申请日 20180803
公开（公告）日 20201124
IPC分类号 B01D24/36; B01D24/40; B01D24/48
摘要
一种用于选矿废水处理的高效过滤装置及废水处理方法，过滤装置包括下部为排渣斗的罐体，排渣斗上部有废水给水装置，罐体中部有防结块装置，防结块装置以下的罐体中填充由次生矿物、软土、湿陷性土和砂土组成的过滤填料，防结块装置以上有悬浮式出水装置；罐体上有排水管和排废液管及对应不同液面位置的液位感应触件。用该装置处理选矿废水，废水在进水压力下通过配水装置与过滤填料混合，形成的混合液自下而上经过防结块装置升至顶部后通过悬浮式出水装置排出净化水，过滤后的废液重回调节水池，当排出的净化水中悬浮物含量达不到要求时停止过滤，更换过滤填料。该过滤装置配水均匀，不需增设搅拌装置；过滤填料不结块；出水装置不会搅动过滤填料；过滤速度快，过滤效果好。
权利要求书
1.一种用于选矿废水处理的高效过滤装置，其特征在于：包括圆形罐体(1)，罐体的上端有排气口(2)，罐体的下部为由排渣阀门(10)控制的浅坡形排渣斗(9)，排渣斗的上部有废水给水装置，罐体的中部有防结块装置(5)，在防结块装置以下100—150mm的罐体中填充有过滤填料(12)，在防结块装置以上200—300mm处有出水装置(6)，出水装置的出水管(64)通过阀门(65)与穿出罐体的排水管(7)相接；在防结块装置和过滤填料上表面之间的罐体上有排废液管(8)；在距离排水管(7)以上800-1500mm的罐体内壁上有液位感应触件c(14)，在距离排水管(7)以下500—1000mm的罐体内壁上有液位感应触件b(15)，在对应所述排废液管处的罐体内壁上有液位感应触件a(16)；
所述废水给水装置由前端穿出罐体的进水管(3)和与进水管相接的配水装置(4)组成，配水装置包括配水干管(4-1)、配水支管(4-2)和配水孔(4-3)；所述配水干管有12—15根，以罐体的中心径向向外呈放射状，配水干管的进水端与进水管接通；所述配水支管有5—8层，以罐体的中心为圆心向外呈间距相等的同心圆形，配水支管与配水干管在相交处互相接通；所述配水孔分别开设在不含最外层的配水支管位于相邻配水干管之间的中心部位上部；
所述出水装置(6)为可在水面悬浮的悬浮式出水装置，该悬浮式出水装置包括布有集水孔(63)的圆柱形集水体(61)，集水体的外壁上固定有环形悬浮体(62)，环形悬浮体的外径小于罐体的内径，出水装置的出水管(64)通过阀门(65)与软管(11)的一端相接，软管(11)的另一端与所述排水管(7)相接，软管的长度要保证悬浮式出水装置在水面升至最高位时漂浮在水的液面上；在所述防结块装置以上、排水管所处位置以下的罐体内壁上设有无水时可承托悬浮式出水装置的支撑网(13)。
2.根据权利要求1所述用于选矿废水处理的高效过滤装置，其特征在于：所述过滤填料由次生矿物、软土、湿陷性土和砂土组成，次生矿物、软土、湿陷性土和砂土的重量百分比分别为5—10％、15—20％、10—15％、60—65％；所述砂土由砾砂、粗砂和中砂组成，砾砂、粗砂和中砂的重量百分比分别为50—60％、30—40％、10—20％。
3.根据权利要求1所述用于选矿废水处理的高效过滤装置，其特征在于：所述防结块装置(5)以PTT纤维为原料按下述方法制成：
1)将选用的PTT纤维按以下步骤进行改性处理：①用去离子水冲洗2—3次；②80—90℃烘干5min；③在改性剂中浸泡40—60min，改性剂的重量百分比组成为：季铵盐型阳离子表面活性剂65％～70％，丙酮5％～10％,三聚氛胺树脂15％～20％，其余为水；④140—150℃焙烘10min；⑤用去离子水冲洗1次；
