申请日2006.06.29
公开(公告)日2006.12.27
IPC分类号C02F9/00; C02F1/52; C02F1/50; C02F1/66; C02F1/28
摘要
本发明公开了矿井水处理工艺及矿井水一体化处理装置，首先是将矿井废水预沉均质，然后经一体化处理工艺进行一体化处理，经处理后达标排放，或着再经澄清消毒处理达到饮用水标准供用户饮用;所述的一体化处理工艺包括混凝沉淀、吸附沉淀、调节pH值工艺步骤;矿井水一体化处理装置，包括混凝沉淀罐、吸附剂水解吸附罐、吸附沉淀罐、pH值调节罐并依次相连接，在混凝沉淀罐和吸附沉淀罐内底部设置有内旋桶，在该吸附剂水解吸附罐的内部设置有搅拌器，在该pH值调节罐内部设置有气槽组件和破气装置。该处理工艺及处理装置能处理水中悬浮物、处理水中钙离子和镁离子以调节水的硬度、调节水的酸碱值，使处理后的水达到排放标准或应用水标准。
权利要求书
1、一种矿井水处理工艺，其特征是首先是将矿井废水预沉均质， 然后经一体化处理工艺进行一体化处理，再经澄清消毒处理工艺处理， 达到饮用水标准;所述的一体化处理工艺包括以下工艺步骤：
(1)混凝沉淀：向经预沉均质后的水中加入碱性药剂，清除水中 部分金属离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子，经混凝沉淀后的水进入下 道处理工序;
(2)吸附沉淀：向经混凝沉淀后的水中加入吸附剂，吸附水中的 硫酸根离子后沉淀并被清除，经吸附沉淀后的水进入下道处理工序;
(3)调节PH值：向经吸附沉淀后的水中加入二氧化碳气体，中和 水中的氢氧根离子，并通过控制二氧化碳的加入量控制出水的PH值为 7-8.5。
2、根据权利要求1所述的矿井水处理工艺，其特征是上述混凝沉 淀工艺步骤中加入的碱性药剂为一氧化钙CaO水剂，即石灰乳液，控制 石灰乳液的加入量，使混凝沉淀后水体的PH值为8-9。
3、根据权利要求1所述的矿井水处理工艺，其特征是上述吸附沉 淀工艺步骤中加入的吸附剂为以铝酸钙为主要成份的吸附剂。
4、根据权利要求1、2或3所述的矿井水处理工艺，其特征是所述 的澄清消毒处理工艺包括以下工艺步骤：
a、絮凝处理：向经上述一体化处理工艺处理后的水中加入絮凝剂， 使水中悬浮状的碳酸钙分子聚拢成较大颗粒沉降并被清除;
b、过滤：采用滤料对经上述絮凝处理后的水进行过滤，滤去水中 的悬浮物;
c、消毒：向经上述过滤处理后的水中加入消毒剂进行消毒处理，杀 死水中的有害细菌。
5、根据权利要求4所述的矿井水处理工艺，其特征是上述絮凝处 理工艺步骤中加入的絮凝剂是聚合氯化铝。
6、根据权利要求4所述的矿井水处理工艺，其特征是上述过滤工 艺步骤中采用的滤料为石英砂。
7、根据权利要求1所述的矿井水处理工艺，其特征是适用于上述 矿井水处理工艺的矿井水一体化处理装置，包括混凝沉淀罐(1)、吸附 剂水解吸附罐(2)、吸附沉淀罐(3)、PH值调节罐(4)并依次相连接; 在混凝沉淀罐(1)底部设置排空口(5-1)和常排口(6-1)以及原水进 水口(7-1)和石灰乳液进口(7-11)，在混凝沉淀罐(1)内底部设置有 内旋桶，顶部设置有出水口(8-1);在吸附剂水解吸附罐(2)的底部设 置有排空口(5-2)、中上部设置有常排口(6-2)、顶部设置有进水管(7-2)， 该进水管(7-2)沿吸附剂水解吸附罐(2)内壁伸到吸附剂水解吸附罐 (2)的底部，该进水管(7-2)与混凝沉淀罐(1)的出水口(8-1)通 过管道相连接，在连接的管道上设置有吸附剂加入口(9)，在该吸附剂 水解吸附罐(2)的上部还设置有出水口(8-2)，在该吸附剂水解吸附罐 (2)的内部设置有搅拌器(24);在吸附沉淀罐(3)的底部设置有排 空口(5-3)和常排口(6-3)以及进水口(7-3)，该进水口(7-3)与吸 附剂水解吸附罐(2)的出水口(8-2)通过管道连接，在该吸附沉淀罐 (3)内底部设置有内旋桶，在该吸附沉淀罐(3)的上部设置有出水口 (8-3);PH值调节罐(4)底部设置有排空口(5-4)、进水口(7-4)及 气体进口(10)，该进水口(7-4)与吸附沉淀罐(3)的出水口(8-3) 通过管道连接，在该PH值调节罐(4)的上部设置有出水口(8-4)，在 该PH值调节罐(4)内部设置有气槽组件(17)和破气装置(25)。
