高濁礦井水混凝沉澱處理系統的製作方法
2023-05-19 22:16:01 1
專利名稱：高濁礦井水混凝沉澱處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及礦井水處理技術，尤其涉及一種高濁礦井水混凝沉澱處理系統。
背景技術：
在煤炭井工開採過程中，為了確保井下安全生產，必須排出大量的礦井水，礦井水的直接排放嚴重汙染了當地的地表水，造成地表水、地下水資源的浪費。礦井水是一種具有行業特點的汙染物，也是一種寶貴的水資源。如不進行處理，不僅浪費了大量水資源，而且造成環境汙染。大部分礦井水含有高濃度的懸浮物和鐵錳汙染物。現有技術中，礦井水處理工程一般採用混凝沉澱工藝去除高濃度的懸浮物，同時達到去除鐵錳的效果。然而混凝沉澱單元主要依據地表水、地下水有關參數設計。由於地下水/地表水濁度一般小於100NTU，主要是泥沙，較易沉降；而煤礦礦井水屬於高濁水，懸浮物濃度高而不穩定(一般10-1000mg/L，井下水倉清倉時可達上萬mg/L)，主要成分是煤粉，礦井水中的懸浮物主要由輕質的煤粉、巖粉及部分有機物組成，其比重輕、不易沉降。水化學性質和沉降行為與地下水/地表水中懸浮物存在著顯著區別，因此以地下水/地表水水質為依據，採用現有技術中推薦的G值設計的混凝沉澱系統，不但無法取得滿意的處理效果，常常導致混凝沉澱工藝運行一段時間後出水水質變差，有時還會因為處理負荷過高 (尤其是礦井水清倉時)而導致斜板沉澱池崩塌。水中懸浮物的沉澱運動，根據懸浮物濃度的大小及沉澱是表觀現象不同，可以分為自由沉澱、約制沉澱和壓擠沉澱。高濁水中懸浮物沉澱主要以約制沉澱為主，汙泥顆粒不再根據各自粒徑的大小，按照各自的沉速自由下降，而是個各種不同大小的泥沙顆粒以相同的沉速組成一個群體下降。高濁度水中含有的懸浮物較多，由於懸浮物佔據體積，當懸浮物下沉時，必須將同體積的水擠向上方，這就形成了一個上升水流，產生水的上升速度，那些沉速小於水流上升速度的懸浮物，易被上升水流所控制，不易去除。由於高濁度礦井水中懸浮物沉澱機理不同，現有技術中以壓縮雙電層、吸附脫穩、卷掃等為主要作用的鐵鹽、鋁鹽或者無機高分子等絮凝劑，在高濁水處理中常不能獲得滿意的結果。
發明內容
本發明的目的是提供一種高濁礦井水混凝沉澱處理系統，可對高濁礦井水進行經濟高效的處理。本發明的目的是通過以下技術方案實現的本發明的高濁礦井水混凝沉澱處理系統，該系統包括依次連接的快速混合區、平流沉澱區、慢速混合區、反應區、斜板沉澱區，所述快速混合區的進口為系統的進水口，所述斜板沉澱區的出口為系統的出水口，所述快速混合區設有絮凝劑PAM配置系統，所述慢速混合區設有絮凝劑PAC配置系統。由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明提供的高濁礦井水混凝沉澱處理系統，由於包括依次連接的快速混合區、平流沉澱區、慢速混合區、反應區、斜板沉澱區，快速混合區設有絮凝劑PAM配置系統，慢速混合區設有絮凝劑PAC配置系統。可以通過快速混合區和平流沉澱區，先去除高濁水中不穩定顆粒，這樣可以減少後續處理負荷，避免斜板沉澱池因為負荷過重而崩塌；有機高分子絮凝劑PAM在高濁水處理中能夠取得良好的效果； 快速混合區後採用的是平流沉澱區，所以不會像傳統工藝採選斜板沉澱池那樣發生斜板崩塌現象；經過平流沉澱池沉澱後，礦井水中的懸浮物濃度已較小，此時不再是屬於高濁度礦井水，其沉澱機理和地表水較相似，此時可以採用無機高分子絮凝劑PAC進行絮凝沉澱，由於顆粒量總數較少，顆粒較小，此時採用斜板沉澱池能夠提高懸浮物去除效果，取得較好的沉澱出水水質。
