一种煤矿井下煤泥水处理复用系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种煤矿井下煤泥水处理复用系统及方法，该系统包括通过振动分离、旋流分离和过滤方式去除煤泥水中大粒径颗粒物的固液分离单元，通过沉淀、澄清和过滤方式去除煤泥水中悬浮颗粒物、絮体和胶体的预处理单元，通过自清洗过滤和超滤膜过滤方式去除煤泥水中悬浮颗粒物、絮体和胶体的超滤处理单元，以及，通过保安过滤和反渗透膜过滤方式降低煤泥水中溶解性固体和离子含量的反渗透处理单元；所述固液分离单元、预处理单元、超滤处理单元和反渗透处理单元通过管道依次连接。该煤矿井下煤泥水处理复用系统有效降低井下煤泥水处理难度，避免水仓淤积，减小升井处理能耗，提高煤泥水中颗粒物去除效率，提高矿井水井下复用程度。程度。程度。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下煤泥水处理复用系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种煤矿煤泥水处理复用系统及方法，特别涉及一种煤矿井下煤泥水处理复用系统及方法，属于环保


技术介绍

[0002]我国煤炭产能和煤矿矿井数量居世界之最，每年产生的煤矿矿井水和煤泥水排放量也是位居世界之首。煤泥水是由矿井水与煤炭颗粒物、煤粉、岩粉等杂质混合形成，主要来源于井下工作面、巷道和采空区等处。煤泥水中所含颗粒物含量高、颗粒物粒径分布多样，在井下工作面至水仓汇流过程中极易沉积淤堵。煤泥长时间淤积会增加沉淀池、水仓中的煤泥层厚度，严重降低水仓蓄水能力，给井下防淤排水带来极大挑战，进而影响矿井正常生产。
[0003]常规处理方法中，井下煤泥水直接提升至地面后才进行处理。煤泥水在井下转输和提升过程中因流速变化会在水沟、水沟和水仓中沉积。沉积的煤泥主要依靠人工清理，这种传统方法机械化水平低，危险系数高，劳动强度大，清理效率低。而且煤泥水常规处理主要以去除颗粒物为主，较少考虑复用。仅去除了煤炭颗粒物、煤粉和岩粉等颗粒物杂质的矿井水不利于井下的深度复用。目前，煤泥水处理采用的常规工艺为“初沉
‑
混凝
‑
沉淀
‑
过滤”。初沉方式是利用巷道改造的平流式沉淀池，但是沉淀的煤泥渣无法有效排除，增加了人工清淤劳动强度。混凝过程中加药量大，反应时间长，处理成本高。这种常规工艺处理后出水水质较低，仍含有有机物、氮氨、乳化油、盐类和其它有毒有害离子，限制了煤泥水处理复用的途径和程度。
[0004]总之，煤泥水的复用处理首先需要解决煤泥淤积问题。其次，将地面煤泥水处理流程提前至井下直接处理，可节省大量煤泥水升井能耗，缓解煤泥水中颗粒物等杂质对管道以及泵的叶轮、蜗壳等部件磨损，减少管道堵塞、系统故障频率和额外维修费用。再次，煤泥水在井下的直接深度处理，高水质出水复用可减少煤泥水升井排放量、下井复用管路铺设投资和运行管理风险。
[0005]因此，专利技术一种在井下对煤泥水直接进行处理复用的系统和方法，既可节省能耗，还能减少井下淤积现象，同时在井下对矿井水深度处理，增加矿井水复用程度，对于煤矿安全生产和可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种煤矿井下煤泥水处理复用系统，降低井下煤泥水处理难度，避免水仓淤积，减小升井处理能耗，提高煤泥水中颗粒物去除效率，提高矿井水井下复用程度，解决
技术介绍
中所述的问题。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种煤矿井下煤泥水处理复用方法。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009]一种煤矿井下煤泥水处理复用系统，包括通过振动分离、旋流分离和过滤方式去
除煤泥水中大粒径颗粒物的固液分离单元，通过沉淀、澄清和过滤方式去除煤泥水中悬浮颗粒物、絮体和胶体的预处理单元，通过自清洗过滤和超滤膜过滤方式去除煤泥水中悬浮颗粒物、絮体和胶体的超滤处理单元，以及，通过保安过滤和反渗透膜过滤方式降低煤泥水中溶解性固体和离子含量的反渗透处理单元；所述固液分离单元、预处理单元、超滤处理单元和反渗透处理单元通过管道依次连接。