2)利用不锈钢外圈将改性处理后的PTT纤维编制成直径与罐体内经相同、高度为1000—2000mm的螺旋状织物，螺旋状织物的剖面为蜂窝状，蜂窝圆的直径为15—30mm；
3)将不锈钢外圈焊接在罐体中部的内壁上，使防结块装置固定于罐体中。
4.根据权利要求1所述用于选矿废水处理的高效过滤装置，其特征在于：所述浅坡形排渣斗的坡度α为15°。
5.使用权利要求1所述用于选矿废水处理的高效过滤装置处理选矿废水的方法，包括以下步骤：
1)将选矿废水排入调节水池中，开启进水管上的阀门和调节水池内的污水提升泵，将选矿废水泵入高效过滤装置的废水给水装置，由废水给水装置将选矿废水均匀送入高效过滤装置的过滤填料中；
2)进入过滤填料中的选矿废水在进水压力下与过滤填料剧烈混合，形成混合液，随着选矿废水的不断进入，混合液越过防结块装置，当混合液的液面升至液位感应触件c(14)所处位置时，液位感应触件c(14)发出信号，关闭调节水池中的污水提升泵和进水管上的阀门，停止进水；
3)停止进水后，混合液中的过滤填料携带选矿废水中的悬浮物在重力作用下沉降；
4)沉降10min后，出水装置的出水管阀门开启，出水装置开始排水，混合液的液面下降，液面降至液位感应触件b(15)所处位置时,液位感应触件b(15)发出信号，出水装置的出水管阀门关闭，出水装置停止排水；与此同时排废液管上的阀门开启，排废液管开始排水，将废液排至调节水池，废液液位随之下降；
5)废液液位降至排废液管所处位置时，液位感应触件a(16)发出信号，关闭排废液管上的阀门，停止排废液，完成选矿废水处理的一个流程；
6)此后，重新开启进水管上的阀门和调节水池中的污水提升泵，按上述步骤1)至5)进入下一个流程，依此循环；由控制系统根据液位感应触件a(16)、液位感应触件b(15)和液位感应触件c(14)给出的信号自动控制过滤装置的连续运行，实现选矿废水处理自动化；
7)当出水管排出的水中悬浮物含量达不到处理要求时，高效过滤装置停止过滤，开启排渣斗底部的排渣阀门，将因悬浮物含量饱和而失效的过滤填料排出，替换新的过滤填料后进行下一个周期的过滤。
6.权利要求5所述处理选矿废水的方法，其特征在于：其运行工艺参数根据废水处理量和设备选型在以下范围内选取：
滤速15—20m/h；流程周期30—40min；水头损失0.05—0.1Mpa；进水管的流速0.9—1.1m/s；配水干管的流速1.2—1.3m/s；配水支管的流速1.4—1.6m/s；配水孔的流速2.0—2.2m/s；出水装置的出水流速0.6—0.8m/s，排水管的流速0.8—1.0m/s。
说明书
一种用于选矿废水处理的高效过滤装置及废水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理，特别是一种用于选矿废水处理的高效过滤装置及利用该过滤装置处理选矿废水的方法。
背景技术
矿山开发包括采矿和选矿。选矿是矿物资源工业的第二道工艺，包括洗矿、破碎和选矿三道工序。通过选矿可以将有价金属含量低、多金属共生的矿石中的有价金属富集起来，并彼此分开，加工成相应的精矿，以利于后序冶炼工艺高效率及金属产品的高质量。选矿生产废水由洗矿废水、破碎系统废水、选矿废水和冲洗废水四部分组成，其特点是：①水量大，占整个矿山废水量的85％左右；②废水中的SS主要是泥沙和尾矿粉，其含量高达每升几千至几万毫克，悬浮物粒度极细，呈细分散胶态，不易自然沉降；③污染物种类多，危害大。