圖1為本發明實施例提供的高濁礦井水混凝沉澱處理系統的結構示意圖；圖中各標號為1-快速混合區；2-平流沉澱區；3-慢速混合區；4-反應區；5-斜板沉澱區；6-進水；7-出水；8-PAM計量泵；9-PAM儲液槽；10-PAM溶解槽；Il-PAM存放槽； 12-PAC計量泵；13-PAC儲液槽；14-PAC溶解槽；15-PAC存放槽；16-攪拌槳；17-迷宮斜板沉澱池；18-汙泥鬥；19-PAM投加口 ； 20-PAC投加口。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明實施例作進一步地詳細描述。本發明的高濁礦井水混凝沉澱處理系統，該系統包括依次連接的快速混合區、平流沉澱區、慢速混合區、反應區、斜板沉澱區，所述快速混合區的進口為系統的進水口，所述斜板沉澱區的出口為系統的出水口，所述快速混合區設有絮凝劑PAM配置系統，所述慢速混合區設有絮凝劑PAC配置系統。所述絮凝劑PAM配置系統包括依次連接的PAM存放槽、PAM溶解槽、PAM儲液槽和 PAM計量泵，所述PAM計量泵的出口與所述快速混合區連接，所述絮凝劑PAM的投加量為 5mg/L 20mg/Lo所述絮凝劑PAC配置系統包括依次連接的PAC存放槽、PAC溶解槽、PAC儲液槽和 PAC計量泵，所述APC計量泵的出口與所述慢速混合區連接，所述絮凝劑PAC的投加量為 50mg/L 200mg/Lo所述快速混合區水力停留時間為Imin 5min，該區內設有攪拌槳，攪拌漿的葉片下緣離該區底面的高度為該區水深的四分之一，攪拌的G值調節範圍為300 δΟΟΤ1。所述平流沉澱區水力停留時間為5min 15min，該區底部設有汙泥鬥，所述汙泥鬥的出口管道與所述慢速混合區連接，汙泥輸送比為1 6。所述慢速混合區水力停留時間為5min 20min，該區內設有攪拌槳，攪拌漿的葉片下緣離該區底面的高度為該區水深的五分之一，攪拌的G值調節範圍為100 3005Λ所述反應區水力停留時間為20min 30min，該區內設有攪拌槳，攪拌漿的葉片下緣離該區底面的高度為該區水深的三分之一，攪拌的G值調節範圍為30 lOOS—1。所述斜板沉澱區採用迷宮斜板沉澱池，斜板採用無毒聚氯乙烯材料製成，斜板上設有翼片。具體實施例本實施例的高濁礦井水混凝沉澱處理系統，可對高濁礦井水進行合理有效的處理，處理後可使出水達到回用水標準，該系統由快速混合區、平流沉澱區、慢速混合區、反應區、斜板沉澱區依次連接而成。快速混合區的進水口作為系統的進水口，斜板沉澱區的出水口作為系統的出水口。其中，快速混合區的上部設有絮凝劑PAM(聚丙烯醯胺)配置系統，由PAM存放槽、 PAM溶解槽、PAM儲液槽和PAM計量泵組成，採用計量泵將儲液槽中的PAM溶液投加到快速混合池中，投加量為5mg/L 20mg/L。首先絮凝劑PAM在PAM存放槽中溶解，之後流入PAM 溶解槽配成一定濃度，儲存在PAM儲液槽裡以備用；快速混合區的底部設有攪拌槳，葉片下緣離池底的高度為池內水深的四分之一，攪拌的G值調節範圍為300 δΟΟΤ1，水力停留時間為Imin 5min，有利於絮體的形成。PAM儲液槽裡的絮凝劑PAM通過投加口投入，計量泵控制投加量，並由攪拌漿，實現絮凝劑PAM與流入的高濁礦井水充分混合，使其能夠更好的吸附高濁礦井水原水中的巖土顆粒、煤粉等懸浮物，形成較多的絮體。平流沉澱區水力停留時間為5min 15min，底部設有汙泥鬥，通過管道將汙泥鬥中的汙泥輸送至慢速混合區，汙泥輸送比為1 6。