[0010]作为优选，所述固液分离单元包括振动筛固液分离装置、高精度旋流分离器、超精度旋流分离器、超精度过滤筛装置、煤泥输送皮带、收集池、进水泵、一级缓冲水箱和二级缓冲水箱；所述振动筛固液分离装置和超精度过滤筛装置均设有固体出口和液体出口，振动筛固液分离装置的固体出口和超精度过滤筛装置的固体出口均连接煤泥输送皮带，振动筛固液分离装置的液体出口依次连接收集池和高精度旋流分离器，超精度过滤筛装置的液体出口依次连接一级缓冲水箱和超精度旋流分离器；所述高精度旋流分离器和超精度旋流分离器均设有顶部溢流口和底部出料口，高精度旋流分离器的顶部溢流口和超精度旋流分离器的顶部溢流口均连接二级缓冲水箱，高精度旋流分离器的底部出料口和超精度旋流分离器的底部出料口均连接超精度过滤筛装置。
[0011]作为优选，所述振动筛固液分离装置由上而下依次设有第一振动器、第一振动筛网、第一筛下物收集斗和第一收集管，第一振动筛网呈倾角设置，第一振动筛网的出口端位于煤泥输送皮带上方，第一收集管连接收集池；所述超精度过滤筛装置由上而下依次设有第二振动器、第二振动筛网、第二筛下物收集斗和第二收集管，第二振动筛网呈倾角设置，第二振动筛网的出口端位于煤泥输送皮带上方，第二收集管连接一级缓冲水箱。
[0012]作为优选，所述第一振动筛网的振动频率为20～30Hz，筛孔直径为3.0～5.0mm，双振幅为2.0～3.0mm，筛面倾角为5
°
～8
°
；所述第二振动筛网的振动频率为30～35Hz，筛孔尺寸为0.5～1.0mm，双振幅为3.0～5.0mm，筛面倾角为7
°
～9
°
。
[0013]作为优选，所述预处理单元包括预沉池、高效澄清池、互冲洗过滤器和混凝剂加药装置，预沉池、高效澄清池和互冲洗过滤器通过管道依次连接，混凝剂加药装置连接高效澄清池。
[0014]作为优选，所述高效澄清池内上部设有曝气管和若干斜板，高效澄清池内下部设有旋转式刮泥机，高效澄清池顶部设有牵引电机；所述斜板顶部设有与斜板活动连接的水平牵引杆，水平牵引杆一端与高效澄清池池壁弹性连接，水平牵引杆另一端连接牵引电机；所述斜板底部设有与斜板活动连接的水平固定杆，水平固定杆与高效澄清池池壁固定连接，曝气管设于水平固定杆下方。
[0015]作为优选，所述若干斜板平行均布，斜板的水平倾角为45
°
～65
°
，斜板的可翻转角度范围为50
°
～90
°
，斜板的布置间距为10～20cm；所述曝气管设有若干呈环形均布的曝气孔，曝气孔的孔径为5～10mm，曝气孔的布置间距为10～20cm。
[0016]作为优选，所述超滤处理单元包括通过管道依次连接的自清洗过滤器、超滤装置和氧化还原剂投加装置，所述反渗透处理单元包括通过管道依次连接的保安过滤器、反渗透装置和阻垢剂投加装置。
[0017]一种采用上述煤矿井下煤泥水处理复用系统进行煤矿井下煤泥水处理复用的方法，该方法具体包括以下步骤：
[0018]S1.使煤矿井下煤泥水进入固液分离单元，去除煤泥水中3.0mm以上大粒径颗粒
物；该步骤用以减轻井下水仓淤积频次和后续处理单元负荷；
[0019]S2.使步骤S1中的煤泥水进入预处理单元，所述预处理单元包括预沉池、高效澄清池、互冲洗过滤器和混凝剂加药装置，预沉池、高效澄清池和互冲洗过滤器通过管道依次连接，混凝剂加药装置连接高效澄清池，使煤泥水依次流经预沉池、高效澄清池和互冲洗过滤器，并通过混凝剂加药装置向高效澄清池内投加50～100mg/L的聚合氯化铝(PAC)和0.5～1.0mg/L的聚丙烯酰胺(PAM)，使处理后的煤泥水中的悬浮物小于20mg/L；该步骤分别通过重力预沉、澄清和过滤作用，进一步去本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下煤泥水处理复用系统，其特征在于：该煤矿井下煤泥水处理复用系统包括通过振动分离、旋流分离和过滤方式去除煤泥水中大粒径颗粒物的固液分离单元（1），通过沉淀、澄清和过滤方式去除煤泥水中悬浮颗粒物、絮体和胶体的预处理单元（2），通过自清洗过滤和超滤膜过滤方式去除煤泥水中悬浮颗粒物、絮体和胶体的超滤处理单元（3），以及，通过保安过滤和反渗透膜过滤方式降低煤泥水中溶解性固体和离子含量的反渗透处理单元（4）；所述固液分离单元（1）、预处理单元（2）、超滤处理单元（3）和反渗透处理单元（4）通过管道依次连接。