CN115259460B - 煤矿微咸矿井水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开煤矿微咸井水的处理方法，包括步骤S01：预处理，将井下水仓内的矿井水进行沉淀、去除悬浮物；步骤S02：降盐处理，预处理后的水依次进行一次精密过滤、纳滤设备进行降盐处理，浓缩液用于生产活动用水，透过液进入清水仓；步骤S03：再处理，清水仓的水包括至少三条水路，第一条水路为清水仓内的水依次经过二次精密过滤、二级纳滤设备，透过液消毒处理作为生活用水；第二条水路为清水仓的水直接用作生产活动用水；第三条水路进入井下供水管网再次进行降盐、脱盐处理，透过液用于设备冷却。本发明的有益效果：提升了矿井水回用水质，减少了腐蚀、结垢等影响，降低了维修成本，促进了矿井水的资源综合利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿水处理技术领域，尤其涉及的是一种煤矿微咸井水的处理方法。
背景技术
苦咸水是指矿化度高、不能直接利用或可利用范围小的湖水、河水及地下水等水资源，按照盐分含量又可分为微咸水(1～3g/L)、半咸水(3～5g/L)、中盐度(5～10g/L)和高盐度苦咸水(10g/L以上)。苦咸水中含有许多重金属及有害杂质，口感苦涩，很难直接饮用，长期饮用导致胃肠功能紊乱，免疫力低下。
我国虽然淡水资源缺乏，但是苦咸水资源蕴藏量丰富，特别是在井工作业的煤矿，无论是处于我国的东部还是西部，由于矿井水的高矿化度特性，含盐量较高基本都归属于苦咸水，因此导致大量矿井水未能得到有效利用而被直接排放的现象，从而造成矿井在生产过程中一方面抽取浅层地下水与争夺农业用水、生活用水，一方面排放大量高矿化度矿井水造成对地表水体的污染和水资源的浪费。
目前，对于含盐量范围在1000～3000m/L的微咸矿井水常用的处理技术为混凝-沉淀工艺，主要是去除悬浮物(SS)，不能除盐、降盐，处理后的水还属于高矿化度矿井水或苦咸水，利用受限，且矿井排水需要满足“除应当符合相关法律法规标准外，相关水质因子值还应当满足或优于受纳水体环境功能区划规定的地表水环境质量对应值，含盐量不得超过1000毫克/升”的要求；目前的处理方式无法满足该要求，而实施的一些“零排放”工艺存在投资大，运行成本高。
中国专利文献，CN108298745B，盐碱地苦咸水淡化处理工艺，步骤一、集水，设置一集水井，所述集水井用于收集盐碱地深层土壤内的苦咸水，所述苦咸水即为水处理过程中的原水，在所述集水井一侧设置一集水箱，所述集水箱通过管路连接至所述集水井，在所述集水箱与所述集水井之间的管路上串联设置提水泵，所述提水泵将所述集水井内的原水提升至所述集水箱内，备用；步骤二、杀菌，设置一杀菌箱，所述杀菌箱内设有杀菌装置，所述杀菌箱通过管路连接至所述集水箱，所述杀菌箱与所述集水箱之间的管路上安装有原水泵，所述原水泵将所述集水箱内的水输送至所述杀菌箱内杀菌；步骤三、过滤，设置一多介质过滤器，所述多介质过滤器的进水端连接至所述杀菌箱的出水端，所述多介质过滤器的出水端一侧串接有细沙过滤器、活性炭吸附过滤器、精细过滤器，原水经过所述精细过滤器后输出进入至反渗透主机；步骤四、脱盐，将从所述反渗透主机输出的过滤水输送至离子交换混合床，所述离子交换混合床内设有游离酸型阳树脂和重碳酸型强碱性阴树脂，过滤水流经所述离子交换混合床时，去除过滤水中残留的盐离子；步骤五、消毒，设置一消毒箱，所述消毒箱上安装有取水控制器，脱盐后