8、根据权利要求7所述的矿井水一体化处理装置，其特征是所述 混凝沉淀罐(1)的排空口(5-1)和常排口(6-1)、吸附剂水解吸附罐 (2)的排空口(5-2)和常排口(6-2)、吸附沉淀罐(3)的排空口(5-3) 和常排口(6-3)、PH值调节罐(4)的排空口(5-4)均与排污管(11) 贯通连接。
9、根据权利要求7或8所述的矿井水一体化处理装置，其特征是 上面所述的设置在混凝沉淀罐(1)内底部的内旋桶包括桶体(13)、进 水管(14)、出水管，桶体(13)包括锥形桶顶、圆柱形桶身、桶底， 进水管(14)设置在圆柱形桶身的下部并与圆柱形桶身成切向，进水管 (14)与混凝沉淀罐(1)上的进水口(7-1)贯通连接，出水管设置在 圆柱形桶身的上部并与圆柱形桶身成切向，出水管的出水口顺时针折湾 使出水方向与混凝沉淀罐(1)罐壁成切向。
10、根据权利要求9所述的矿井水一体化处理装置，其特征是上述 混凝沉淀罐(1)内的内旋桶的出水管有1-5根。
11、根据权利要求7或8所述的矿井水一体化处理装置，其特征是 上述设置在吸附沉淀罐(3)内底部的内旋桶包括桶体(13)、进水管(14)、 出水管，桶体(13)包括锥形桶顶、圆柱形桶身、桶底，进水管(14) 设置在圆柱形桶身的下部并与圆柱形桶身成切向，进水管(14)与吸附 沉淀罐(3)上的进水口(7-3)贯通连接，出水管设置在圆柱形桶身的 上部并与圆柱形桶身成切向，出水管的出水口顺时针折湾使出水方向与 与吸附沉淀罐(3)罐壁成切向。
12、根据权利要求11所述的矿井水一体化处理装置，其特征是上 述吸附沉淀罐(3)内的内旋桶的出水管有1-5根。
13、根据权利要求7或8所述的矿井水一体化处理装置，其特征是 上述PH值调节罐(4)内的气槽组件(17)水平固定在PH值调节罐(4) 内底部，气槽组件(17)包括气槽(20)、滤网(19)、压板(21)，气 槽(20)、滤网(19)、压板(21)通过连接件固定连接在一起，气槽(20) 与PH值调节罐(4)底部的气体进口(10)通过管道贯通连接。
14、根据权利要求7或8所述的矿井水一体化处理装置，其特征是 上述PH值调节罐(4)内的破气装置(25)包括水平固结在PH值调节 罐(4)内壁的平板、滤头(22)，所述的平板为金属平板或高分子平板， 该平板上设置有人孔及安装滤头(22)的小孔，滤头(22)固定在所述 的小孔上。
15、根据权利要求14所述的矿井水一体化处理装置，其特征是在 所述的固定有滤头(22)的平板上有一层进一步破气用的颗粒滤料。
16、根据权利要求7、8或15所述的矿井水一体化处理装置，其特 征是所述的破气装置(25)有1-5层。
说明书
矿井水处理工艺及矿井水一体化处理装置
所属技术领域
本发明涉及一种水处理工艺及处理装置，尤其是矿井水及其它类似 于矿井水的苦咸水的处理工艺及处理装置。
背景技术
饮用水资源的缺乏是世界性问题，对煤矿矿区而言，一方面煤矿井 下水大量排放造成水资源的浪费及环境污染，另一方面，煤矿地区的生 活饮用水因水质污染及缺水而存在严重危机。我国国内有大小煤矿 28000多处，2005年外排矿井废水约24亿立方米，其中绝大部分直接 排放，少部分经简单处理后作洗煤水用，然后外排，其综合利用率约 22.5%。我国尤其是北方煤矿区工业用水及为紧张，同时饮用水水质差， 经常断水。矿区能源开发与水资源紧张的矛盾已严重制约了煤矿工业的 发展。将伴随着煤炭生产的同时排放的大量矿井水净化处理后作为生产 和生活用水，不仅合理利用了水资源，而且经济和环境效益明显。
目前，已有的水处理工艺主要是针对江河、湖水和基本符合饮用水 标准的自来水进行处理，这种工艺不能有效地处理矿井水及其它类似于 矿井水的苦咸水。