通過設置快速混合區和平流沉澱區，先去除高濁水中不穩定顆粒，這樣可以減少後續處理負荷，避免斜板沉澱池因為負荷過重而崩塌。同時這部分顆粒較易去除，同時能夠降低後續處理的絮凝劑投加量和減少斜板沉澱池體積，降低處理費用。慢速混合區的上部設有絮凝劑PAC (聚合氯化鋁)配置系統，由PAC存放槽、PAC溶解槽、PAC儲液槽和PAC計量泵組成，採用計量泵將儲液槽中的PAC溶液投加到慢速混合池中，投加量為50mg/L 200mg/L。首先絮凝劑PAC在PAC存放槽中溶解，之後流入PAC溶解槽配製成一定濃度，儲存在PAC儲液槽裡以備用；慢速混合區的底部設有攪拌槳，葉片下緣離池底的高度為池內水深的五分之一，攪拌的G值調節範圍為100 300S—1，水力停留時間為5min 20min，有利於絮凝劑PAC吸附礦井水中的穩定懸浮顆粒。PAC儲液槽裡的絮凝劑PAC通過投加口投入，計量泵控制投加量，並由攪拌漿，實現絮凝劑PAC與流入礦井水的充分混合。反應區水力停留時間為20min 30min，設有攪拌槳，葉片下緣離池底的高度為池內水深的三分之一，攪拌的G值調節範圍為30 100S—1，相比慢速混合區的G值減小，有利於混凝反應的進行和礦井水中懸浮物的去除。斜板沉澱區採用迷宮斜板沉澱池，斜板採用無毒聚氯乙烯材料製成的斜板，斜板上設有翼片，通過設計多級減速攪拌系統，提高穩定懸浮物的去除效果；此時流入的廢水顆粒量總數較少，顆粒較小，採用斜板沉澱池能夠有效的去除礦井水中的懸浮物，取得較好的沉澱出水水質。下面結合圖1對上述實施例作進一步具體說明。如圖1所示，該高濁礦井水混凝沉澱處理系統由快速混合區1、平流沉澱區2、慢速混合區3、反應區4、斜板沉澱區5構成。高濁礦井水原水經過高濁礦井水混凝沉澱處理系統進水口 6流入高濁礦井水混凝沉澱處理系統的快速混合區1，該快速混合區1既能節省投藥量，又能取得良好的絮凝效果。快速混合區1的上部設有絮凝劑PAM配置系統，首先絮凝劑PAM在PAM存放槽11中溶解，之後流入PAM溶解槽10配成一定濃度，儲存在PAM儲液槽9裡以備用；快速混合區1的底部設有攪拌槳，葉片下緣離池底的高度為池內水深的四分之一，攪拌的G值調節範圍為 300 SOOS—1，有利於絮體的形成。PAM儲液槽9裡的絮凝劑PAM通過投加口 19投入，計量泵8控制投加量，並由攪拌漿16，實現絮凝劑PAM與流入的高濁礦井水充分混合，使其能夠更好的吸附高濁礦井水原水中的巖土顆粒、煤粉等懸浮物，形成較多的絮體。快速混合區1帶有較多絮體的水流翻越隔板從上方流入平流沉澱區2，該平流沉澱區底部設有汙泥鬥18，未設攪拌槳，通過管道將汙泥鬥18中的汙泥輸送至慢速混合區。 這樣不僅有利於水流均勻地分布在整個平流沉澱區2中，而且相比快速混合區1減少了擾動，保護形成的礬花，有利於絮體的沉澱。快速混合區1後採用的平流沉澱區2，不僅有效的去除高濁水中不穩定顆粒，又可以減少後續處理負荷，不會像傳統工藝採選斜板沉澱池那樣發生斜板崩塌現象，降低後續處理的絮凝劑投加量和減少斜板沉澱池體積，進而降低處理費用。平流沉澱區2的水流越過隔板從上方流入慢速混合區3，該慢速混合區3不僅可以達到高效能的攪拌作用，加快絮凝劑PAC的擴散速度，使廢水和絮凝劑PAC完全混合，又能有效地去除廢水中的主要懸浮物。慢速混合區3的上部設有絮凝劑PAC配置系統，首先絮凝劑PAC在PAC存放槽15中溶解，之後流入PAC溶解槽14配製成一定濃度，儲存在PAC儲液槽13裡以備用；底部設有攪拌槳，葉片下緣離池底的高度為池內水深的五分之一，攪拌的G 值調節範圍為100 300S—1，有利於絮凝劑PAC吸附礦井水中的穩定懸浮顆粒。