的过滤水输送至消毒箱进行消毒，过滤水消毒后形成直饮水，与所述消毒箱连接一淡水箱，用于储存消毒完成的淡水，所述淡水箱内安装供水泵，通过所述供水泵将直饮水输送至取水点，所述取水点设有取水龙头，所述取水龙头内设有流量传感器，所述流量传感器信号连接至所述取水控制器；在所述消毒箱的进水端串接有灌溉接头，所述灌溉接头通过输送管路连接至滴灌装置，所述灌溉接头上连接有电磁控制阀，所述电磁控制阀信号连接至所述取水控制器；步骤六、分配，所述流量传感器检测到所述取水龙头有水流出后，将信号传递至所述取水控制器，所述取水控制器将所述电磁控制阀关闭；所述流量传感器无信号输出时，说明所述取水龙头没有取水要求，所述取水控制器控制所述电磁控制阀开启，处理后的淡水输送至所述灌溉接头进行灌溉。虽然给出了盐碱地苦咸水淡化处理的步骤，但是主要是将盐碱地苦咸水处理沉淡水的过程，但是并未根据需求不同，进行不同的处理过程，如如何应对注浆、消防等对水质要求相对较低的生产用水、矿井主要的生产生活用水水源、或者当矿井水水量较大时如何排放的需求，如果苦咸水仅处理成淡水，则投入成本大，处理过程复杂，其利用方式也没有得到全面体现。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息已构成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决目前的微咸苦井水的处理工艺无法满足多情况需求、利用率较低的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
煤矿微咸井水的处理方法，包括
步骤S01：预处理，将井下水仓内的矿井水进行沉淀、去除悬浮物；
步骤S02：降盐处理，预处理后的水依次进行一次精密过滤、纳滤设备进行降盐处理，处理后的浓缩液用于生产活动用水，处理后的透过液进入清水仓；
步骤S03：再处理，清水仓的水包括至少三条水路，第一条水路为清水仓内的水依次经过二次精密过滤、二级纳滤设备，处理后的浓缩液重新进入预沉调节池，处理后的透过液消毒处理作为生活用水；
第二条水路为清水仓的水直接用作生产活动用水；
第三条水路为清水仓内的水进入井下供水管网，井下供水管网的水再次进行降盐、脱盐处理，处理后的浓缩液进入井下水仓，透过液用于设备冷却、乳化液配置、喷雾降尘。
本发明通过预处理对矿井水进行沉淀、去除处悬浮物，通过一次精密过滤和纳滤设备处理后的浓缩液含盐量相对较低，可直接用于注浆、消防等对水质要求相对较低的生产活动，无需再对浓水采用蒸发结晶等工艺进行处理，在减少经费投入的同时，也杜绝的杂盐等危废的产生，具有良好的经济和环境效益，其透过液则进入清水仓作为矿井主要的生产生活用水水源；对于清水仓内的水，具有三条水路，针对不同场合的使用，针对不同的使用场合选择直接使用或处理后使用。采用本申请提出的方法，可将清水仓内的水的含盐量控制在1000mg/L以内，提升了矿井水回用水质，减少了由高矿化度、高结垢离子带来的腐蚀、结垢等影响，降低了对设备、管网等矿井生产的维修维护，在促进矿井生产的同时有力的促进了矿井水的资源综合利用；并通过进一步对清水仓内的水进行处理或直接使用，应用在不同的场合，满足矿井各个方面的水利用，进一步提高矿井水的利用率。
优选的，所述步骤S01中，将井下水仓内的水经过提升泵进入预沉调节池进行沉淀处理，沉淀后的清水进入高效澄清池，并去除悬浮物以及化学需氧量的测定，后依次通过砂过滤器和叠片过滤器进一步去除悬浮物。