于2001年10月3日公开、受权公告号为CN1072189C、专利号为 ZL97112011.0的中国发明专利公开了一种矿井水井下澄清方法，该方法 是将矿井各采掘工作面涌水及井筒涌水汇集到沉砂池，用铁篦子将颗粒 直径大于2mm的固体杂物滤去，经加药池向矿井水中加入絮凝剂，使 矿井水在混合池中与絮凝剂充分混合，再利用巷道水沟作为反应池使矿 井水中的固体悬浮物与絮凝剂充分进行电离反应，形成絮状物后进入斜 管沉淀池，在斜管沉淀池中，水与悬浮物分离，从斜管沉淀池出来的清 水进入水仓储存，然后排出地面或输入井下消洒水管网。悬浮物则落入 沉淀池底部，利用设在斜管沉淀池底部的穿孔排泥管和设在泥浆泵硐室 的泥浆泵将煤泥抽入压滤机压成煤饼，经副井提升到地面。上述矿井水 中投入的絮凝剂是聚合氯化铝。利用该方法处理的矿井水仅能处理水中 的悬浮物，处理后可供工业用水，但处理后水的硬度没有得到改观，水 的PH酸碱值不能得到控制，不能用于生活用水。
目前，已有的水处理装置也主要是针对江河、湖水和基本符合饮用 水标准的自来水进行处理，这种装置不能有效地处理矿井水及其它苦咸 水，而用来处理矿井水的专用设备，只是仅能处理水中的悬浮物，而针 对水中的钙离子、镁离子、硫酸根离子等则无法处理，水的酸碱值也无 法得到调节。如2002年9月25日公开、公告号为CN2512771Y、专利 号为01254393.4的中国实用新型专利公开了一种适合矿井水处理的组 合式净水设备，该设备包括进水管、反应桶、锥体、壳体、和出水管， 将反应沉淀区和过滤区组合在一起，其中反应沉淀区包括喷嘴、喉管、 反应桶、斜管和集水槽，喷嘴与进水管相连，喷嘴上部依次连接喉管和 反应桶，斜管上侧设置集水槽，过滤区包括过滤配水槽、滤料层和出水 管，滤料层设在过滤配水槽的下侧和出水管的上侧。该实用新型的采用 水力循环泥渣回流和滤层相结合的工艺，能有效地去除矿井水中的悬浮 物，不能去除水中钙离子、镁离子，不能降低水的硬度，也不能调节水 的PH酸碱值。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述之不足，提供一种矿井水处理工艺及 矿井水一体化处理装置，该处理工艺及处理装置能处理水中悬浮物、处 理水中钙离子和镁离子以调节水的硬度、调节水的酸碱值，使处理后的 水达到应用水标准。
本发明一种矿井水处理工艺，首先是将矿井废水预沉均质，然后经 一体化处理工艺进行一体化处理，再经澄清消毒处理工艺处理，达到饮 用水标准;所述的一体化处理工艺包括以下工艺步骤：
(1)混凝沉淀：向经预沉均质后的水中加入碱性药剂，碱性药剂 与水中部分金属离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子反应生成难溶沉淀物 并被清除，经混凝沉淀后的水进入下道处理工序;
(2)吸附沉淀：向经混凝沉淀后的水中加入吸附剂，吸附剂水解 后吸附水中的硫酸根离子后沉淀并被清除，经吸附沉淀后的水进入下道 处理工序;
(3)调节PH值：向经吸附沉淀后的水中加入二氧化碳气体，中和 水中的氢氧根离子，并通过控制二氧化碳的加入量控制出水的PH值为 7-8.5。
进一步，上述混凝沉淀工艺步骤中加入的碱性药剂为一氧化钙CaO水剂，即石灰乳液，控制石灰乳液的加入量，使混凝沉淀后水体的PH 值为8-9。
进一步，上述吸附沉淀工艺步骤中加入的吸附剂为以铝酸钙为主要 成份的吸附剂，该吸附剂加入被处理水中充分混和并水解，水解产物为 Ca3Al2O3·VH2O和铝胶，再吸附以硫酸钙为主要形式的硫酸根;同时， 由于吸附剂水解后成碱性，使得被处理的水的PH值达到10.5-11.5，起 到杀菌作用，并可再次去除前道工序中没有处理掉的部分金属离子以及 氟离子、砷离子。
更进一步，上述的澄清消毒处理工艺包括以下工艺步骤：
a、絮凝处理：向经上述一体化处理工艺处理后的水中加入絮凝剂， 使水中悬浮状的碳酸钙分子聚拢成较大颗粒沉降并被清除;
