申请日2010.05.21
公开(公告)日2010.09.15
IPC分类号C02F103/10; C02F9/04
摘要
本发明公开一种酸性矿井水处理系统，属水处理领域。由该系统由中和系统、混凝沉淀系统、过滤系统、反渗透系统和消毒系统顺次连接而成，其中，所述混凝沉淀系统包括混合区、反应区、过渡区和沉淀区，所述混合区与反应区、过渡区和沉淀区依次连通;所述混合区的进水口与所述中和系统的出水口连通;所述沉淀区的出水口与所述过滤系统的进水口连通;所述过滤系统包括锰砂过滤器，所述锰砂过滤器内设有用质量浓度为1～7%的高锰酸钾溶液改性的改性锰砂滤料。该系统在混凝沉淀系统中设置四个区，提高了混凝处理效果;在锰砂过滤器中采用改性锰砂滤料，提高矿井水中的铁锰离子去除效果，实现高浊度、高铁锰、高矿化度酸性矿井水处理后回用的目的。
权利要求书
1.一种酸性矿井水处理系统，其特征在于：该系统由中和系统、混凝沉淀系统、过滤系统、反渗透系统和消毒系统顺次连接而成，其中，所述中和系统的进水口作为引入所处理酸性矿井水的进水口，所述消毒系统的出水口作为处理后的清水排出口;
所述混凝沉淀系统包括混合区、反应区、过渡区和沉淀区，所述混合区与反应区、过渡区和沉淀区依次连通;所述混合区的进水口与所述中和系统的出水口连通;所述沉淀区的出水口与所述过滤系统的进水口连通;
所述过滤系统包括锰砂过滤器，所述锰砂过滤器内设有用质量浓度为1～7%的高锰酸钾溶液改性的改性锰砂滤料。
2.根据权利要求1所述的酸性矿井水处理系统，其特征在于：所述系统还包括：
辐流式沉淀池，所述辐流式沉淀池设置在所述中和系统的前一级，所述辐流式沉淀池的出水口与中和系统的进水口连接，所述辐流式沉淀池的进水口作为引入矿井水的进水口。
3.根据权利要求1所述的酸性矿井水处理系统，其特征在于：所述混凝沉淀系统采用整体的反应池，所述反应池内分隔有依次相连的四格，第一个格为混合区，第二格为反应区，第三格为过渡区，第四格为沉淀区;所述混合区和反应区内均设有搅拌器，所述混合区的搅拌器设在混合区内的中间部位，所述反应区的搅拌器设在反应区内的下部;所述混合区、反应区、过渡区和沉淀区的底部还设有污泥斗。
4.根据权利要求3所述的酸性矿井水处理系统，其特征在于：所述混合区的搅拌器的G值调节范围为30～500S-1;所述反应区的搅拌器的G值调节范围为5～10S-1。
5.根据权利要求1或3所述的酸性矿井水处理系统，其特征在于：所述混凝沉淀系统的沉淀区采用迷宫斜板沉淀池，斜板采用无毒聚氯乙烯材料制成的斜板，斜板上设有翼片。
6.根据权利要求1所述的酸性矿井水处理系统，其特征在于：所述中和系统内分隔成紧密相连的两格，第一格为中和池，第二格为曝气池;所述中和池上设有进水口和添加轻烧镁粉溶液中和剂的中和剂添加口，中和池内设有搅拌装置;所述中和池的进水口作为中和系统进水口，中和池中的矿井水通过中和池与曝气池之间的隔板流入曝气池;所述曝气池出水口作为中和系统的出水口;
所述曝气池底部设有微孔曝气装置和鼓风机。
7.根据权利要求6所述的酸性矿井水处理系统，其特征在于：所述中和池和曝气池底部还设有污泥斗。
8.根据权利要求6所述的酸性矿井水处理系统，其特征在于：所述中和系统还包括：中和剂加入装置，设置在所述中和系统的中和剂投加口上，所述中和剂加入装置内设有作为中和剂的轻烧镁粉溶液，所述轻烧镁粉溶液由氧化镁含量为20～30%的轻烧镁粉配制而成;
所述过滤系统还包括细砂过滤器，所述细砂过滤器作为次级过滤器连接在所述锰砂过滤器之后，所述细砂过滤器内设置有人造填料。
9.根据权利要求1所述的酸性矿井水处理系统，其特征在于：所述的反渗透系统包括：保安过滤器和反渗透膜装置，所述反渗透膜装置内设有反渗透膜组件，保安过滤器与所述反渗透膜装置连通，反渗透膜装置的出水口与消毒系统相连;
所述消毒系统包括：消毒池，在所述消毒池上设有加入作为消毒剂和氧化剂的液氯的加氯装置。
10.根据权利要求1所述的酸性矿井水处理系统，其特征在于：所述系统还包括：反冲洗系统，由反冲水箱和反冲洗泵构成;反冲水箱的进水口与消毒系统的好水供水口连接，反冲水箱的出水口分别通过多个反冲洗泵与过滤系统及反渗透系统连接。
说明书
酸性矿井水处理系统
技术领域
本发明涉及矿井水处理技术领域，尤其涉及一种酸性矿井水处理系统。
背景技术
我国是缺水国家，水资源短缺严重影响了人民生活及经济社会的发展。矿井水是一种具有行业特点的污染物，也是一种宝贵的水资源。仅国有重点煤矿每年排放矿井水约22亿吨，平均每开采1吨原煤需排放2吨废水，不仅浪费了大量水资源，而且造成环境污染。面对严峻的缺水局面，净化处理矿井水，使之得到合理利用是解决水资源短缺的有效途径，尤其是对于煤矿矿井水资源丰富的城市。
