CN210595613U

CN210595613U - 一种煤矿富铁灰岩水的净化装置

Info

Publication number: CN210595613U
Application number: CN201920690502.XU
Authority: CN
Inventors: 李翠; 张寒
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2029-05-14

Abstract

本实用新型提供一种煤矿富铁灰岩水的净化装置，包括储水池、二级过滤管、电化学氧化装置、过滤塔和电源，储水池、二级过滤管、电化学氧化装置和过滤塔依次连接，储水池储存富铁灰岩水，二级过滤管的内部放置第一滤膜和第二滤膜，第一滤膜和第二滤膜依次过滤流入二级过滤管的富铁灰岩水，电化学氧化装置的上方设置加料盖，通过加料盖向电化学氧化装置内加入碱液，电化学氧化装置的内部设置电极极板，电极极板的阴极与电源的负极连接，电极极板的阳极与电源的正极连接，经电化学氧化装置去除二价铁离子的富铁灰岩水流入过滤塔内继续过滤。

Description

一种煤矿富铁灰岩水的净化装置

技术领域

本实用新型涉及环保技术领域，尤其涉及一种煤矿富铁灰岩水的净化装置。

背景技术

我国部分煤矿由于开采时间长，浅层煤有限，为利用矿源和保证产量必须扩大开采纵深。随着开采深度的增加，将会产生大量煤层底板灰岩水，若不经处理直接外排，势必影响环境和浪费资源。灰岩水具有铁含量高，较难复用的特点，既是矿井水重要组成部分，也是导致水害的诱因之一。因此，灰岩水除铁综合防治是矿区落实安全生产和节能减排政策的举措之一，具有环境和社会效益。

目前，灰岩水除铁处理方面的研究较少，常用的稀释法存在增加矿井水处理量和运行费用的问题。例如，矿井水的处理利用的传统方法是，将矿井水抽排到地面，在地面建设矿井水处理厂，将矿井水净化处理后出水作为井下用水、地面工广用水或达标外排。传统的矿井水在地面净化处理，用管道向井下供水，所以说不但增加了成本、提高了维护难度和工作量，而且由于井下环境复杂多变、输水线路远，存在较大的不安全因素，给煤矿生产带来隐患。

电化学氧化法是一种环境友好型高级氧化技术。在废水处理中不需要添加氧化剂，化学污染风险小。反应条件温和，一般在常温常压下进行；具有气浮、絮凝、杀菌、氧化作用。反应装置和工艺简单，可操作性强，易于实现自动化控制。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种煤矿富铁灰岩水的净化装置，该净化装置利用电化学氧化法净化煤矿富铁灰岩水，化学污染小。

本实用新型提供一种煤矿富铁灰岩水的净化装置，包括储水池、二级过滤管、电化学氧化装置、过滤塔和电源，所述储水池、二级过滤管、电化学氧化装置和过滤塔依次连接，所述储水池储存富铁灰岩水，所述二级过滤管的内部放置第一滤膜和第二滤膜，所述第一滤膜和第二滤膜依次过滤流入二级过滤管的富铁灰岩水，所述电化学氧化装置的上方设置加料盖，通过所述加料盖向电化学氧化装置内加入碱液，所述电化学氧化装置的内部设置电极极板，所述电极极板的阴极与电源的负极连接，所述电极极板的阳极与电源的正极连接，所述电极极板的阳极产生氧气，将富铁灰岩水中的二价铁离子氧化为三价铁离子，所述电极极板的阴极产生氢气，增加氢氧根离子，所述三价铁离子与氢氧根离子反应生成沉淀，经电化学氧化装置去除二价铁离子的富铁灰岩水流入过滤塔内继续过滤。

进一步地，所述储水池通过第一水管与二级过滤管连接，所述第一水管上设置水泵，通过水泵将储水池中的富铁灰岩水输送至二级过滤管。

进一步地，所述二级过滤管通过第二水管与电化学氧化装置连接，所述第二水管上设置控制阀和进水流量计，所述进水流量计设置在控制阀的后端，所述进水流量计检测流入电化学氧化装置内的富铁灰岩水的流量。

进一步地，所述电化学氧化装置内放置pH传感器、温度传感器和溶解氧测定仪，所述pH传感器检测电化学氧化装置内的富铁灰岩水的pH值，所述温度传感器检测电化学氧化装置内的富铁灰岩水的温度，所述溶解氧测定仪测量电化学氧化装置内的溶解氧含量。