目前处理选矿废水中的悬浮物主要采用自然沉降法、中和沉淀法和混凝沉淀法。其中应用最广泛的是自然沉降法，即将废水打入尾矿坝中，充分利用尾矿坝面积大的自然条件，使废水中悬浮物自然沉降。中和沉淀法和混凝沉淀法是向尾矿水中投加石灰、无机混凝剂或高分子絮凝剂，使水中的水玻璃与悬浮固体一起沉淀，从而使废水得到净化。
现有的这些处理方法主要存在以下问题：
1、自然沉降效果差。因选矿废水中含有大量有机物和无机物的细小颗粒，沉降性能差，选用自然沉降法，占地面积大，沉降时间长，往往达不到理想的去除效果。
2、中和沉淀法和混凝沉淀法加药量大。由于选矿废水沉降性能差，加上废水量大，导致混凝剂用量增加，系统运行费用增加；同时增加了大量含有重金属沉淀、难以处理的污泥。
发明内容
针对上述现有选矿废水处理方法存在的问题，本发明的目的是为选矿废水处理提供一种流程简单、无需加药、投资和运行费用可大幅度降低的高效过滤装置及使用该高效过滤装置处理选矿废水的方法。
本发明提供的用于选矿废水处理的高效过滤装置，包括圆形罐体，罐体的上端有排气口，罐体的下部为由排渣阀门控制的浅坡形排渣斗，排渣斗的上部有废水给水装置，罐体的中部有防结块装置，在防结块装置以下100—150mm的罐体中填充有过滤填料，在防结块装置以上200—300mm处有出水装置，出水装置的出水管(64)通过阀门(65)与穿出罐体的排水管相接；在防结块装置和过滤填料上表面之间的罐体上有排废液管；在距离排水管以上800-1500mm的罐体内壁上有液位感应触件c，在距离排水管(7)以下500—1000mm的罐体内壁上有液位感应触件b，在对应所述排废液管处的罐体内壁上有液位感应触件a。
作为优选，所述废水给水装置由前端穿出罐体的进水管和与进水管相接的配水装置组成，配水装置包括配水干管、配水支管和配水孔；所述配水干管有12—15根，以罐体的中心径向向外呈放射状，配水干管的进水端与进水管接通；所述配水支管有5—8层，以罐体的中心为圆心向外呈间距相等的同心圆形，配水支管与配水干管在相交处互相接通；所述配水孔分别开设在不含最外层的配水支管位于相邻配水干管之间的中心部位上部。
作为优选，所述出水装置为可在水面悬浮的悬浮式出水装置，该悬浮式出水装置包括布有集水孔的圆柱形集水体，集水体的外壁上固定有环形悬浮体，环形悬浮体的外径小于罐体的内径(使集水体能够在水中漂浮)，出水装置的出水管通过阀门与软管的一端相接，软管的另一端与所述排水管相接，软管的长度要保证悬浮式出水装置在水面升至最高位时漂浮在水的液面上；在所述防结块装置以上、排水管所处位置以下的罐体内壁上设有无水时可承托悬浮式出水装置的支撑网。
作为优选，所述过滤填料由次生矿物、软土、湿陷性土和砂土组成，次生矿物、软土、湿陷性土和砂土的重量百分比分别为5—10％、15—20％、10—15％、60—65％；所述砂土由砾砂、粗砂和中砂组成，砾砂、粗砂和中砂的重量百分比分别为50—60％、30—40％、10—20％。
作为优选，所述防结块装置以PTT纤维为原料按下述方法制成：
1)将选用的PTT纤维按以下步骤进行改性处理：①用去离子水冲洗2—3次；②80—90℃烘干5min；③在改性剂中浸泡40—60min，改性剂的重量百分比组成为：季铵盐型阳离子表面活性剂65％～70％，丙酮5％～10％,三聚氛胺树脂15％～20％，其余为水；④140—150℃焙烘10min；⑤用去离子水冲洗1次；
2)利用不锈钢外圈将改性处理后的PTT纤维编制成直径与罐体内经相同、高度为1000—2000mm的螺旋状织物，螺旋状织物的剖面为蜂窝状，蜂窝圆(与正六边形蜂窝孔相切的圆)的直径为15—30mm。
3)将不锈钢外圈焊接在罐体中部的内壁上，使防结块装置固定于罐体中。
