一种矿井水井下与地面协同预处理系统及工艺技术方案

本发明专利技术提供一种矿井水井下与地面协同预处理系统及工艺，实现对矿井水井下和地面的协同预处理操作。一种矿井水井下与地面协同预处理系统，包括：在井下监测矿井水进水pH值和流量的监测单元；在井下调节矿井水pH值至7.5以上的多级中和单元；在井下曝气氧化、静置初步沉淀除铁，将矿井水提升至地面并进行药剂投加氧化沉淀除铁的除铁单元；用于接收监测单元得到的pH值和流量数据从而控制多级中和单元进行pH值调节、监测除铁单元的含铁量并控制除铁单元的曝气氧化和药剂投加、监测出水pH值和含铁量的自动控制单元；监测单元、多级中和单元和除铁单元依次连接。本发明专利技术占用空间尺寸小、处理效果好、控制简单、自动化程度高、投入成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井水井下与地面协同预处理系统及工艺
本专利技术涉及一种水处理系统，特别涉及一种矿井水井下与地面协同预处理系统及工艺，属于水处理

技术介绍
煤炭在我国能源消费中一直是主要的供给者，远远高于其它能源。依据有关资料，我国的煤炭分布主要以中、高硫煤为主，品质较好的低硫煤含量较少。一些中、高硫煤在开采的过程中，煤炭中的硫化亚铁会与空气、水及微生物发生一系列物化和生化反应产生硫酸和亚铁离子，矿井水将含有大量的铁，其pH将处于酸性范围，常规的酸性矿井水pH大多处于3~6之间，部分特殊矿井水的pH则会小于3。酸性矿井水的直接外排会造成大量水资源的浪费，并严重危害周边水体的生态。针对酸性的矿井水，传统的处理方法是利用物理或者化学地方法将水中污染物去除包括中和法、硫化物沉淀法、硫酸盐还原菌反应器等。目前国内使用较多的是在地面采用中和沉淀法进行处理。然而，采用地面处理需要建设大规模的处理设施，还需铺设大量的专用管线和泵组设备将矿井水运送至地面，并且依然存在管线和泵组腐蚀的现象，投资巨大，尤其针对pH小于3的酸性矿井水，以上的设备腐蚀问题更为突出。为了有效经济地处理高酸性、高铁含量的矿井水，需要减少酸性矿井水对设备腐蚀的几率和风险，然而井下空间有限，无法像地面一样去建设大规模处理设备，并且许多仪器设备没有井下防爆认证，缺乏可移动式井下预处理系统。因此，目前需要开发一种井下与地面协同进行预处理的矿井水处理系统及工艺，以减少酸性矿井水对设备腐蚀的威胁以及整体处理的经济费用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种矿井水井下与地面协同预处理系统，实现对矿井水井下和地面的协同预处理操作，可以精确调节矿井水的pH值，同时去除矿井水中大部分的铁，降低地面设备管路酸腐蚀的风险，减少矿井水地面处理单元的负荷。本专利技术的另一目的在于提供一种矿井水井下与地面协同预处理工艺。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿井水井下与地面协同预处理系统，包括：在井下监测矿井水进水pH值和流量的监测单元；在井下调节矿井水pH值至7.5以上的多级中和单元；在井下曝气氧化、静置初步沉淀除铁，将矿井水提升至地面并进行药剂投加氧化沉淀除铁的除铁单元；以及，用于接收监测单元得到的pH值和流量数据从而控制多级中和单元进行pH值调节、监测除铁单元的含铁量并控制除铁单元的曝气氧化和药剂投加、监测出水pH值和含铁量的自动控制单元；所述监测单元、多级中和单元和除铁单元依次连接。通过采用上述技术方案，使矿井水首先流经监测单元，监测单元对进水水量和pH值进行检测并将数据反馈于自动控制单元，矿井水然后流入多级中和单元，通过多级中和单元依次添加碱液精确调节矿井水的pH值达到7.5以上，矿井水之后进入除铁单元，经过井下初步除铁后使铁含量降至10mg/L，再经过地面除铁后使铁含量降至0.3mg/L以下，经过除铁单元后的污泥进行脱水，最终产生含水率小于60%的泥饼和清水。作为优选，所述监测单元包括计量明渠、流量计和第一pH值检测装置，计量明渠设有用于矿井水进水的进水口和用于连接多级中和单元的出水口，流量计和第一pH值检测装置设于计量明渠内，流量计和第一pH值检测装置均与自动控制单元电连接。作为优选，所述多级中和单元包括中和反应池、搅拌装置和加碱装置，中和反应池内设有多个隔水堰，隔水堰将中和反应池的内部沿矿井水处理流动方向依次划分为进水区、混合区和溢流区，搅拌装置设于混合区上部，加碱装置包括配碱罐和加碱计量泵，加碱装置设于中和反应池上方，搅拌装置和加碱装置均与自动控制单元电连接。作为优选，所述中和反应池为多个并联的可移动式反应池或多个串联的可移动式反应池。作为优选，所述搅拌装置包括中和搅拌器、加碱管道和加碱投放口，加碱管道设于中和搅拌器上端，中和搅拌器下部设有叶轮，加碱投放口设于叶轮上，加碱投放口通过加碱管道与加碱装置连接。作为优选，所述溢流区设有第二pH值检测装置，第二pH值检测装置与自动控制单元电连接。作为优选，所述除铁单元包括井下初步除铁装置和地面除铁装置，所述井下初步除铁装置包括曝气氧化池、曝气装置和用于矿井水静置沉淀的井下水仓，曝气氧化池底部设有曝气管路，曝气管路与曝气装置相连，曝气氧化池通过井下水仓连接地面除铁装置，所述地面除铁装置包括药剂投加装置、氧化沉淀池和滤池，药剂投加装置设于氧化沉淀池上方，药剂投加装置与自动控制单元电连接。作为优选，所述曝气装置设有曝气控制阀门，曝气控制阀门与自动控制单元电连接；所述药剂投加装置包括配药罐和加药计量泵，加药计量泵与自动控制单元电连接。作为优选，所述氧化沉淀池为辐流式沉淀池、竖流式沉淀池或平流式沉淀池，所述药剂投加装置内设有高锰酸钾药剂或双氧水药剂，所述滤池为快滤池、慢滤池或生物滤池。一种矿井水井下与地面协同预处理工艺，该工艺包括如下步骤：（1）在井下，监测矿井水进水pH值和流量，反馈至自动控制单元；（2）在井下，由自动控制单元控制碱液的投加量，通过至少三级的逐级投加碱液来调节矿井水的pH值，其中，第一级将矿井水pH值调节至5.0±0.2（进水pH值提高0.5-1.5），第二级将矿井水pH值调节至6.0±0.2，第三级及以上将矿井水pH值调节至7.5以上，根据进水流量选择是否增加第四级和第五级；（3）pH值调节至7.5以上的矿井水在井下由自动控制单元控制曝气氧化，静置初步沉淀除铁，使含铁量≤10mg/L，然后，将矿井水提升至地面并由自动控制单元控制药剂投加进行氧化沉淀除铁，使含铁量<0.3mg/L，最后，过滤出水，并监测出水pH值和含铁量。对沉淀除铁得到的污泥进行脱水，产生含水率小于60%的泥饼。由于矿井水的出水pH值有上下浮动，因此，通过逐级投加碱液来精确控制矿井水的pH值，并减少药剂消耗。井下调节pH值是为了减少酸性矿井水对后面管道和设备的腐蚀；在井下曝气氧化、静置初步沉淀除铁，可减少地面矿井水的处理量。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种矿井水井下与地面协同预处理系统，对水质不稳定的矿井水实现了自动调节加碱的在线流水作业，精确稳定地调节矿井水pH值，并去除矿井水中大部分的铁，使出水总铁量<0.3mg/L，降低地面设备管路的酸腐蚀风险，减少矿井水地面处理单元的负荷，具有占用空间尺寸小、处理效果好、控制简单、自动化程度高、投入成本低等特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术的系统示意图；图2是本专利技术中和反应池的俯视图；图3是图2中A-A剖面示意图；图4是图2中B-B剖面示意图。图中：1、监测单元，2、多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿井水井下与地面协同预处理系统，其特征在于：该矿井水井下与地面协同预处理系统包括：/n在井下监测矿井水进水pH值和流量的监测单元；/n在井下调节矿井水pH值至7.5以上的多级中和单元；/n在井下曝气氧化、静置初步沉淀除铁，将矿井水提升至地面并进行药剂投加氧化沉淀除铁的除铁单元；/n以及，用于接收监测单元得到的pH值和流量数据从而控制多级中和单元进行pH值调节、监测除铁单元的含铁量并控制除铁单元的曝气氧化和药剂投加、监测出水pH值和含铁量的自动控制单元；/n所述监测单元、多级中和单元和除铁单元依次连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种矿井水井下与地面协同预处理系统，其特征在于：该矿井水井下与地面协同预处理系统包括：
在井下监测矿井水进水pH值和流量的监测单元；
在井下调节矿井水pH值至7.5以上的多级中和单元；
在井下曝气氧化、静置初步沉淀除铁，将矿井水提升至地面并进行药剂投加氧化沉淀除铁的除铁单元；
以及，用于接收监测单元得到的pH值和流量数据从而控制多级中和单元进行pH值调节、监测除铁单元的含铁量并控制除铁单元的曝气氧化和药剂投加、监测出水pH值和含铁量的自动控制单元；
所述监测单元、多级中和单元和除铁单元依次连接。


