申请日2017.08.07
公开(公告)日2017.10.24
IPC分类号C02F9/04; C02F101/20; C02F101/30; C02F103/10
摘要
一种矿山废水智能处理设备及方法，所述设备包括过滤池、重金属沉淀池、有机物去除池、消毒池、PH调节池和储水池;过滤池内设有均与水源连接的第一分池、第二分池和第三分池;第一分池、第二分池和第三分池的出口均连接重金属沉淀池，重金属沉淀池上方设有碱液加入罐，碱液加入罐底面上设有碱液出口;重金属沉淀池的出口连接有机物去除池，有机物去除池内设有活性炭吸附层，有机物去除池的出口上连接消毒池，消毒池的出口连接PH调节池，PH调节池的上方设有酸液加入罐，PH调节池的出口连接储水池。本发明所述的方法步骤紧凑，可以实现矿山废水的处理，经过处理的矿山废水可以直接排放，也可以循环使用，处理效率高，同时处理效果好，降低了对环境的危害。
权利要求书
1.一种矿山废水智能处理设备，其特征在于：包括过滤池、重金属沉淀池、有机物去除池、消毒池、PH调节池和储水池;
过滤池内设有均与过滤池入口连接的第一分池、第二分池和第三分池，第一分池内设有1个滤网，第二分池内设有两个滤网，两个滤网沿水流方向依次分布;第三分池内设有3个滤网，3个滤网沿水流方向依次分布;
过滤池的入口处设有浊度传感器，第一分池、第二分池和第三分池与过滤池的入口之间连接有电磁阀，浊度传感器的信号输出端连接有处理单元，处理单元分别输出信号控制3个电磁阀的工作;
重金属沉淀池包括搅拌池和沉淀池，第一分池、第二分池和第三分池的出口均连接搅拌池，搅拌池上方设有碱液加入罐，碱液加入罐底面上设有朝向搅拌池设置的碱液出口;
搅拌池出口连接沉淀池;
沉淀池的出口连接有机物去除池，有机物去除池内设有活性炭吸附层，有机物去除池的出口上连接消毒池;
消毒池的出口连接PH调节池，PH调节池的上方设有酸液加入罐，酸液加入罐底面上设有朝向PH调节池设置的酸液出口;
碱液出口和酸液出口上均设有出口堵头，出口堵头与碱液加入罐或酸液加入罐之间设有复位弹簧，出口堵头包括水平设置的堵板和伸入到碱液出口或酸液出口内配合碱液出口或酸液出口设置的塞体;碱液加入罐或酸液加入罐外侧面上设有朝向堵板设置的电动推杆;
PH调节池的出口上设有电导率传感器、PH传感器、砷浓度传感器和汞浓度传感器，电导率传感器、PH传感器、砷浓度传感器和汞浓度传感器分别将采集到的电导率、PH值、砷浓度和汞浓度信息传输到处理单元，处理单元将接收到的电导率、PH值、砷浓度和汞浓度信息传输到客户端;
同时，PH调节池的出口分别通过第三管道和第四管道连接过滤池和储水池。
2.如权利要求1所述的矿山废水智能处理设备，其特征在于：重金属沉淀池和PH调节池内均设有竖直设置的搅拌轴，搅拌轴上设有1个水平设置的搅拌叶片，搅拌轴上设有沿搅拌轴长度方向设置的中空的吸水腔，搅拌叶片上设有与吸水腔连通的喷水腔，喷水腔内设有泵体，泵体的出口与位于搅拌叶片下表面的搅拌液出口连通。
3.如权利要求2所述的矿山废水智能处理设备，其特征在于：在水源出口连接有进水管，过滤池的前方设有降温箱，进水管上设有温度传感器，温度传感器的信号输出端连接处理单元的信号输入端;进水管通过第一管道连接降温箱，在降温箱中设有冷却盘管，冷却盘管中通入有冷却介质;降温箱连接过滤池，同时进水管还通过第二管道连接过滤池，其中，第一管道和第二管道上分别设有第一电磁阀和第二电磁阀，处理单元输出信号控制第一电磁阀和第二电磁阀的工作;