PAC儲液槽 13裡的絮凝劑PAC通過投加口 20投入，計量泵12控制投加量，並由攪拌漿16，實現絮凝劑 PAC與流入礦井水的充分混合。慢速混合區3的水流越過隔板從上方流入反應區4，該反應區4設有攪拌槳，葉片下緣離池底的高度為池內水深的三分之一，攪拌的G值調節範圍為30 100S—1，相比慢速混合區3的G值減小，有利於混凝反應的進行和礦井水中懸浮物的去除。反應區4中的水流從下部流入斜板沉澱區5，該斜板沉澱區5採用迷宮斜板沉澱池，斜板採用無毒聚氯乙烯材料製成的斜板，斜板上設有翼片，水流進入翼片區時呈渦流狀態、環流狀態，流束之間具有足夠的速度梯度，顆粒之間具有充分地碰撞機會，因而具有良好的絮凝作用。通過設計多級減速攪拌系統，提高穩定懸浮物的去除效果；此時流入的廢水顆粒量總數較少，顆粒較小，採用斜板沉澱池能夠提高礦井水中懸浮物的去除效果，取得較好的沉澱出水水質。上述處理系統中，混凝沉澱系統的快速混合區1、平流沉澱區2、慢速混合區3、反應區4、斜板沉澱區5底部均設有汙泥鬥18 ；快速混合區1、慢速混合區3、反應區4均設有攪拌槳，而且攪拌的G值調節範圍依次減小，既有利於形成大的絮體，又能保護已經長大的絮體，這樣可以更好的去除高濁礦井水中的懸浮物。本發明實施例中的礦井水處理系統尤其適用於高濁度礦井水處理，相比現有技術具有以下優點和積極意義(1)通過設置快速混合區和平流沉澱區，先去除高濁水中不穩定顆粒，這樣可以減少後續處理負荷，避免斜板沉澱池因為負荷過重而崩塌，同時能夠降低後續處理的絮凝劑投加量和減少斜板沉澱池體積，降低處理費用。
(2)針對高濁礦井水的處理程度不同，在工藝的快速混合區和慢速混合區連接有兩種的不同的絮凝劑配置系統，使絮凝劑得到更為充分合理的利用。快速混合區中的礦井水主要含有高而不穩定的懸浮物濃度，主要由輕質的煤粉、巖粉及部分有機物組成，其比重輕、不易沉降。本發明人經過研究發現有機高分子絮凝劑PAM能夠取得良好的效果。另外， 由於此時不穩定顆粒相對穩定顆粒來說量較大，因此絮凝劑投加量較小；慢速混合區中的廢水經過平流沉澱池沉澱後，礦井水中的懸浮物濃度已較小，此時不再是屬於高濁度礦井水，其沉澱機理和地表水較相似，此時宜採用傳統的無機高分子絮凝劑PAC進行絮凝沉澱， 由於此時穩定顆粒相對較多，因此絮凝劑投加量較大。(3)快速混合區、慢速混合區、反應區均設有攪拌槳，而且攪拌的G值調節範圍依次減小，這樣可以更好的去除穩定懸浮物，因為在絮凝過程中同時存在著絮凝和破碎兩個機理，絮體的大小有一定的極限，並與速度梯度有反比關係，在反應階段，主要靠機械或水力攪拌促使顆粒碰撞凝聚，當較大的絮體形成後，此時如果仍保持較大的速度梯度，大的絮凝體容易破碎導致混凝沉澱的處理效果變差，故反應過程中G值應漸次減小。(4)斜板沉澱區採用迷宮斜板沉澱池，斜板採用無毒聚氯乙烯材料製成的斜板，斜板上設有翼片，既可以使絮狀物得到很好的沉澱，又可以使在反應區中未能生成良好絮狀物的物質繼續絮凝，生成可沉陛絮狀物；通過設計多級減速攪拌系統，提高穩定懸浮物的去除效果；此時流入的廢水顆粒量總數較少，顆粒較小，採用斜板沉澱池可以更好的去除懸浮物，取得較好的沉澱出水水質。本發明實施例給出的水處理系統對高濁礦井水進行技術改造，根據高濁礦井水的特點，結合混凝沉澱工藝，進一步細化工藝，針對不同階段高濁礦井水的處理程度選擇合適的絮凝劑和設計合理的G值，對高濁礦井水處理系統具有重要的環境價值和顯著的經濟、 社會效益。本系統處理後出水的水質可滿足綜採設備乳化液配製用水、井下電機冷卻、井下防塵灑水及設備清洗等生產用水乃至生活用水的要求。實現了高濁礦井水的回用，緩解了礦區用水的壓力。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
