回流结晶母液的回流口，且回流口与初沉调节池1之间通过第二回流通道22连接。基于此，可以通过蒸发装置对矿井水进行蒸发结晶处理，以得到结晶产品，如，通过冷冻结晶产出高纯度硫酸钠产品，且结晶后的母液经由第二回流通道22回流至初沉调节池1，使其再次进行浓缩、脱盐、结晶。
为实现对沉淀物的处理，本申请实施例中的沉淀处理装置包括污泥浓缩池19和机械脱水部件20，其中，污泥浓缩池19的进口与沉淀装置及微滤膜装置分别连接，而污泥浓缩池19的出口与机械脱水部件20连接。基于此，可以通过污泥浓缩池19容纳沉淀物，并通过机械脱水装置对沉淀进行脱水干化处理，以使含水率满足预设要求，最终进行委外处置。
基于矿井水处理***，本申请实施例还公开了一种矿井水处理方法，所公开的矿井水处理方法的步骤如图2所示，包括：
对矿井水原水进行预处理；
对预处理后的矿井水进行一级浓缩脱盐；
对一级浓缩脱盐产生的浓水进行除硬脱硅沉淀，并对沉淀物进行处理，对一级浓缩脱盐产生的淡水进行存储或使用；
对除硬脱硅沉淀产生的浓盐水进行二级浓缩脱盐；
对二级浓缩脱盐产生的至少部分浓水进行纳滤，对二级浓缩脱盐产生的淡水进行存储或使用；
对纳滤产生的浓水进行微絮凝沉淀，对纳滤产生的淡水进行存储或使用；
对微絮凝沉淀产生的浓水进行离子交换；
对离子交换产生的浓水进行氧化；
对氧化后的浓水进行蒸发结晶。
可以理解的是，矿井水处理方法包括的各步骤的实施分别基于上述矿井水处理***中对应的装置来实现，具体可参考上述矿井处理***中的对应内容，此处不再赘述。
下面将结合图1以多种实施方式进行详细阐述。
实施例1：
本申请实施例公开了一种矿井水处理***，所公开的矿井水处理***包括初沉调节池1、滤池2、第一超滤部件3、第一反渗透部件4、第一浓盐水池5、磁混凝沉淀装置6、中间水池7、第一多介质过滤器8、第二超滤部件9、第二反渗透部件10、第二浓盐水池11、第二多介质过滤器12、高压纳滤装置13、管式微滤膜装置14、离子交换树脂装置15、高级氧化反应池16、MVR降膜蒸发装置17、产品水池18和污泥浓缩池19。
其中，初沉调节池1的出口与滤池2的进口连通，滤池2的出口与第一超滤部件3的进口连通，第一超滤部件3的淡水出口(即，第一淡水出口)与第一反渗透部件4的进口连通，第一超滤部件3的浓水出口(即，第一浓水出口)与初沉调节池1的进口连通，第一反渗透部件4的淡水出口(即，第二淡水出口)与产品水池18的进口连接，第一反渗透部件4的浓水出口(即，第二浓水出口)与第一浓盐水池5的进口连通，第一浓盐水池5的出口与磁混凝沉淀装置6的进口连通，磁混凝沉淀装置6的出口与中间水池7的进口连通，中间水池7的出口与第一多介质过滤器8的进口连通，第一多介质过滤器8的出口与第二超滤部件9的进口连通，第二超滤部件9的淡水出口(即，第三淡水出口)与第二反渗透部件10的进口连通，第二超滤部件9的浓水出口(即，第三浓水出口)与初沉调节池1的进口连通，第二反渗透部件10的淡水出口(即，第四淡水出口)与产品水池18的进口连通，第二反渗透部件10的浓水出口(即，第五浓水出口)与第二浓盐水池11的进口连通，第二浓盐水池11的出口与第二多介质过滤器12的进口连通，第二多介质过滤器12的出口与高压纳滤装置13的进口连通，高压纳滤装置13的淡水出口(即，第五淡水出口)与产品水池18的进口连通，高压纳滤装置13的浓水出口(即，第六浓水出口)与管式微滤膜装置14的进口连通，管式微滤膜装置14的出口与离子交换树脂装置15的进口连通，离子交换树脂装置15的出口与高级氧化反应池16的进口连通，高级氧化反应池16的出口与MVR降膜蒸发装置17的进口连通。
磁混凝沉淀装置6包括第一多格搅拌反应池61和浓缩沉淀池62，其进出口依次连通，浓缩沉淀池62底部的出口与污泥浓缩池19的进口连通，浓缩沉淀池62上部的出口与中间水池7的进口连通。