优选的，所述步骤S02中，去除悬浮物后的矿井水依次进入第一保安过滤器、纳滤设备。
优选的，所述步骤S02中，处理后的浓缩液用于注浆、消防生产活动。
本发明是针对含盐量浓度范围为1000mg/L～3000mg/L的微咸矿井水，利用纳滤技术具备离子选择性、截留相对分子量适中、操作压力低、通量大的优点，对微咸矿井水进行降盐脱盐，经纳滤处理后的出水含盐量＜1000mg/L，同时基本不含硫酸盐，钙镁离子的含量也较原水有较大幅度的下降，可有效降低水体对管道、设备产生的腐蚀、结构和堵塞等影响，同时也可满足相关排放标准要求；浓水含盐量虽然相对较高，但经对脱盐率和回收率等参数的控制和调整，也基本可实现浓水中含盐量＜10000mg/L，可适用于井下注浆等生产活动，实现纳滤浓水全利用。
优选的，所述步骤S03中，进入清水仓中的水，当矿井水水量超出矿井生产生活水总量需求，对清水仓内的水进行排放。
当矿井水小于矿井生产用水时，矿井水可全利用，无外排；当矿井水大于矿井生产用水时，矿井生产用水全部利用矿井水，无需使用地表水或浅层地下水等水源，多余的矿井排水可满足相关环保标准要求。
优选的，所述步骤S03中，第一条水路为清水仓内的水依次经过第二保安过滤器、二级纳滤设备，处理后的浓缩液重新进入预沉调节池，处理后的透过液采用二氧化氯发生器进行消毒处理，作为生活用水。
当经纳滤处理后的出水作为生活用水使用时，增设了第二保安过滤器+二级纳滤+消毒处理工段，可对水中的离子进行进一步去除，确保水质能够满足相关标准要求，70％的脱盐率可保证出水的含盐量＜300mg/L，可满足生活用水水质标准。
优选的，所述步骤S03中，第二条水路为清水仓的水直接用作喷雾降尘、灭火、冲洗生产活动用水。
优选的，所述步骤S03中，第三条水路为清水仓内的水进入井下供水管网，井下供水管网的水依次经过第三保安过滤器、反渗透设备进行降盐、脱盐处理，处理后的浓缩液进入井下水仓，透过液用于乳化液配置用水以及机电设备循环冷却。
对于水质要求较高的配置乳化液、机电循环冷却等用水，在用水终端前增设了第三保安过滤+反渗透处理工段，对井下供水管网中的供水再进行脱盐净化，95％的脱盐率可保证出水的含盐量不高于50mg/L，完全可满足矿井生产所有用水水质标准。
优选的，所述步骤S03中，乳化液配置和机电设备产生的废水进入井下水仓。
优选的，所述步骤S02中，当矿井水含盐量范围在2000mg/L～3000mg/L时，纳滤设备的脱盐率大于67％，回收率小于90％，当矿井水含盐量范围小于2000mg/L时，纳滤设备的脱盐率大于50％，回收率小于90％；
所述步骤S03中，二级纳滤设备脱盐率大于50％，回收率小于95％，推荐选取脱盐率为70％、回收率为90％，确保有较高的产水率，以及出水在能够在去除大部分污染物的同时能保留有益离子；反渗透的脱盐率可选范围为＞80％、回收率可选范围为＞50％，推荐选取脱盐率为95％、回收率为80％，确保有较高的产水率的同时，能够对水中离子进行有效去除。
本发明的优点在于：
(1)本发明通过预处理对矿井水进行沉淀、去除处悬浮物，通过一次精密过滤和纳滤设备处理后的浓缩液含盐量相对较低，可直接用于注浆、消防等对水质要求相对较低的生产活动，无需再对浓水采用蒸发结晶等工艺进行处理，在减少经费投入的同时，也杜绝的杂盐等危废的产生，具有良好的经济和环境效益，其透过液则进入清水仓作为矿井主要的生产生活用水水源；对于清水仓内的水，具有三条水路，针对不同场合的使用，针对不同的使用场合选择直接使用或处理后使用。采用本申请提出的方法，可将清水仓内的水的含盐量控制在1000mg/L以内，提升了矿井水回用水质，减少了由高矿化度、高结垢离子带来的腐蚀、结垢等影响，降低了对设备、管网等矿井生产的维修维护，在促进矿井生产的同时有力的促进了矿井水的资源综合利用；并通过进一步对清水仓内的水进行处理或直接使用，应用在不同的场合，满足矿井各个方面的水利用，进一步提高矿井水的利用率。