根据矿井水污染物的特性，一般将矿井水划分为：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，因酸性矿井水pH值低、酸度大，且含有大量的重金属，一般都不能直接循环利用，通常排入矿山附近的河流、湖泊等水体，但会使河流、湖泊等水体的pH值发生变化，抑制或阻止了细菌及微生物的生长，妨碍水体的自净。酸性矿井水与水体中的矿物质相互作用会生成某些盐类，对淡水生物和植物的生长会产生不良影响，导致矿区周围的水体被严重污染，会引起鱼类、藻类、浮游生物等绝大多数水生生物死亡;并且酸性矿井水可破坏土壤的团粒结构，使土地板结，农作物枯黄;在缺氧的状态下，酸性矿井水中大量SO24-受脱硫菌类的作用，所产生的H2S气体对生物体具有严重的毒害作用;同时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。若天然水体长期受到酸性矿井水污染，会使水质逐渐酸化，给生态环境造成严重的破坏。因此，对酸性矿井水必须进行及时有效的治理。由于我国的煤炭矿区大部分缺水，因此不少地区要求矿井水经过处理后必须满足回用要求。
对酸性矿井水的处理，国内外许多学者对其成因及防治方法进行了大量的研究，一般采用中和法、生物法及人工湿地法等方法进行处理。但通常采用的中和法中，中和剂往往采用石灰，该工艺容易产生CaSO4等结垢物质，造成二次污染。同时中和法缓冲能力差，投药量不易控制，已造成药剂投加过量，出水偏碱性，且导致处理成本升高。
目前我国矿井水的处理技术中，一般采用混凝沉淀+过滤工艺，现有的技术手册均采用地下水/地表水混凝沉淀技术的G值和GT值进行设计，我国地下水/地表水浊度一般小于100NTU，且浓度较稳定，矿井水中悬浮物浓度变化较大(10～1000mg/L)，清仓时悬浮物浓度甚至高达几万mg/L，矿井水中的悬浮物主要由轻质的煤粉、岩粉及部分有机物组成，水化学性质和沉降行为与地下水/地表水中悬浮物存在着显著区别，采用目前手册中推荐的G值不但无法取得满意的处理效果，同时还会使斜板沉淀池中因容纳过多悬浮物胶体而崩塌。
目前高铁锰矿井水处理工艺是根据地表水除铁除锰工艺设计。常规地下水/地表水中铁含量不超过十几mg/L，锰含量不超过8mg/L，采用成熟的曝气-锰砂过滤法去除，由于此时的pH值较高，Fe2+易氧化成Fe3+，通过静沉就可将其去除。矿井水由于漏斗效应、岩土和水相互作用使得铁含量达几百mg/L，锰含量达几十mg/L，且矿井水的pH值较低，二价铁、锰难于氧化，采用锰砂过滤去除时滤料成熟期过长(1-2个月)，出水锰含量经常严重超标。
因此，从上述对现有酸性矿井水处理工艺介绍中发现，现有的工艺无法实现对高浊度、高铁锰、高矿化度酸性矿井水的经济高效处理，也无法保证处理后能够满足回用要求。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明实施例的目的是提供一种酸性矿井水处理系统，可对高浊、高铁锰、高矿化度酸性矿井水进行经济高效的处理，使处理后的出水达到回用标准。
本发明实施例是通过下述技术方案实现的：
本发明实施例提供一种酸性矿井水处理系统，该系统由中和系统、混凝沉淀系统、过滤系统、反渗透系统和消毒系统顺次连接而成，其中，所述中和系统的进水口作为引入所处理酸性矿井水的进水口，所述消毒系统的出水口作为处理后的清水排出口;
所述混凝沉淀系统包括混合区、反应区、过渡区和沉淀区，所述混合区与反应区、过渡区和沉淀区依次连通;所述混合区的进水口与所述中和系统的出水口连通;所述沉淀区的出水口与所述过滤系统的进水口连通;
所述过滤系统包括锰砂过滤器，所述锰砂过滤器内设有用质量浓度为1～7%的高锰酸钾溶液改性的改性锰砂滤料。
通过上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中由中和系统、混凝沉淀系统、过滤系统、反渗透系统和消毒系统构成的对酸性矿井水的处理系统，由于在混凝沉淀系统中设置混合区、反应区、过渡区和沉淀区等四个处理区，其中混合区和反应区可作为两级搅拌区与一级过渡区配合，可使进入的酸性矿井水在混合区混合搅拌后，使混凝剂与煤粉颗粒充分混合并脱稳，而处理后的矿井水在反应区中经再次搅拌后可使脱稳的煤粉胶体充分混合形成絮体，过渡区可使脱稳后形成的絮体进一步熟化，有效提高了矿井水中高浓度的轻质煤粉沉降效果;该系统的过滤系统的锰砂过滤罐中采用以质量浓度为1～7%的高锰酸钾溶液改性的锰砂滤料，该滤料比常规锰砂滤料具有更高的比表面积，能高效地去除水中的铁锰离子;通过该处理系统可以经济高效地处理高浊度、高铁锰、高矿化度酸性矿井水，避免了现有普通处理系统运行不稳定、处理费用高、出水常常无法达标、出水污染环境的等问题。