管式微滤膜装置14包括第二多格搅拌反应池141、絮凝浓缩池142和管式微滤膜部件143，其中，第二多格搅拌反应池141的出口与絮凝浓缩池142的进口连通，絮凝浓缩池142上部的出口与管式微滤膜部件143的进口连通，絮凝浓缩池142底部的出口与污泥浓缩池19的进口连通，管式微滤膜部件143的浓水出口与絮凝浓缩池142的进口连通，管式微滤膜的淡水出口与离子交换树脂装置15的进口连通。
实施例2：
参照实施例1中的一种矿井水处理***，其包括如下工序：一级预处理及浓缩段，二级预处理及浓缩段以及纳滤分盐及蒸发结晶段。
其中，一级预处理及浓缩段：矿井水原水首先进入初沉调节池1，经均质均量和初沉后，进入滤池2去除悬浮物，滤池2出水进入后续第一超滤部件3和第一反渗透部件4，以进行一级浓缩脱盐，第一反渗透部件4产出的淡水进入产品水池18回用，第一反渗透部件4产出的浓水进入二级预处理及浓缩段。
可选地，第一超滤部件3采用浸没式超滤膜，第一反渗透部件4采用苦碱水反渗透膜。
二级预处理及浓缩段：上述一级预处理及浓缩段产生的浓盐水进入磁混凝沉淀装置6，在磁混凝沉淀装置6的第一多格搅拌反应池61中分别加入不同的水处理药剂，达到除硬脱硅的目的。磁混凝沉淀装置6出水通过中间水池7回调PH值后，进入第一多介质过滤器8，进一步去除悬浮物；第一多介质过滤器8出水进入后续第二超滤部件9及第二反渗透部件10，进行二级浓缩脱盐，第二反渗透部件10产出的淡水进入产品水池18回用，第二反渗透部件10产出的浓水继续处理。
可选地，第二超滤部件9采用中空纤维式超滤膜，第二反渗透部件10采用海水淡化反渗透膜。
纳滤分盐及蒸发结晶段：上述二级预处理及浓缩段产生的浓水进入第二多介质过滤器12，第二多介质过滤器12出水进入高压纳滤装置13，实现低价离子与高价离子的分离，高压纳滤装置13产出的淡水进入产品水池18回用，高压纳滤装置13产出的浓水进入管式微滤膜装置14，在管式微滤膜装置14的第二多格搅拌反应池141中加入不同的水处理药剂，形成微小絮体，并通过管式微滤膜部件143实现固液分离，分离后的浓水进入离子交换树脂装置15，离子交换树脂装置15采用弱酸阳离子树脂，通过离子交换去除水体中的钙离子和镁离子；离子交换树脂装置15出水进入高级氧化反应池16，通入臭氧进一步降解水体中的有机污染物；高级氧化反应池16出水进入MVR降膜蒸发装置17进行浓缩减量，并通过冷冻结晶产出高纯度硫酸钠产品，结晶后的母液回流至初沉调节池1。
实施例3：
一种矿井水处理***，其包括如下工序：一级预处理及浓缩段，二级预处理及浓缩段以及纳滤分盐及蒸发结晶段。
其中，一级预处理及浓缩段：矿井水原水首先进入初沉调节池1，经均质均量和初沉后进入滤池2，滤池2采用重力式无阀滤池，滤料采用天然锰砂滤料，达到同步除铁除锰去悬浮物以及减少运行成本的目的。滤池2出水进入后续第一超滤部件3和第一反渗透部件4，进行一级浓缩脱盐，第一反渗透部件4产出的淡水进入产品水池18回用，第一反渗透部件4产出的浓水进入二级预处理及浓缩段。
可选地，第一超滤部件3采用浸没式超滤膜，第一反渗透部件4采用苦碱水反渗透膜。
二级预处理及浓缩段：上述一级预处理及浓缩段产生的浓盐水进入磁混凝沉淀装置6，在磁混凝沉淀装置6的第一多格搅拌反应池61中分别加入不同的水处理药剂，达到除硬脱硅的目的。磁混凝沉淀装置6出水通过中间水池7回调PH值后，进入第一多介质过滤器8，进一步去除悬浮物；第一多介质过滤器8出水进入第二超滤部件9和第二反渗透部件10，进行二级浓缩脱盐，第二反渗透部件10产出的淡水进入产品水池18回用，第二反渗透部件10产出的浓盐水继续处理。
可选地，第二超滤部件9采用中空纤维式超滤膜，第二反渗透部件10采用海水淡化反渗透膜。