2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下煤泥水处理复用系统，其特征在于：所述固液分离单元（1）包括振动筛固液分离装置（11）、高精度旋流分离器（12）、超精度旋流分离器（13）、超精度过滤筛装置（14）、煤泥输送皮带（15）、收集池（105）、进水泵（106）、一级缓冲水箱（107）和二级缓冲水箱（108）；所述振动筛固液分离装置（11）和超精度过滤筛装置（14）均设有固体出口和液体出口，振动筛固液分离装置（11）的固体出口和超精度过滤筛装置（14）的固体出口均连接煤泥输送皮带（15），振动筛固液分离装置（11）的液体出口依次连接收集池（105）和高精度旋流分离器（12），超精度过滤筛装置（14）的液体出口依次连接一级缓冲水箱（107）和超精度旋流分离器（13）；所述高精度旋流分离器（12）和超精度旋流分离器（13）均设有顶部溢流口和底部出料口，高精度旋流分离器（12）的顶部溢流口和超精度旋流分离器（13）的顶部溢流口均连接二级缓冲水箱（108），高精度旋流分离器（12）的底部出料口和超精度旋流分离器（13）的底部出料口均连接超精度过滤筛装置（14）。3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下煤泥水处理复用系统，其特征在于：所述振动筛固液分离装置（11）由上而下依次设有第一振动器（101）、第一振动筛网（102）、第一筛下物收集斗（103）和第一收集管（104），第一振动筛网（102）呈倾角设置，第一振动筛网（102）的出口端位于煤泥输送皮带（15）上方，第一收集管（104）连接收集池（105）；所述超精度过滤筛装置（14）由上而下依次设有第二振动器（141）、第二振动筛网（142）、第二筛下物收集斗（143）和第二收集管（144），第二振动筛网（142）呈倾角设置，第二振动筛网（142）的出口端位于煤泥输送皮带（15）上方，第二收集管（144）连接一级缓冲水箱（107）。4.根据权利要求3所述的一种煤矿井下煤泥水处理复用系统，其特征在于：所述第一振动筛网（102）的振动频率为20~30Hz，筛孔直径为3.0~5.0mm，双振幅为2.0~3.0mm，筛面倾角为5
°
~8
°
；所述第二振动筛网（142）的振动频率为30~35Hz，筛孔尺寸为0.5~1.0mm，双振幅为3.0~5.0mm，筛面倾角为7
°
~9
°
。5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下煤泥水处理复用系统，其特征在于：所述预处理单元（2）包括预沉池（21）、高效澄清池（22）、互冲洗过滤器（23）和混凝剂加药装置（24），预沉池（21）、高效澄清池（22）和互冲洗过滤器（23）通过管道依次连接，混凝剂加药装置（24）连接高效澄清池（22）。6.根据权利要求5所述的一种煤矿井下煤泥水处理复用系统，其特征在于：所述高效澄清池（22）内上部设有曝气管（255）和若干斜板（253），高效澄清池（22）内下部设有旋转式刮泥机（259），高效澄清池（22）顶部设有牵引电机（256）；所述斜板（253）顶部设有与斜板（253）活动连接的水平牵引杆（252），水平牵引杆（252）一端与高效澄清池（22）池壁弹性连接，水平牵引杆（252）另一端连接牵引电机（256）；所述斜板（253）底部设有与斜板（253）活动连接的水平固定杆（254），水平固定杆（254）与高效澄清池（22）池壁固定连接，曝气管
（255）设于水平固定杆（254）下方。7.根据权利要求6所述的一种煤矿井下煤泥水处理复用系统，其特征在于：所述若干斜板（253）平行均布，斜板（253）的水平倾角为45
°
~65
°
，斜板（253）的可翻转角度范围为50
°
~90
°
，斜板（253）的布置间距为10~20cm；所述曝气管...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔东锋，郭中权，郑利祥，杨建超，高杰，魏然，周如禄，张军，
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：