同时，第三管道和第四管道上分别设有第三电磁阀和第四电磁阀，处理单元输出信号控制第三电磁阀和第四电磁阀的工作。
4.一种应用权利要求1所述设备进行矿山废水智能处理的方法，其特征在于：依次包括如下步骤：
(1)检测矿山废水的浊度，根据检测到的浊度值开启第一分池、第二分池或第三分池的电磁阀，进行一级过滤;
(2)经过滤池过滤的废水进入到重金属沉淀池的搅拌池，碱液从碱液加入罐中出来也进入到重金属沉淀池的搅拌池，保证搅拌池的出水口处的PH值为8～8.5;碱液加入到搅拌池中后，搅拌池中的搅拌轴开始转动，其中，搅拌池中的搅拌轴的转动速度为20r/s;水从搅拌池出来后进入到重金属沉淀池的的沉淀池，在沉淀池中重金属进行沉淀;
(3)经过沉淀池沉淀的水进入到有机物去除池，水在有机物去除池中流经活性炭吸附层对水中的有机物进行吸附去除;
(4)经过有机物去除池吸附的水进入到消毒池进行消毒;
(5)经过消毒的水进入到PH调节池，同时酸液也进入到PH调节池，对PH调节池中的液体进行调节PH，保证从PH调节池的出口出来的液体的PH为6.9～7.1;酸液进入到PH调节池中后，PH调节池中的搅拌轴开始转动，其中，PH调节池中的搅拌轴的转动速度为20r/s;
(6)对从PH调节池出来的水检测电导率、PH值、砷浓度和汞浓度，电导率、PH值、砷浓度和汞浓度均符合设定值时，将从PH调节池出来的水通入到储水池储存待用;当电导率、PH值、砷浓度和汞浓度有任一不符合设定值时，将从PH调节池出来的水通入到重金属沉淀池的搅拌池中，随后依次重复步骤(2)、(3)、(4)、(5)、(6)。
5.如权利要求4所述的矿山废水智能处理方法，其特征在于：水在消毒池中与臭氧接触，在臭氧作用下进行消毒，保证消毒池中水与臭氧体积比为1:0.08～1:0.1。
6.如权利要求5所述的矿山废水智能处理方法，其特征在于：
步骤1中，根据浊度开启电磁阀的规则为：
当浊度小于100°时，开启第一分池的电磁阀;
当浊度为100°～350°时，开启第二分池的电磁阀;
当浊度大于350°时，开启第三分池的电磁阀。
7.如权利要求6所述的矿山废水智能处理方法，其特征在于：在一级过滤之前需要检测废水的温度，当废水的温度高于60°时，需要对废水进行降温。
8.如权利要求7所述的矿山废水智能处理方法，其特征在于：对废水降温的方法为：将废水通入到降温箱，向降温箱的冷却盘管中通入冷却介质，冷却介质与废水进行间接降温。
9.如权利要求8所述的矿山废水智能处理方法，其特征在于：通入的冷却介质的质量为：其中，ML为向冷却盘管中通入的冷却介质的质量;C1为进入到降温箱中的废水的比热容，M1为进入到降温箱中的废水的质量，T1为进入到降温箱中的废水的温度，T2为从降温箱中出来的废水的温度;ε为热量的损耗;C2为冷却介质的比热容;ΔT为进入到冷却盘管和从冷却盘管出来的冷却介质的温差。
10.如权利要求9所述的矿山废水智能处理方法，其特征在于：对于ε的取值，当降温箱内温度低于30℃时，ε取0.3;当降温箱内温度高于30℃时，ε取0.5。
说明书
一种矿山废水智能处理设备及方法
技术领域
本发明属于矿山废水智能处理技术领域，尤其涉及一种矿山废水智能处理设备及方法。
背景技术
矿山废水主要包括采矿矿井水和选矿废水，其中选矿废水占大部分的比重，矿山废水水质复杂，成分繁多，含有多种重金属、有机药剂及其他污染物质，如果外排将对四周生态环境产生严重的危害，如果返回生产流程中，随着废水中的有害物质将不断累积，也会对生产工艺和设备产生不利的影响，因此，需要选择适宜的处理方法对这些废水进行处理。