權利要求
1.一種高濁礦井水混凝沉澱處理系統，其特徵在於，該系統包括依次連接的快速混合區、平流沉澱區、慢速混合區、反應區、斜板沉澱區，所述快速混合區的進口為系統的進水口，所述斜板沉澱區的出口為系統的出水口，所述快速混合區設有絮凝劑PAM配置系統，所述慢速混合區設有絮凝劑PAC配置系統。
2.根據權利要求1所述的高濁礦井水混凝沉澱處理系統，其特徵在於，所述絮凝劑PAM 配置系統包括依次連接的PAM存放槽、PAM溶解槽、PAM儲液槽和PAM計量泵，所述PAM計量泵的出口與所述快速混合區連接，所述絮凝劑PAM的投加量為5mg/L 20mg/L。
3.根據權利要求1所述的高濁礦井水混凝沉澱處理系統，其特徵在於，所述絮凝劑PAC 配置系統包括依次連接的PAC存放槽、PAC溶解槽、PAC儲液槽和PAC計量泵，所述APC計量泵的出口與所述慢速混合區連接，所述絮凝劑PAC的投加量為50mg/L 200mg/L。
4.根據權利要求1所述的高濁礦井水混凝沉澱處理系統，其特徵在於，所述快速混合區水力停留時間為Imin 5min，該區內設有攪拌槳，攪拌漿的葉片下緣離該區底面的高度為該區水深的四分之一，攪拌的G值調節範圍為300 SOOS—1。
5.根據權利要求1所述的高濁礦井水混凝沉澱處理系統，其特徵在於，所述平流沉澱區水力停留時間為5min 15min，該區底部設有汙泥鬥，所述汙泥鬥的出口管道與所述慢速混合區連接，汙泥輸送比為1 6。
6.根據權利要求1所述的高濁礦井水混凝沉澱處理系統，其特徵在於，所述慢速混合區水力停留時間為5min 20min，該區內設有攪拌槳，攪拌漿的葉片下緣離該區底面的高度為該區水深的五分之一，攪拌的G值調節範圍為100 3005Λ
7.根據權利要求1所述的高濁礦井水混凝沉澱處理系統，其特徵在於，所述反應區水力停留時間為20min 30min，該區內設有攪拌槳，攪拌漿的葉片下緣離該區底面的高度為該區水深的三分之一，攪拌的G值調節範圍為30 lOOS—1。
8.根據權利要求1所述的高濁礦井水混凝沉澱處理系統，其特徵在於，所述斜板沉澱區採用迷宮斜板沉澱池，斜板採用無毒聚氯乙烯材料製成，斜板上設有翼片。
全文摘要
本發明公開一種高濁礦井水混凝沉澱處理系統，由快速混合區、平流沉澱區、慢速混合區、反應區、斜板沉澱區依次連通而成。快速混合區設有絮凝劑PAM配置系統，由PAM存放槽、PAM溶解槽、PAM儲液槽和PAM計量泵組成；慢速混合區設有絮凝劑PAC配置系統，由PAC存放槽、PAC溶解槽、PAC儲液槽和PAC計量泵組成；斜板沉澱區採用迷宮斜板沉澱池，斜板採用無毒聚氯乙烯材料製成的斜板，斜板上設有翼片；通過設計多級減速攪拌系統，提高後期穩定懸浮物的去除效果，該高濁礦井水混凝沉澱處理系統設置五個區，提高了混凝處理效果，實現對高濁度礦井水經濟高效的處理和回收再利用。
文檔編號C02F1/56GK102502933SQ20111033467
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者司小燕, 張俊才, 張磊, 徐愛彬, 章清, 範躍強, 郭豔玲 申請人:山西潞安環保能源開發股份有限公司