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煤矿井下废水处理回用方法

中国污水处理工程网 时间:2019-11-6 16:50:31

污水处理专利技术

  申请日2019.08.28

  公开(公告)日2019.10.22

  IPC分类号C02F9/14; C02F103/10

  摘要

  本发明公开了一种煤矿井下废水处理回用装置,包括依次管路连接的初沉池、乳化池、管道混合器、铁碳微电解耦合芬顿氧化池、絮凝反应池、生物滤池及消毒池;乳化池上端设有乳化剂投药箱;管道混合器上方设有双氧水投药箱,管道混合器另一端设有第三出水管,第三出水管延伸进铁碳微电解耦合芬顿氧化池内,并位于铁碳微电解耦合芬顿氧化池内顶端;铁碳微电解耦合芬顿氧化池内设有铁碳填料;絮凝反应池的上方设有絮凝剂投药箱和碱投药箱。本发明利用酸性矿井废水中的酸、Fe3+、Fe2+、Mn2+来参与废水处理,一方面节约了试剂投入成本,另一方能够很好的处理废水,处理后出水指标满足GB5749‑2006《生活饮用水卫生标准》要求。

  权利要求书

  1.一种煤矿井下废水处理回用装置,其特征在于,包括初沉池(1)、乳化池(2)、管道混合器(3)、铁碳微电解耦合芬顿氧化池(4)、絮凝反应池(5)、生物滤池(6)以及消毒池(7);

  所述初沉池(1)上端的一侧设有进水管(8),相对另一侧设有第一出水管(9),所述乳化池(2)通过所述第一出水管(9)与所述初沉池(1)连通;所述乳化池(2)的上端设有乳化剂投药箱(10),所述乳化剂投药箱(10)通过管道与所述乳化池(2)连通,所述乳化池(2)内设有第一搅拌装置;所述乳化池(2)的上端还设有第二出水管;

  所述管道混合器(3)通过所述第二出水管与所述乳化池(2)连通,所述管道混合器(3)的上方设有双氧水投药箱(11),所述双氧水投药箱(11)通过管道与所述管道混合器(3)连通,所述管道混合器(3)的另一端设有第三出水管,所述第三出水管延伸进所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池(4)内,并位于所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池(4)内顶端;所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池(4)内设有铁碳填料(13),所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池(4)的下端设有第四出水管(14);

  所述絮凝反应池(5)通过所述第四出水管(14)与所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池(4)连通,所述絮凝反应池(5)内设有第二搅拌装置,所述絮凝反应池(5)的上方设有絮凝剂投药箱(15)和碱投药箱(16),所述絮凝剂投药箱(15)和碱投药箱(16)均通过管线与所述絮凝反应池(5)连通;所述絮凝反应池(5)的上端设有第五出水管;

  所述生物滤池(6)通过所述第五出水管与所述絮凝反应池(5)连通,所述生物滤池(6)的下端设有第六出水管,所述消毒池(7)通过所述第六出水管(14)与所述生物滤池(6)连通,所述消毒池(7)的上端设有第七出水管;

  所述第一出水管(9)、第二出水管、第三出水管、第四出水管(14)、第五出水管、第六出水管(14)以及第七出水管上均设有电磁阀。

  2.根据权利要求1所述的煤矿井下废水处理回用装置,其特征在于,所述初沉池(1)与所述絮凝反应池(5)的底端均设有污泥斗,所述污泥斗的底端设有排泥管,所述排泥管上设有阀门(17)。

  3.根据权利要求1所述的煤矿井下废水处理回用装置,其特征在于,所述乳化剂投药箱(10)内装有乳化剂,所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。

  4.根据权利要求1所述的煤矿井下废水处理回用装置,其特征在于,所述第一搅拌装置和所述第二搅拌装置均包括电机、搅拌杆和搅拌叶片,所述电机位于所述乳化池(2)或所述絮凝反应池(5)的顶板上,所述搅拌杆的一端穿过所述乳化池(2)或所述絮凝反应池(5)的顶板,并与所述电机的输出轴连接,另一端设置有所述搅拌叶片。

  5.根据权利要求1所述的煤矿井下废水处理回用装置,其特征在于,所述第三出水管位于所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池(4)内的部分开设有多个布水孔。

  6.根据权利要求5所述的煤矿井下废水处理回用装置,其特征在于,所述第三出水管上还设有高压泵(12)。

  7.根据权利要求1所述的煤矿井下废水处理回用装置,其特征在于,所述絮凝剂投药箱(15)内装有絮凝剂,所述絮凝剂为聚合氯化铁;所述碱投药箱(16)内装有碱,所述碱为氢氧化钙。