(2)本发明是针对含盐量浓度范围为1000mg/L～3000mg/L的微咸矿井水，利用纳滤技术具备离子选择性、截留相对分子量适中、操作压力低、通量大的优点，对微咸矿井水进行降盐脱盐，经纳滤处理后的出水含盐量＜1000mg/L，同时基本不含硫酸盐，钙镁离子的含量也较原水有较大幅度的下降，可有效降低水体对管道、设备产生的腐蚀、结构和堵塞等影响，同时也可满足相关排放标准要求；浓水含盐量虽然相对较高，但经对脱盐率和回收率等参数的控制和调整，也基本可实现浓水中含盐量＜10000mg/L，可适用于井下注浆等生产活动，实现纳滤浓水全利用；
(3)当矿井水小于矿井生产用水时，矿井水可全利用，无外排；当矿井水大于矿井生产用水时，矿井生产用水全部利用矿井水，无需使用地表水或浅层地下水等水源，多余的矿井排水可满足相关环保标准要求；
(4)对于水质要求较高的配置乳化液、机电循环冷却等用水，在用水终端前增设了第三保安过滤+反渗透处理工段，对井下供水管网中的供水再进行脱盐净化，95％的脱盐率可保证出水的含盐量不高于50mg/L，完全可满足矿井生产所有用水水质标准；
(5)二级纳滤设备脱盐率大于50％，回收率小于95％，推荐选取脱盐率为70％、回收率为90％，确保有较高的产水率，以及出水在能够在去除大部分污染物的同时能保留有益离子；反渗透的脱盐率可选范围为＞80％、回收率可选范围为＞50％，推荐选取脱盐率为95％、回收率为80％，确保有较高的产水率的同时，能够对水中离子进行有效去除。
附图说明
图1是本发明实施例煤矿微咸井水的处理方法的流出示意图；
图中标号：1、井下水仓；2、预沉调节池；3、高效澄清池；4、砂过滤器；5、叠片过滤器；6、清水仓；7、井下供水管网；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，煤矿微咸井水的处理方法，包括
步骤S01：预处理，将井下水仓1内的水经过提升泵进入预沉调节池2进行沉淀处理，沉淀后的清水进入高效澄清池3，并去除悬浮物以及化学需氧量，后依次通过砂过滤器4和叠片过滤器5进一步去除悬浮物。
应控制预沉调节池2中的矿井水含盐量范围在1000mg/L～3000mg/L，含盐量属于微咸苦咸水范畴。预沉调节池2在矿井排水处理中，具有调节水量，以及水处理前端的沉淀作用，质量较大的淤泥沉在池底，并具有排泥设施。
高效澄清池3是一种高复合一体式絮凝/沉淀/浓缩池，采用现有技术中的即可，如某一高效澄清池3主要由混合区、反应区、沉淀/浓缩区以及斜管分离区组成；混合区设有快速机械搅拌器，用以快速混合投加的絮凝剂，絮凝剂采用铝盐或铁盐；具体的，将预沉调节池2内水引入到反应池内，通过叶轮使得反应池内水留均匀混合，加入适量的助凝剂，产生大量矾花；矾花慢速在沉淀/浓缩区的底部汇集成污泥并浓缩；清水由斜管分离区进行收集。
步骤S02：降盐处理，去除悬浮物后的矿井水依次进入第一保安过滤器、纳滤设备，纳滤设备处理后的浓缩液用于注浆、消防，处理后的透过液进入清水仓6；