目前，常用的处理方法有化学沉淀法、吸附法、微生物法、人工湿地法等等，这些处理方法虽然各自具有一定的优点，但普遍受矿山生产条件、环境条件或处理要求等因素的限制，例如，采用化学沉淀法重金属处理效果相对较好，但有机物质处理效果差;吸附法能有效处理重金属废水，但吸附剂再生时，污染物又会重新产生;微生物法处理成本相对较低，但反应条件要求比较苛刻，难以得到推广应用;湿地法占用面积大，处理周期长，也很难满足处理要求。因此，如何选择一种合理、有效、实用的矿山废水智能处理方法，是当前矿山企业普遍面临的难题。
发明内容
本发明旨在提供一种使用效果好的矿山废水智能处理设备及方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种矿山废水智能处理设备，包括过滤池、重金属沉淀池、有机物去除池、消毒池、PH调节池和储水池;
过滤池内设有均与过滤池入口连接的第一分池、第二分池和第三分池，第一分池内设有1个滤网，第二分池内设有两个滤网，两个滤网沿水流方向依次分布;第三分池内设有3个滤网，3个滤网沿水流方向依次分布;
过滤池的入口处设有浊度传感器，第一分池、第二分池和第三分池与过滤池的入口之间连接有电磁阀，浊度传感器的信号输出端连接有处理单元，处理单元分别输出信号控制3个电磁阀的工作;
重金属沉淀池包括搅拌池和沉淀池，第一分池、第二分池和第三分池的出口均连接搅拌池，搅拌池上方设有碱液加入罐，碱液加入罐底面上设有朝向搅拌池设置的碱液出口;
搅拌池出口连接沉淀池;
沉淀池的出口连接有机物去除池，有机物去除池内设有活性炭吸附层，有机物去除池的出口上连接消毒池;
消毒池的出口连接PH调节池，PH调节池的上方设有酸液加入罐，酸液加入罐底面上设有朝向PH调节池设置的酸液出口;
碱液出口和酸液出口上均设有出口堵头，出口堵头与碱液加入罐或酸液加入罐之间设有复位弹簧，出口堵头包括水平设置的堵板和伸入到碱液出口或酸液出口内配合碱液出口或酸液出口设置的塞体;碱液加入罐或酸液加入罐外侧面上设有朝向堵板设置的电动推杆;
PH调节池的出口上设有电导率传感器、PH传感器、砷浓度传感器和汞浓度传感器，电导率传感器、PH传感器、砷浓度传感器和汞浓度传感器分别将采集到的电导率、PH值、砷浓度和汞浓度信息传输到处理单元，处理单元将接收到的电导率、PH值、砷浓度和汞浓度信息传输到客户端;
同时，PH调节池的出口分别通过第三管道和第四管道连接过滤池和储水池。
重金属沉淀池和PH调节池内均设有竖直设置的搅拌轴，搅拌轴上设有1个水平设置的搅拌叶片，搅拌轴上设有沿搅拌轴长度方向设置的中空的吸水腔，搅拌叶片上设有与吸水腔连通的喷水腔，喷水腔内设有泵体，泵体的出口与位于搅拌叶片下表面的搅拌液出口连通。
在水源出口连接有进水管，过滤池的前方设有降温箱，进水管上设有温度传感器，温度传感器的信号输出端连接处理单元的信号输入端;进水管通过第一管道连接降温箱，在降温箱中设有冷却盘管，冷却盘管中通入有冷却介质;降温箱连接过滤池，同时进水管还通过第二管道连接过滤池，其中，第一管道和第二管道上分别设有第一电磁阀和第二电磁阀，处理单元输出信号控制第一电磁阀和第二电磁阀的工作;
同时，第三管道和第四管道上分别设有第三电磁阀和第四电磁阀，处理单元输出信号控制第三电磁阀和第四电磁阀的工作。
一种应用上述设备进行矿山废水智能处理的方法，依次包括如下步骤：