进一步地，所述第一滤膜的孔径为300～500μm，所述第二滤膜的孔径为100～300μm。

进一步地，所述过滤塔内放置粒径为0.5～2.5mm的无烟煤，所述无烟煤的填充高度为1.4m。

进一步地，所述加料盖的下方连接中空的搅拌杆。

本实用新型提供的净化装置能够实现富铁灰岩水的净化处理，减少灰岩水抽排工作量和矿井水外排对环境造成的污染，降低了矿井水提升费用；本实用新型提供的净化装置可以利用原有的巷道和硐室的空间进行布置，节省了土建工程的投资，并节省了在地面建矿井水处理站所需的土地资源。

本实用新型提供的煤矿富铁灰岩水的净化装置利用电化学氧化装置快速产生氧气，大大加快灰岩水中二价铁的氧化速率；本实用新型使用的电化学氧化装置不需要添加氧化剂，化学污染风险小，电化学氧化过程中产生的双氧水具有杀灭微生物的作用，有利于净化出水的综合利用，电化学氧化装置具有氧化和沉淀的双重功能，不需再设二次沉淀池；本实用新型提供的净化装置结构简单，可灵活放置，易于在煤矿井下工作环境安装。

附图说明

图1是本实用新型一种煤矿富铁灰岩水的净化装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种煤矿富铁灰岩水的净化装置，包括储水池1、二级过滤管2、电化学氧化装置3、过滤塔4和电源5，储水池1、二级过滤管2、电化学氧化装置3和过滤塔4依次连接。

储水池1用来储存静置从抽排水管道流入的富铁灰岩水，储水池1通过第一水管11与二级过滤管2连接，第一水管11上设置水泵12，通过水泵12将储水池1中的富铁灰岩水输送至二级过滤管2，水泵12为高压正反向电水泵。

二级过滤管2的内部放置第一滤膜21和第二滤膜22，二级过滤管2的底部设置第一排放阀23和第二排放阀24，第一排放阀23和第二排放阀24之间通过二级过滤排污管25连通，二级过滤管2的底部为锥形结构，第一滤膜21的孔径为300～500μm，第二滤膜22的孔径为100～300μm，第一滤膜21和第二滤膜22用来过滤去除富铁灰岩水中的颗粒物，打开第一排放阀23和第二排放阀24可以将二级过滤管2中的颗粒物排放到二级过滤排污管25。

二级过滤管2通过第二水管26与电化学氧化装置3连接，经二级过滤管2过滤后的富铁灰岩水通过第二水管26流入电化学氧化装置3内，第二水管26上设置控制阀261和进水流量计262，进水流量计262设置在控制阀261的后端，电化学氧化装置3的上方设置加料盖31，加料盖31的下方连接中空的搅拌杆32，搅拌杆32的下方为微孔结构，通过加料盖31向电化学氧化装置3内加入碱液，加料盖31内的碱液流入搅拌杆32内，然后通过微孔结构流入电化学氧化装置3内，搅拌杆32连接旋转电机33，旋转电机33启动后带动搅拌杆32转动以保证电化学氧化装置3内的富铁灰岩水和碱液充分混合，电化学氧化装置3的内部设置电极极板34、pH传感器35、温度传感器36和溶解氧测定仪37，电极极板34的阳极与电源5的正极连接，电极极板34的阴极与电源5的负极连接，接通电源5后，电极极板34的阳极产生氧气，发生氧化反应，富铁灰岩水中的二价铁离子快速氧化为三价铁离子，三价铁离子与碱液发生反应生成沉淀，沉淀在重力的作用下下沉到电化学氧化装置3的下部，通过设置在电化学氧化装置3的下部的第三排放阀38排出，电极极板34的阴极发生还原反应，氢离子得电子转化为氢气，水中的氢氧根离子增多，加强沉淀效果，氧化还原过程中产生的双氧水可以杀灭富铁灰岩水中的微生物，电化学氧化装置3的下端为锥形结构，电极极板34选用钛极板或铂极板。

pH传感器35检测电化学氧化装置3内的富铁灰岩水的pH值，温度传感器36检测电化学氧化装置3内的富铁灰岩水的温度，溶解氧测定仪37测量电化学氧化装置3内的溶解氧含量，进水流量计262检测流入电化学氧化装置3内的富铁灰岩水的流量。

电化学氧化装置3的出口端连接过滤塔4最上部的滤帽，经电化学氧化装置3处理的富铁灰岩水通过出口端和滤帽流入过滤塔4内，过滤塔4的滤帽可以均匀布水，过滤塔4内放置粒径为0.5～2.5mm的无烟煤41，无烟煤41的填充高度为1.4m，无烟煤41用来进一步去除悬浮颗粒物，实现水的净化，过滤塔4的出口连接第三水管42，从过滤塔4流出的水可储存在水池中向供水***补水，第三水管42上设置抽水泵421，当滤速较低时，启动抽水泵421向过滤塔4内注水实现反冲洗，在水流水力作用下可以将无烟煤41冲洗干净，反冲洗产生的废水进入电化学氧化装置3处理后排放。