本实施例是针对含盐量浓度范围为1000mg/L～3000mg/L的微咸矿井水，利用纳滤技术具备离子选择性、截留相对分子量适中、操作压力低、通量大的优点，对微咸矿井水进行降盐脱盐，经纳滤处理后的透过液含盐量＜1000mg/L，同时基本不含硫酸盐，钙镁离子的含量也较原水有较大幅度的下降，可有效降低水体对管道、设备产生的腐蚀、结构和堵塞等影响，同时也可满足相关排放标准要求；浓缩液含盐量虽然相对较高，但经对脱盐率和回收率等参数的控制和调整，也基本可实现浓水中含盐量＜10000mg/L，可适用于井下注浆等生产活动，实现纳滤浓水全利用。
当矿井水含盐量范围在2000mg/L～3000mg/L时，纳滤的脱盐率可选范围为＞67％、回收率可选范围为＜90％，推荐选取纳滤的脱盐率为70％、回收率为80％；
当矿井水矿化度＜2000mg/L时，纳滤的脱盐率可选范围为＞50％、回收率可选范围为＜90％，推荐选取纳滤的脱盐率为60％、回收率为80％。
步骤S03：再处理，清水仓6的水包括三条水路；
第一条水路为清水仓6内的水依次经过二次精密过滤、二级纳滤设备，处理后的浓缩液重新进入预沉调节池2，处理后的透过液消毒处理作为生活用水；
具体的，第一条水路为清水仓6内的水依次经过第二保安过滤器、二级纳滤设备，处理后的浓缩液重新进入预沉调节池2，处理后的透过液采用二氧化氯发生器进行消毒处理，作为生活用水。
当经纳滤处理后的出水作为生活用水使用时，增设了第二保安过滤器+二级纳滤+消毒处理工段，可对水中的离子进行进一步去除，确保水质能够满足相关标准要求，70％的脱盐率可保证出水的含盐量＜300mg/L，可满足生活用水水质标准。
二级纳滤设备脱盐率大于50％，回收率小于95％，推荐选取脱盐率为70％、回收率为90％，确保有较高的产水率，以及出水在能够在去除大部分污染物的同时能保留有益离子。
第二条水路为清水仓6的水直接用作生产活动用水；具体的，直接用作喷雾降尘、灭火、冲洗生产活动用水。
第三条水路为清水仓6内的水进入井下供水管网7，井下供水管网7的水再次进行降盐、脱盐处理，处理后的浓缩液进入井下水仓1，透过液用于设备冷却。
具体的，第三条水路为清水仓6的内进入井下供水管网7，井下供水管网7的水依次经过第三保安过滤器、反渗透设备进行降盐、脱盐处理，处理后的浓缩液进入井下水仓1，透过液用于乳化液配置用水以及机电设备循环冷却。
对于水质要求较高的配置乳化液、机电循环冷却等用水，在用水终端前增设了第三保安过滤+反渗透处理工段，对井下供水管网7中的供水再进行脱盐净化，95％的脱盐率可保证出水的含盐量不高于50mg/L，完全可满足矿井生产所有用水水质标准。
乳化液配置和机电设备产生的废水进入井下水仓1。
反渗透设备的脱盐率可选范围为＞80％、回收率可选范围为＞50％，推荐选取脱盐率为95％、回收率为80％，确保有较高的产水率的同时，能够对水中离子进行有效去除。
井下供水管网7的水也可以直接用于喷雾除尘、灭火、冲洗。
本实施例通过预处理对矿井水进行沉淀、去除处悬浮物，通过一次精密过滤和纳滤设备处理后的浓缩液含盐量，经对脱盐率和回收率等参数的控制和调整，可实现浓水中含盐量＜10000mg/L，能够直接用于注浆、消防等对水质要求相对较低的生产活动，无需再对浓水采用蒸发结晶等工艺进行处理，在减少经费投入的同时，也杜绝的杂盐等危废的产生，具有良好的经济和环境效益，其透过液则进入清水仓6作为矿井主要的生产生活用水水源；对于清水仓6内的水，具有三条水路，针对不同场合的使用，针对不同的使用场合选择直接使用或处理后使用。采用本申请提出的方法，可将清水仓6内的水的含盐量控制在1000mg/L以内，提升了矿井水回用水质，减少了由高矿化度、高结垢离子带来的腐蚀、结垢等影响，降低了对设备、管网等矿井生产的维修维护，在促进矿井生产的同时有力的促进了矿井水的资源综合利用；并通过进一步对清水仓6内的水进行处理或直接使用，应用在不同的场合，满足矿井各个方面的水利用，进一步提高矿井水的利用率。