作为优选，所述浅坡形排渣斗的坡度α为15°。
使用上述高效过滤装置处理选矿废水的方法，包括以下步骤：
(1)将选矿废水排入调节水池中，开启进水管上的阀门和调节水池内的污水提升泵，将选矿废水泵入高效过滤装置的废水给水装置，由废水给水装置将选矿废水均匀送入高效过滤装置的过滤填料中；
(2)进入过滤填料中的选矿废水在进水压力下与过滤填料剧烈混合，形成混合液，随着选矿废水的不断进入，混合液越过防结块装置，当混合液的液面升至液位感应触件c所处位置时，液位感应触件c发出信号，关闭调节水池中的污水提升泵和进水管上的阀门，停止进水；
(3)停止进水后，混合液中的过滤填料携带选矿废水中的悬浮物在重力作用下沉降；
(4)沉降10min后，出水装置的出水管阀门开启，出水装置开始排水(过滤后的净水)，混合液的液面下降，液面降至液位感应触件b所处位置时,液位感应触件b发出信号，出水装置的出水管阀门关闭，出水装置停止排水；与此同时排废液管上的阀门开启，排废液管开始排水，将废液(含有少量悬浮物的水液)排至调节水池，废液液位随之下降；
(5)废液液位降至排废液管所处位置时，液位感应触件a发出信号，关闭排废液管上的阀门，停止排废液，完成选矿废水处理的一个流程；
(6)此后，重新开启进水管上的阀门和调节水池中的污水提升泵，按上述步骤(1)至(5)进入下一个流程，依此循环；由控制系统根据液位感应触件a、液位感应触件b和液位感应触件c给出的信号自动控制过滤装置的连续运行，实现选矿废水处理自动化；
(7)当出水管排出的水中悬浮物含量达不到处理要求时(一般过滤装置连续运行30—60天为一个周期)，高效过滤装置停止过滤，开启排渣斗底部的排渣阀门，将因悬浮物含量饱和而失效的过滤填料排出，替换新的过滤填料后进行下一个周期的过滤。
上述处理选矿废水方法的运行工艺参数可根据废水处理量和设备选型在以下范围内选取：
滤速15—20m/h；流程周期30—40min；水头损失0.05—0.1Mpa；进水管的流速0.9—1.1m/s；配水干管的流速1.2—1.3m/s；配水支管的流速1.4—1.6m/s；配水孔的流速2.0—2.2m/s；出水装置的出水流速0.6—0.8m/s，排水管的流速0.8—1.0m/s。
本发明的有益效果为：
1、本发明过滤装置采用由次生矿物、软土、湿陷性土和砂土组成的过滤填料，其结构致密、均匀，沉降速度快，过滤效果好，过滤速度快，特别是粒径微小的悬浮颗粒也能被快速截留，可显著提高SS的去除效果。该过滤填料的原料产地多，价格低廉，运输成本低，可大幅度降低选矿废水的处理费用。
2、本发明采用的配水装置比现有常规使用的配水装置(图5和图6所示)配水更加均匀，可充分利用进水的压力使选矿废水和过滤填料混合更加均匀，从而无需额外设置搅拌系统。
3、本发明采用的悬浮式出水装置可跟随液面一起升降，保证液面稳定，不会搅动过滤填料，有利于出水装置出水均匀，提高出水的水质。
4、本发明中的防结块装置，利用纤维的柔软度，既能防止填料结块，提高填料的使用寿命，又尽可能地降低对填料的搅动，提高出水的水质；该防结块装置采用改性的PTT纤维编织制成，具有防静电性和抗油性，既可防止过滤填料结块，过滤填料又不会被吸附在防结块装置的表面，试验证明，增设防结块装置可有效提高过滤填料的沉降速度和沉降均匀性。
5、本发明处理选矿废水的方法，流程简单，无需加药，投资和运行费用可大幅度降低。
6、本发明采用浅坡形排渣斗，可利用过滤填料高速沉降的特点有效降低罐体的高度，从而降低过滤装置的制造成本。
7、本发明过滤装置的运行可全部采用计算机控制，自动化程度高，处理选矿废水效率高。
发明人 （于鹏飞;何亚婷;马兴冠;）