纳滤分盐及蒸发结晶段：上述二级预处理及浓缩段产生的浓盐水进入第二多介质过滤器12，第二多介质过滤器12出水进入高压纳滤装置13，实现低价离子与高价离子的分离，高压纳滤装置13产出的淡水进入产品水池18回用，高压纳滤装置13产出的浓盐水进入管式微滤膜装置14，在微滤膜装置的第二多格搅拌反应池141中加入不同的水处理药剂，形成微小絮体，并通过管式微滤膜部件143实现固液分离，分离后的浓水进入离子交换树脂装置15，离子交换树脂装置15采用弱酸阳离子树脂，通过离子交换去除水体中的钙离子、镁离子；离子交换树脂装置15出水进入高级氧化反应池16，通入臭氧进一步降解水体中的有机污染物；高级氧化反应池16出水进入MVR降膜蒸发装置17，以浓缩减量，并通过冷冻结晶产出高纯度硫酸钠产品，结晶后的母液回流至初沉调节池1。
实施例4：
一级预处理及浓缩段：矿井水原水首先进入初沉调节池1，经均质均量和初沉后进入滤池2，滤池2采用重力式无阀滤池，滤料采用天然锰砂滤料，达到同步除铁除锰去悬浮物，并减少运行成本的目的。滤池2出水进入后续第一超滤部件3和第一反渗透部件4，进行一级浓缩脱盐，第一反渗透部件4产出的淡水进入产品水池18回用，第一反渗透部件4产出的浓盐水进入二级预处理及浓缩段。
可选地，第一超滤部件3采用浸没式超滤膜，第一反渗透部件4采用苦碱水反渗透膜。
二级预处理及浓缩段：上述一级预处理及浓缩段产生的浓盐水进入磁混凝沉淀装置6，在磁混凝沉淀装置6的第一多格搅拌反应池61中依次加入氢氧化钙、氯化钙、氧化镁、聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺，达到除硬脱硅的目的。磁混凝沉淀装置6出水通过中间水池7回调pH值后，进入第一多介质过滤器8，进一步去除悬浮物。第一多介质过滤器8出水进入后续第二超滤部件9及第二反渗透部件10，进行二级浓缩和脱盐，第二反渗透部件10产出的淡水进入产品水池18回用，第二反渗透部件10产出的浓水继续处理。
可选地，第二超滤部件9采用中空纤维式超滤膜，第二反渗透部件10采用海水淡化反渗透膜。
纳滤分盐及蒸发结晶段：上述二级预处理及浓缩段产生的浓盐水进入第二多介质过滤器12，第二多介质过滤器12出水进入高压纳滤装置13，实现低价离子与高价离子的分离；高压纳滤装置13产出的淡水进入产品水池18回用，高压纳滤装置13产出的浓水进入管式微滤膜装置14，在管式微滤膜装置14的第二多格搅拌反应池141中加入不同的水处理药剂，形成微小絮体，并通过管式微滤膜部件143实现固液分离，分离后的浓水进入离子交换树脂装置15，离子交换树脂装置15采用弱酸阳离子树脂，通过离子交换去除水体中的钙、镁离子，离子交换树脂装置15出水进入高级氧化反应池16，通入臭氧进一步降解水体中有机污染物；高级氧化反应池16出水进入MVR降膜蒸发装置17，以浓缩减量，并通过冷冻结晶产出高纯度硫酸钠产品，结晶后的母液回流至初沉调节池1。
实施例5：
一级预处理及浓缩段：矿井水原水首先进入初沉调节池1，经均质均量和初沉后进入滤池2，滤池2采用重力式无阀滤池，滤料采用天然锰砂滤料，达到同步除铁除锰去悬浮物，并减少运行成本的目的。滤池2出水进入后续第一超滤部件3及第一反渗透部件4，进行一级浓缩脱盐；第一反渗透部件4产出的淡水进入产品水池18回用，第一反渗透部件4产出的浓盐水进入二级预处理及浓缩段。
可选地，第一超滤部件3采用浸没式超滤膜，第一反渗透部件4采用苦碱水反渗透膜。
二级预处理及浓缩段：上述一级预处理及浓缩段产生的浓盐水进入磁混凝沉淀装置6，在磁混凝沉淀装置6的第一多格搅拌反应池61中依次加入氢氧化钙、氯化钙、氧化镁、聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺，达到除硬脱硅的目的。磁混凝沉淀装置6出水通过中间水池7回调pH值后，进入第一多介质过滤器8，进一步去除悬浮物。第一多介质过滤器8出水进入后续第二超滤部件9及第二反渗透部件10，进行二级浓缩脱盐，第二反渗透部件10产出的淡水进入产品水池18回用，第二反渗透部件10产出的浓盐水继续处理。