2.根据权利要求1所述的一种矿井水井下与地面协同预处理系统，其特征在于：所述监测单元包括计量明渠、流量计和第一pH值检测装置，计量明渠设有用于矿井水进水的进水口和用于连接多级中和单元的出水口，流量计和第一pH值检测装置设于计量明渠内，流量计和第一pH值检测装置均与自动控制单元电连接。


3.根据权利要求1所述的一种矿井水井下与地面协同预处理系统，其特征在于：所述多级中和单元包括中和反应池、搅拌装置和加碱装置，中和反应池内设有多个隔水堰，隔水堰将中和反应池的内部沿矿井水处理流动方向依次划分为进水区、混合区和溢流区，搅拌装置设于混合区上部，加碱装置包括配碱罐和加碱计量泵，加碱装置设于中和反应池上方，搅拌装置和加碱装置均与自动控制单元电连接。


4.根据权利要求3所述的一种矿井水井下与地面协同预处理系统，其特征在于：所述中和反应池为多个并联的可移动式反应池或多个串联的可移动式反应池。


5.根据权利要求3或4所述的一种矿井水井下与地面协同预处理系统，其特征在于：所述搅拌装置包括中和搅拌器、加碱管道和加碱投放口，加碱管道设于中和搅拌器上端，中和搅拌器下部设有叶轮，加碱投放口设于叶轮上，加碱投放口通过加碱管道与加碱装置连接。


6.根据权利要求3或4所述的一种矿井水井下与地面协同预处理系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭中权，杨建超，崔东锋，徐旭峰，张剑，张军，郑彭生，高杰，
申请(专利权)人：中煤科工集团杭州研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33