(1)检测矿山废水的浊度，根据检测到的浊度值开启第一分池、第二分池或第三分池的电磁阀，进行一级过滤;
(2)经过滤池过滤的废水进入到重金属沉淀池的搅拌池，碱液从碱液加入罐中出来也进入到重金属沉淀池的搅拌池，保证搅拌池的出水口处的PH值为8～8.5;碱液加入到搅拌池中后，搅拌池中的搅拌轴开始转动，其中，搅拌池中的搅拌轴的转动速度为20r/s;水从搅拌池出来后进入到重金属沉淀池的的沉淀池，在沉淀池中重金属进行沉淀;
(3)经过沉淀池沉淀的水进入到有机物去除池，水在有机物去除池中流经活性炭吸附层对水中的有机物进行吸附去除;
(4)经过有机物去除池吸附的水进入到消毒池进行消毒;
(5)经过消毒的水进入到PH调节池，同时酸液也进入到PH调节池，对PH调节池中的液体进行调节PH，保证从PH调节池的出口出来的液体的PH为6.9～7.1;酸液进入到PH调节池中后，PH调节池中的搅拌轴开始转动，其中，PH调节池中的搅拌轴的转动速度为20r/s;
(6)对从PH调节池出来的水检测电导率、PH值、砷浓度和汞浓度，电导率、PH值、砷浓度和汞浓度均符合设定值时，将从PH调节池出来的水通入到储水池储存待用;当电导率、PH值、砷浓度和汞浓度有任一不符合设定值时，将从PH调节池出来的水通入到重金属沉淀池的搅拌池中，随后依次重复步骤(2)、(3)、(4)、(5)、(6)。
水在消毒池中与臭氧接触，在臭氧作用下进行消毒，保证消毒池中水与臭氧体积比为1:0.08～1:0.1。
步骤1中，根据浊度开启电磁阀的规则为：
当浊度小于100°时，开启第一分池的电磁阀;
当浊度为100°～350°时，开启第二分池的电磁阀;
当浊度大于350°时，开启第三分池的电磁阀。
在一级过滤之前需要检测废水的温度，当废水的温度高于60°时，需要对废水进行降温。
对废水降温的方法为：将废水通入到降温箱，向降温箱的冷却盘管中通入冷却介质，冷却介质与废水进行间接降温。
通入的冷却介质的质量为：其中，ML为向冷却盘管中通入的冷却介质的质量;C1为进入到降温箱中的废水的比热容，M1为进入到降温箱中的废水的质量，T1为进入到降温箱中的废水的温度，T2为从降温箱中出来的废水的温度;ε为热量的损耗;C2为冷却介质的比热容;ΔT为进入到冷却盘管和从冷却盘管出来的冷却介质的温差。
对于ε的取值，当降温箱内温度低于30℃时，ε取0.3;当降温箱内温度高于30℃时，ε取0.5。
通过以上技术方案，本发明的有益效果为：(1)本发明所述的装置可以依次过滤废水中的颗粒物、重金属、有机物，并对废水进行消毒，最终实现液体的储存;通过设置第一分池、第二分池和第三分池可以根据废水的浊度选择合适的滤网数量，提高了过滤效果，降低了滤网的堵塞，延长了过滤池的使用寿命，同时提高了过滤池的使用效果;碱液出口和酸液出口上均设有出口堵头，设置的堵板可以使得碱液或酸液呈水平斜向下方向与液面接触，降低对液面的扰动，后续搅拌过程中，碱液或酸液可以重复与废水接触，提高碱液和酸液的作用效果;设置的搅拌轴和搅拌叶片可以将液体吸附到其中，提高搅拌效果和搅拌效率。(2)设置的降温箱可以对废水进行降温，避免温度过高影响废水的处理效果。(3)本发明所述的方法步骤紧凑，根据需要选择合适的滤网实现废水中颗粒物的过滤，使用效果好;对于重金属去除，保证液体的PH值，在保证重金属沉淀的基础上，降低碱液的使用量，降低处理成本;根据检测出的液体的信息，判断是否需要重新进行废水的处理，保证了废水的处理效果。(4)在废水处理前对废水进行降温，避免了水温过高影响废水的处理效果，处理效果好。