可选地，第二超滤部件9采用中空纤维式超滤膜，第二反渗透部件10采用海水淡化反渗透膜。
纳滤分盐及蒸发结晶段：上述二级预处理及浓缩段产生的浓盐水进入第二多介质过滤器12，第二多介质过滤器12出水进入高压纳滤装置13，实现低价离子与高价离子的分离；高压纳滤装置13产出的淡水进入产品水池18回用，高压纳滤装置13产出的浓水进入管式微滤膜装置14，在管式微滤膜装置14第二多格搅拌反应池141中加入偏铝酸钠、聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺与二氧化硅反应，形成微小絮体，并通过管式微滤膜部件143实现固液分离，分离后的浓水进入离子交换树脂装置15，离子交换树脂装置15采用弱酸阳离子树脂，通过离子交换去除废水中的钙、镁离子，离子交换树脂装置15出水进入高级氧化反应池16，通入臭氧进一步降解水体中有机污染物；高级氧化反应池16出水进入MVR降膜蒸发装置17浓缩减量，并通过冷冻结晶产出高纯度硫酸钠产品，结晶后的母液回流至初沉调节池1。
为验证本申请实施例的处理方法或***，发明人在矿井水深度脱盐零排放处理项目中，按照本申请实施例处理方法或***进行安装，项目进水主要水质指标：COD≤30mg/L、Ca2+≤70mg/L、Mg2+≤12mg/L、SiO2≤20mg/L、HCO3 -≤680mg/L、Cl-≤160mg/L、SO4 2-≤1600mg/L、pH＝7.3～7.6、TDS≤3500mg/L，该矿井水为典型的高矿化度煤矿矿井水，其硬度、碱度、硫酸盐浓度均较高，根据其水质特点，采用本申请实施例中的技术方案进行设计、施工、安装和调试，项目出水达地方流域排放标准，其全盐量≤1600mg/L、SO42 -≤650mg/L，副产硫酸钠达到《GB/T 6009-2014工业无水硫酸钠》中Ⅱ类合格品标准，杂盐产率小于10％，实现矿井水的深度脱盐零排放和资源化回收利用。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (12)

1.一种矿井水处理***，其特征在于，包括：一级浓缩脱盐装置、沉淀装置、二级浓缩脱盐装置、纳滤装置、微滤膜装置、离子交换树脂装置、氧化反应装置、蒸发装置、沉淀处理装置和产品水池；
所述一级浓缩脱盐装置与所述沉淀装置及所述产品水池分别连接，所述沉淀装置与所述二级浓缩脱盐装置及所述沉淀处理装置分别连接，所述二级浓缩脱盐装置与所述纳滤装置及所述产品水池分别连接，所述纳滤装置与所述微滤膜装置及所述产品水池分别连接，所述微滤膜装置与所述离子交换树脂装置及所述沉淀处理装置分别连接，所述离子交换树脂装置与所述氧化反应装置连接，所述氧化反应装置与所述蒸发装置连接。
2.根据权利要求1所述的矿井水处理***，其特征在于，所述矿井水处理***还包括第一预处理装置；
所述第一预处理装置包括初沉调节池和滤池，所述初沉调节池的出口与所述滤池连接，所述滤池的出口与所述一级浓缩脱盐装置连接。
3.根据权利要求2所述的矿井水处理***，其特征在于，所述一级浓缩脱盐装置包括第一超滤部件和第一反渗透部件；
所述第一超滤部件具有第一淡水出口和第一浓水出口，所述第一淡水出口与所述第一反渗透部件连接，所述第一浓水出口与所述初沉调节池连接；
所述第一反渗透部件具有第二淡水出口和第二浓水出口，所述第二淡水出口与所述产品水池连接，所述第二浓水出口与沉淀装置连接。
4.根据权利要求1所述的矿井水处理***，其特征在于，所述沉淀装置包括第一多格搅拌反应池和浓缩沉淀池；
所述第一多格搅拌反应池的进口与所述一级浓缩脱盐装置连接，所述第一多格搅拌反应池的出口与所述浓缩沉淀池连接，所述浓缩沉淀池的出口与所述沉淀处理装置连接。