实施例二：
在上述实施例的基础上，所述步骤S03中，进入清水仓6中的水，当矿井水水量超出矿井生产生活水总量需求，对清水仓6内的水进行排放。
当矿井水小于矿井生产用水时，矿井水可全利用，无外排；当矿井水大于矿井生产用水时，矿井生产用水全部利用矿井水，无需使用地表水或浅层地下水等水源，多余的矿井排水可满足相关环保标准要求。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.煤矿微咸井水的处理方法，其特征在于，包括
步骤S01：预处理，将井下水仓内的矿井水进行沉淀、去除悬浮物；矿井水为含盐量浓度范围为1000mg/L～3000mg/L微咸水；
步骤S02：降盐处理，预处理后的水依次经过一次精密过滤、纳滤设备进行降盐处理，处理后的浓缩液用于生产活动用水，处理后的透过液进入清水仓；
步骤S03：再处理，清水仓的水包括至少三条水路，第一条水路为清水仓内的水依次经过二次精密过滤、二级纳滤设备，处理后的浓缩液重新进入预沉调节池，处理后的透过液消毒处理作为生活用水；
第二条水路为清水仓的水直接用作生产活动用水；
第三条水路为清水仓内的水进入井下供水管网，井下供水管网的水再次进行降盐、脱盐处理，处理后的浓缩液进入井下水仓，透过液用于设备冷却、乳化液配置、喷雾降尘；
具体的，第一条水路为清水仓内的水依次经过第二保安过滤器、二级纳滤设备，处理后的浓缩液重新进入预沉调节池，处理后的透过液采用二氧化氯发生器进行消毒处理，作为生活用水；第二条水路为清水仓的水直接用作喷雾降尘、灭火、冲洗生产活动用水；第三条水路为清水仓内的水进入井下供水管网，井下供水管网的水依次经过第三保安过滤器、反渗透设备进行降盐、脱盐处理，处理后的浓缩液进入井下水仓，透过液用于乳化液配置用水以及机电设备循环冷却；乳化液配置和机电设备产生的废水进入井下水仓；
所述步骤S02中，当矿井水含盐量范围在2000mg/L～3000mg/L时，纳滤设备的脱盐率大于67％，回收率小于90％，当矿井水含盐量范围小于2000mg/L时，纳滤设备的脱盐率大于50％，回收率小于90％；所述步骤S03中，二级纳滤设备的脱盐率大于50％，回收率小于95％。
2.根据权利要求1所述的煤矿微咸井水的处理方法，其特征在于，所述步骤S01中，将井下水仓内的水经过提升泵进入预沉调节池进行沉淀处理，沉淀后的清水进入高效澄清池，并去除悬浮物以及化学需氧量，后依次通过砂过滤器和叠片过滤器进一步去除悬浮物。
3.根据权利要求2所述的煤矿微咸井水的处理方法，其特征在于，所述步骤S02中，去除悬浮物后的矿井水依次进入第一保安过滤器、纳滤设备。
4.根据权利要求3所述的煤矿微咸井水的处理方法，其特征在于，所述步骤S02中，处理后的浓缩液用于注浆、消防生产活动。
5.根据权利要求1所述的煤矿微咸井水的处理方法，其特征在于，所述步骤S03中，进入清水仓中的水，当矿井水水量超出矿井生产生活水总量需求，对清水仓内的水进行排放。
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