b、过滤：采用滤料对经上述絮凝处理后的水进行过滤，滤去水中 的悬浮物，原因是经上述絮凝处理后，水中有些聚拢的碳酸钙分子较小， 不能沉淀而仍悬浮在水中;
c、消毒：向经上述过滤处理后的水中加入消毒剂进行消毒处理，杀 死水中的有害细菌。
进一步，上述絮凝处理工艺步骤中加入的絮凝剂是聚合氯化铝。
进一步，上述过滤工艺步骤中采用的滤料为石英砂。
本发明适用于上述矿井水处理工艺的矿井水一体化处理装置，包括 混凝沉淀罐、吸附剂水解吸附罐、吸附沉淀罐、PH值调节罐并依次相 连接;在混凝沉淀罐底部设置排空口和常排口以及原水进水口和石灰乳 液进口，混凝沉淀罐内底部设置有内旋桶，顶部设置有出水口;在吸附 剂水解吸附罐的底部设置有排空口、中上部设置有常排口、顶部设置有 进水管，该进水管沿吸附剂水解吸附罐内壁伸到吸附剂水解吸附罐的底 部，该进水管与混凝沉淀罐的出水口通过管道相连接，在连接的管道上 设置有附剂加入口，用于加入去除硫酸根离子的吸附剂，在该罐的上部 还设置有出水口，在该罐的内部设置有搅拌器，通过设置在该罐顶部的 电机驱动，该搅拌器对已加有硫酸根离子吸附剂的水进行搅拌;在吸附 沉淀罐的底部设置有排空口和常排口以及进水口，该进水口与吸附剂水 解吸附罐的出水口通过管道连接，在该吸附沉淀罐的内底部也设置有与 混凝沉淀罐内的内旋桶相同的内旋桶，在该吸附沉淀罐的上部设置有出 水口;PH值调节罐底部设置有排空口、进水口及气体进口，该进水口 与吸附沉淀罐的出水口通过管道连接，在该PH值调节罐的上部设置有 出水口，在该PH值调节罐内部设置有气槽组件和破气装置。
进一步，上述混凝沉淀罐的排空口和常排口、吸附剂水解吸附罐的 排空口和常排口、吸附沉淀罐的排空口和常排口、PH值调节罐的排空 口均与排污管贯通连接。
更进一步，上述的设置在混凝沉淀罐内底部的内旋桶包括桶体、进 水管、出水管，桶体包括锥形桶顶、圆柱形桶身、桶底，进水管设置在 圆柱形桶身的下部并与圆柱形桶身成切向，进水管与混凝沉淀罐上的进 水口贯通连接，出水管设置在圆柱形桶身的上部并与圆柱形桶身成切 向，出水管的出水口顺时针折湾使出水方向与混凝沉淀罐罐壁成切向。
再进一步，上述混凝沉淀罐内的内旋桶的出水管有1-5根。
更进一步，上述的设置在吸附沉淀罐内底部的内旋桶包括桶体、进 水管、出水管，桶体包括锥形桶顶、圆柱形桶身、桶底，进水管设置在 圆柱形桶身的下部并与圆柱形桶身成切向，进水管与吸附沉淀罐上的进 水口贯通连接，出水管设置在圆柱形桶身的上部并与圆柱形桶身成切 向，出水管出水口顺时针折湾使出水方向与吸附沉淀罐罐壁成切向。
再进一步，上述吸附沉淀罐内的内旋桶的出水管有1-5根。
更进一步，上述PH值调节罐内的气槽组件水平固定在PH值调节 罐内底部，气槽组件包括气槽、滤网、压板，气槽、滤网、压板通过连 接件固定连接在一起形成气槽组件，气槽与PH值调节罐底部的气体进 口通过管道贯通连接。
更进一步，上述PH值调节罐内的破气装置包括水平固结在PH值 调节罐内壁的平板、滤头，所述的平板为金属板材或高分子板材，该平 板上设置有人孔及安装滤头的小孔，滤头固定在所述的小孔上。
再进一步，在上述的固定有滤头的平板上有一层进一步破气用的颗 粒滤料。
再进一步，上述的水平固定在破气罐内的破气装置有1-5层。
由于采用了上述矿井水处理工艺技术方案，矿井废水经过废水预沉 均质、混凝沉淀、吸附沉淀、调节PH值工艺步骤，水中的悬浮物、总 硬度、酸碱值、硫酸根离子得到有效的处理，此时水的浊度还没达到国 家标准，此后再经絮凝处理、过滤工艺步骤后，使水中剩余的碳酸钙进 一步絮凝沉淀或被滤掉，然后经消毒处理后，水质达到了国家GB5749-85 应用水标准;采用上述矿井水一体化处理装置，一次性投资小、处理成 本低、处理能力大，处理能力可达到每小时100吨以上，建立一座100t/h 的矿井废水处理厂，设备投资只需350-400万元，处理成本只有2-4.5 元，并且无二次污染。