  8.根据权利要求1所述的煤矿井下废水处理回用装置,其特征在于,所述消毒池(7)的上方设有消毒剂投药箱(18),所述消毒剂投药箱(18)通过管道与所述消毒池(7)连通。

  9.根据权利要求8所述的煤矿井下废水处理回用装置,其特征在于,所述消毒剂投药箱(18)内装有消毒剂,所述消毒剂为漂白粉。

  10.利用权利要求1-9任一项所述的装置处理煤矿井下废水的方法,其特征在于,包括以下步骤:

  步骤1,将煤矿井下废水通过提升泵提升到初沉池(1)中,静置沉淀后将上清液泵入乳化池(2),在搅拌状态下,通过乳化剂投药箱(10)往乳化池(2)内投加乳化剂;

  步骤2,乳化池(2)出水经过管道混合器(3),同时双氧水投药箱(11)往管道混合器(3)内投加双氧水,混合有双氧水的废水经管道混合器(3)进入铁碳微电解耦合芬顿氧化池(4)进行氧化反应,反应完毕得到铁碳微电解耦合芬顿氧化池(4)出水;

  步骤3,铁碳微电解耦合芬顿氧化池(4)出水进入絮凝反应池(5),在搅拌状态下,絮凝剂投药箱(15)往絮凝反应池(5)内投加絮凝剂,碱投药箱(16)往絮凝反应池(5)内投加碱,且絮凝剂的投加量为0.01mg/L废水,碱的投加量保持废水pH为7-8,投加完毕后再搅拌10min,静置30min,排出上清液;

  步骤4,絮凝反应池(5)上清液进入生物滤池(6),处理完毕后得到生物滤池(6)出水;

  步骤5,生物滤池(6)出水进入消毒池(7),处理完毕后得到处理出水。

  说明书

  一种煤矿井下废水处理回用装置及处理方法

  技术领域

  本发明属于污水处理技术领域,具体涉及一种煤矿井下废水处理回用装置及处理方法。

  背景技术

  我国煤炭开采量大,煤矿矿井水的产生量和排放量也大,随着煤炭矿区水资源日益紧缺,以及用水量大的煤炭循环经济产业快速发展,矿井水资源越来越受到重视,特别是在缺水矿区,矿井水已经成为主要的工业、生活用水水源。因此对矿井水进行处理,使其满足工业、生活用水要求是目前急需要解决的问题。

  根据矿井水污染物的特性,一般将其划分为以下四类,即常规矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水及特殊污染矿井水。其中,酸性矿井水是煤矿的一大污染源,其pH一般在2.3-5.7之间,含有SO42-、Fe3+、Fe2+、Mn2+及其他金属离子,还含有一定量的石油污染物,从而导致矿井废水COD浓度和重金属浓度较高。

  因酸性矿井水酸度大,且含有大量的重金属,一般不能直接循环利用,现有技术中通常是将其排放到矿山附近的河流、湖泊等水体中,这种操作方法会使河流、湖泊等水体的pH值发生变化,抑制水体中细菌及微生物的生长,进而影响水体的自净功能。同时,酸性矿井水中含有的重金属离子也会对细菌及微生物产生毒性,高浓度的COD含量会影响水体生态环境。此外,酸性矿井水对矿井内的水泵配件、管材、坑道设备会产生强烈的腐蚀破坏作用,致使设备维修频繁,更会直接危害矿工的安全。因此,对酸性矿井水必须进行及时有效的治理,以减少对环境以及设备的危害,同时为矿区提供水资源。

  发明内容

  本发明提供了一种煤矿井下废水处理回用装置及处理方法,使酸性矿井水经过处理后能够达到生活用水回用标准,既解决了酸性矿井水的污染问题,又解决了矿区缺水问题。

  本发明的第一个目的是提供一种煤矿井下废水处理回用装置,包括初沉池、乳化池、管道混合器、铁碳微电解耦合芬顿氧化池、絮凝反应池、生物滤池以及消毒池;

  所述初沉池上端的一侧设有进水管,相对另一侧设有第一出水管,所述乳化池通过所述第一出水管与所述初沉池连通;所述乳化池的上端设有乳化剂投药箱,所述乳化剂投药箱通过管道与所述乳化池连通,所述乳化池内设有第一搅拌装置;所述乳化池的上端还设有第二出水管;