二级过滤排污管25中的颗粒物及电化学氧化装置3中的沉淀输送到污泥池。

上述净化装置的工作过程为：

(1)煤矿井下底板富铁灰岩水通过抽排水管道进入储水池1，在储水池1内通过静置沉淀去除较大粒径的颗粒物；

(2)利用水泵12以一定的压力和流量将富铁灰岩水送入二级过滤管2，富铁灰岩水首先流过300-500μm的第一滤膜21，再流过100-300μm的第二滤膜22，以减少富铁灰岩水中颗粒物的含量，过滤一段时间后，打开二级过滤管2的底部的第一排放阀23和第二排放阀24，将过滤掉的颗粒物排出到二级过滤排污管25中，第二水管26上的进水流量计262显示流量明显变小时，更换第一滤膜21和第二滤膜22，温度传感器36检测电化学氧化装置3内的富铁灰岩水的温度，当温度传感器36检测到富铁灰岩水的温度低于0℃时，停止供水；

(3)经第一滤膜21和第二滤膜22过滤后的富铁灰岩水通过第二水管26进入电化学氧化装置3，钛极极板外接36V电源，阳极不断的电解产生氧气，使水中的溶解氧维持在7-9mg/L，溶解氧测定仪37检测富铁灰岩水中的溶解氧含量，当溶解氧测定仪37检测到溶解氧浓度过高时，切断电源5，pH传感器35实时监控富铁灰岩水的pH值，通过加料盖31向电化学氧化装置3内添加浓度为5％的氢氧化钠溶液，维持富铁灰岩水的pH值在7-8之间，搅拌反应一段时间后，静置去除沉淀，并从第三排放阀38排出，氧化过程中产生的双氧水，可以杀灭灰岩水中的微生物；

(4)经电化学氧化装置3净化后的废水通过滤帽进入过滤塔4，以一定的流速通过粒径为0.5～1.2mm的无烟煤41滤料，废水经过滤后从过滤塔4底部的第三水管42进入水池，滤速较低时，利用水池中的水及抽水泵421，对滤料进行反冲洗，反冲洗强度为16L/(s·m²)，冲洗历时为5min，反冲洗产生的废水进入电化学氧化装置3处理后排放。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种煤矿富铁灰岩水的净化装置，其特征在于，包括储水池、二级过滤管、电化学氧化装置、过滤塔和电源，所述储水池、二级过滤管、电化学氧化装置和过滤塔依次连接，所述储水池储存富铁灰岩水，所述二级过滤管的内部放置第一滤膜和第二滤膜，所述第一滤膜和第二滤膜依次过滤流入二级过滤管的富铁灰岩水，所述电化学氧化装置的上方设置加料盖，通过所述加料盖向电化学氧化装置内加入碱液，所述电化学氧化装置的内部设置电极极板，所述电极极板的阴极与电源的负极连接，所述电极极板的阳极与电源的正极连接，所述电化学氧化装置用来去除富铁灰岩水中的二价铁离子，经电化学氧化装置去除二价铁离子的富铁灰岩水流入过滤塔内继续过滤。

2.根据权利要求1所述的煤矿富铁灰岩水的净化装置，其特征在于，所述储水池通过第一水管与二级过滤管连接，所述第一水管上设置水泵，通过水泵将储水池中的富铁灰岩水输送至二级过滤管。

3.根据权利要求1所述的煤矿富铁灰岩水的净化装置，其特征在于，所述二级过滤管通过第二水管与电化学氧化装置连接，所述第二水管上设置控制阀和进水流量计，所述进水流量计设置在控制阀的后端，所述进水流量计检测流入电化学氧化装置内的富铁灰岩水的流量。

4.根据权利要求1所述的煤矿富铁灰岩水的净化装置，其特征在于，所述电化学氧化装置内放置pH传感器、温度传感器和溶解氧测定仪，所述pH传感器检测电化学氧化装置内的富铁灰岩水的pH值，所述温度传感器检测电化学氧化装置内的富铁灰岩水的温度，所述溶解氧测定仪测量电化学氧化装置内的溶解氧含量。

5.根据权利要求1所述的煤矿富铁灰岩水的净化装置，其特征在于，所述第一滤膜的孔径为300～500μm，所述第二滤膜的孔径为100～300μm。

6.根据权利要求1所述的煤矿富铁灰岩水的净化装置，其特征在于，所述过滤塔内放置粒径为0.5～2.5mm的无烟煤，所述无烟煤的填充高度为1.4m。

7.根据权利要求1所述的煤矿富铁灰岩水的净化装置，其特征在于，所述加料盖的下方连接中空的搅拌杆。