5.根据权利要求1所述的矿井水处理***，其特征在于，所述矿井水处理***还包括第二预处理装置；
所述第二预处理装置包括中间水池和第一多介质过滤器，所述中间水池的进口与所述沉淀装置连接，所述中间水池的出口与所述第一多介质过滤器连接，所述第一多介质过滤器的出口与所述二级浓缩脱盐装置连接。
6.根据权利要求5所述的矿井水处理***，其特征在于，所述矿井水处理***还包括第一预处理装置，所述第一预处理装置包括初沉调节池；
所述二级浓缩脱盐装置包括第二超滤部件和第二反渗透部件；
所述第二超滤部件具有第三淡水出口和第三浓水出口，所述第三淡水出口与所述第二反渗透部件连接，所述第三浓水出口与所述初沉调节池连接；
所述第二反渗透部件具有第四淡水出口、第四浓水出口和第五浓水出口，所述第四淡水出口与所述产品水池连接，所述第四浓水出口与所述沉淀装置连接，所述第五浓水出口与所述纳滤装置连接。
7.根据权利要求1所述的矿井水处理***，其特征在于，所述矿井水处理***还包括第三预处理装置，所述第三预处理装置包括第二多介质过滤器，所述第二多介质过滤器的进口与所述二级浓缩脱盐装置连接，所述第二多介质过滤器的出口与所述纳滤装置连接；
所述纳滤装置具有第五淡水出口和第六浓水出口，所述第五淡水出口与所述产品水池连接，所述第六浓水出口与所述微滤膜装置连接。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的矿井水处理***，其特征在于，所述矿井水处理***还包括第一浓盐水池，所述第一浓盐水池的进口与所述一级浓缩脱盐装置连接，所述第一浓盐水池的出口与所述沉淀装置连接；
和/或，所述矿井水处理***还包括第二浓盐水池，所述第二浓盐水池的进口与所述二级浓缩脱盐装置连接，所述第二浓盐水池的出口与所述纳滤装置连接。
9.根据权利要求1所述的矿井水处理***，其特征在于，所述微滤膜装置包括第二多格搅拌反应池、絮凝浓缩池和管式微滤膜部件；
所述第二多格搅拌反应池的进口与所述纳滤装置连接，所述絮凝浓缩池与所述第二多格搅拌反应池连接，所述管式微滤膜部件与所述絮凝浓缩池连接，所述管式微滤膜部件的出口与所述离子交换树脂装置连接，所述管式微滤膜部件与所述絮凝浓缩池之间还连接有用于回流絮凝沉淀的第一回流通道；
所述絮凝浓缩池的出口与所述沉淀处理装置连接。
10.根据权利要求1所述的矿井水处理***，其特征在于，所述矿井水处理***还包括第一预处理装置，所述第一预处理装置包括初沉调节池；
所述蒸发装置具有用于产出结晶产品的结晶出口和用于回流结晶后母液的回流口，所述回流口与所述初沉调节池之间通过第二回流通道连接。
11.根据权利要求1所述的矿井水处理***，其特征在于，所述沉淀处理装置包括污泥浓缩池和机械脱水部件；
所述污泥浓缩池的进口与所述沉淀装置及所述微滤膜装置分别连接，所述污泥浓缩池的出口与所述机械脱水部件连接。
12.一种矿井水处理方法，应用于权利要求1至11中任意一项所述的矿井水处理***，所述矿井水处理方法包括：
对矿井水原水进行预处理；
对预处理后的矿井水进行一级浓缩脱盐；
对一级浓缩脱盐产生的浓水进行除硬脱硅沉淀，并对沉淀物进行处理，对一级浓缩脱盐产生的淡水进行存储或使用；
对除硬脱硅沉淀产生的浓水进行二级浓缩脱盐；
对二级浓缩脱盐产生的至少部分浓水进行纳滤，对二级浓缩脱盐产生的淡水进行存储或使用；
对纳滤产生的浓水进行微絮凝沉淀，对纳滤产生的淡水进行存储或使用；
对微絮凝沉淀产生的浓水进行离子交换；
对离子交换产生的浓水进行氧化；
对氧化后的浓水进行蒸发结晶。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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