  所述管道混合器通过所述第二出水管与所述乳化池连通,所述管道混合器的上方设有双氧水投药箱,所述双氧水投药箱通过管道与所述管道混合器连通,所述管道混合器的另一端设有第三出水管,所述第三出水管延伸进所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池内,并位于所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池内顶端;所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池内设有铁碳填料,所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池的下端设有第四出水管;

  所述絮凝反应池通过所述第四出水管与所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池连通,所述絮凝反应池内设有第二搅拌装置,所述絮凝反应池的上方设有絮凝剂投药箱和碱投药箱,所述絮凝剂投药箱和碱投药箱均通过管线与所述絮凝反应池连通;所述絮凝反应池的上端设有第五出水管;

  所述生物滤池通过所述第五出水管与所述絮凝反应池连通,所述生物滤池的下端设有第六出水管,所述消毒池通过所述第六出水管与所述生物滤池连通,所述消毒池的上端设有第七出水管;

  所述第一出水管、第二出水管、第三出水管、第四出水管、第五出水管、第六出水管以及第七出水管上均设有电磁阀。

  优选的,所述初沉池与所述絮凝反应池的底端均设有污泥斗,所述污泥斗的底端设有排泥管,所述排泥管上设有阀门。

  优选的,所述乳化剂投药箱内装有乳化剂,所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。

  优选的,所述第一搅拌装置和所述第二搅拌装置均包括电机、搅拌杆和搅拌叶片,所述电机位于所述乳化池或所述絮凝反应池的顶板上,所述搅拌杆的一端穿过所述乳化池或所述絮凝反应池的顶板,并与所述电机的输出轴连接,另一端设置有所述搅拌叶片。

  优选的,所述第三出水管位于所述铁碳微电解耦合芬顿氧化池内的部分开设有多个布水孔。

  优选的,所述第三出水管上还设有高压泵。

  优选的,所述絮凝剂投药箱内装有絮凝剂,所述絮凝剂为聚合氯化铁;所述碱投药箱内装有碱,所述碱为氢氧化钙。

  优选的,所述消毒池的上方设有消毒剂投药箱,所述消毒剂投药箱通过管道与所述消毒池连通。

  优选的,所述消毒剂投药箱内装有消毒剂,所述消毒剂为漂白粉。

  本发明的第二个目的是提供利用上述装置处理煤矿井下废水的方法,包括以下步骤:

  步骤1,将煤矿井下废水通过提升泵提升到初沉池中,静置沉淀后将上清液泵入乳化池,在搅拌状态下,通过乳化剂投药箱往乳化池内投加乳化剂;

  步骤2,乳化池出水经过管道混合器,同时双氧水投药箱往管道混合器内投加双氧水,混合有双氧水的废水经管道混合器进入铁碳微电解耦合芬顿氧化池进行氧化反应,反应完毕得到铁碳微电解耦合芬顿氧化池出水;

  步骤3,铁碳微电解耦合芬顿氧化池出水进入絮凝反应池,在搅拌状态下,絮凝剂投药箱往絮凝反应池内投加絮凝剂,碱投药箱往絮凝反应池内投加碱,且絮凝剂的投加量为0.01mg/L废水,碱的投加量保持废水pH为7-8,投加完毕后再搅拌10min,静置30min,排出上清液;

  步骤4,絮凝反应池上清液进入生物滤池,处理完毕后得到生物滤池出水;

  步骤5,生物滤池出水进入消毒池,处理完毕后得到处理出水。

  与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

  1)本发明利用酸性废水中的酸进行芬顿氧化和铁碳微电解反应,一方面可以高效处理废水中的有机物并消耗废水中的酸,另一方面,铁碳微电解反应为芬顿反应提供Fe2+离子,同时芬顿反应可以氧化Mn2+离子,且在上述氧化反应过程中还会产生Fe3+离子和二氧化锰絮体,二者能够为下一步的絮凝反应提供絮凝剂;

  氧化反应后的出水再调整成碱性后进行絮凝反应,利用絮凝反应去除废水中的金属离子和悬浮物,絮凝出水再用生物滤池进行深度处理,去除废水中剩余的污染物,使处理后的出水能够满足排放标准;最后对处理废水进行化学消毒,使其满足回用标准。

  2)本发明针对酸性矿井废水的特点采用了相应的处理装置,能够很好的对污水中各种污染物进行很好的处理,处理后的出水指标满足GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》要求,为酸性矿井废水提供了一种新的、可行的、易于实现的方法。(发明人孙悦)