一种深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化系统及工艺技术方案

本发明专利技术提供一种深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化系统及工艺，该系统包括净水机构，净水机构的进水端为高盐高氟矿井水进水端，净水机构的出水端与二氧化碳添加机构的第一进水端相连通，二氧化碳添加机构的出水端与深层回注机构的进水端相连通，深层回注机构的排气排水端与二氧化碳添加机构的第二进水端相连通。本发明专利技术采用净水机构对高盐高氟矿井水进行脱盐除氟处理，再采用二氧化碳添加机构对脱盐除氟后的水进行酸化，最后采用深层回注机构将酸化水通入目标地层中。该酸化水与地层水混合后，能够降低地层的堵塞风险。能够降低地层的堵塞风险。能够降低地层的堵塞风险。

【技术实现步骤摘要】
一种深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化系统及工艺


[0001]本专利技术属于水处理
，涉及煤矿矿井水处理，具体涉及一种深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化系统及工艺。

技术介绍

[0002][0003]深井灌注技术处理高盐废水被认为是一种安全可靠的高盐废水终端处置技术，在国外具有丰富的技术经验和完善的管理体系，该技术在我国矿井水高盐废水处理领域具有广阔的应用前景，但是高盐高氟矿井水多位于西部干旱半干旱地区，水资源匮乏，直接将高盐高氟矿井水进行深层回注不利于矿区水资源利用最大化，并且容易对地层造成堵塞现象。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的在于，提供一种深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化系统及工艺，解决现有技术中将高盐高氟矿井水直接进行深层回注，容易对地层造成堵塞现象的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0006]一种深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化系统，包括净水机构，所述的净水机构的进水端为高盐高氟矿井水进水端，净水机构的出水端与二氧化碳添加机构的第一进水端相连通，二氧化碳添加机构的出水端与深层回注机构的进水端相连通，深层回注机构的排气排水端与二氧化碳添加机构的第二进水端相连通。
[0007]所述的净水机构包括反渗透膜池，所述的反渗透膜池的进水端为高盐高氟矿井水进水端，反渗透膜池的出水端与第一膜浓缩池的进水端相连通，所述的第一膜浓缩池的出水端与混凝池的第一进水端相连通，所述的混凝池的出水端与第二膜浓缩池的进水端相连通，所述的第二膜浓缩池的第一出水端与直滤膜装置的进水端相连通，所述的直滤膜装置的第一出水端与产水池的进水端相连通，直滤膜装置的第二出水端与第二膜浓缩池的第二进水端相连通，所述的产水池的出水端与二氧化碳添加机构相连通；所述的第二膜浓缩池的第二出水端与污泥池的进水端相连通，污泥池的出水端与压滤机的进水端相连通，压滤机的出水端与混凝池的第二进水端相连通。
[0008]所述的二氧化碳添加机构包括二氧化碳吸收器，二氧化碳吸收器的第一进水端与产水池相连通，二氧化碳吸收器的第二进水端与深层回注机构相连通，二氧化碳吸收器的出水端与压力水输送管道的进水端相连通，压力水输送管道的出水端与水射器的进水端相连通，水射器的出水端与深层回注机构的进水端相连通；还包括二氧化碳储存罐，二氧化碳储存罐的出气端与二氧化碳汽化器的进气端相连通，二氧化碳汽化器的出气端与二氧化碳输送管道的进气端相连通，二氧化碳输送管道的出气端与二氧化碳吸收器的进气端相连通，二氧化碳吸收器的出气端与空气输送管道的进气端相连通，空气输送管道的出气端与
水射器的进气端相连通。
[0009]所述的深层回注机构包括注水池，注水池的进水端与水射器相连通，注水池的排气排水端与注水管道的进水端相连通，注水管道的出水端与钻孔的进水端相连通，钻孔的排气排水端与回流管道的进水进气端相连通，回流管道的出水出气端与二氧化碳吸收器的第二进水端相连通，钻孔的排气端与泄压管道的进气端相连通，泄压管道的出气端与注水池的进气端相连通。
[0010]本专利技术还具有如下技术特征：
[0011]所述的压力水输送管道上设置有压力水输送泵，压力水输送泵位于二氧化碳吸收器和水射器之间。
[0012]所述的二氧化碳输送管道上设置有气体流量控制阀。
[0013]所述的二氧化碳吸收器包括二氧化碳吸收罐体，二氧化碳吸收罐体的底部内设置有曝气管；二氧化碳吸收罐体的顶部上开设有出气孔，出气孔处设置有空气输送管道；二氧化碳吸收罐体的侧壁上开设有进气孔和进水孔，进气孔处设置有二氧化碳输送管道，进水孔处设置有回流管道。
[0014]所述的注水管道上设置有高压注水泵。
[0015]所述的钻孔的顶端处设置有压力表。
[0016]所述的回流管道上设置排气排水阀。
[0017]所述的泄压管道上设置有安全泄压阀。
[0018]本专利技术还保护一种深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化工艺，该方法采用如上所述的深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化系统；该方法具体包括如下步骤：
[0019]步骤一，高盐高氟矿井水净化处理：
[0020]步骤1.1，将高盐高氟矿井水通入反渗透膜池中进行缓冲调节和反渗透处理，制得洁净水。
[0021]步骤1.2，将步骤1.1制得的洁净水通入第一膜浓缩池进行浓缩处理，制得膜浓缩产水。
[0022]步骤1.3，将步骤1.2制得的膜浓缩产水通入混凝池中，并向混凝池中加入混凝剂，经混凝沉淀后制得脱盐除氟水。
[0023]步骤1.4，将步骤1.3制得的脱盐除氟水通入第二膜浓缩池中进行浓缩处理后，制得浓缩池产水和浓缩池浓水。
[0024]步骤1.5，将步骤1.4制得的浓缩池产水通入直滤膜装置中进行固液分离，制得直滤膜产水和直滤膜浓水，直滤膜产水通入产水池中备用。
[0025]步骤1.6，将步骤1.5制得的直滤膜浓水通入第二膜浓缩池中，然后将第二膜浓缩池中的水通入污泥池中进行沉淀，再通过压滤机进行压滤，将压滤后的污泥排出，将压滤后的上清液回流至混凝池。
[0026]步骤二，添加二氧化碳：
[0027]将步骤一中制得的直滤膜产水由产水池通入二氧化碳吸收器中，并通过二氧化碳储存罐、二氧化碳汽化器和二氧化碳输送管道向二氧化碳吸收器中通入二氧化碳气体，水体和二氧化碳混合后发生酸化，形成酸化水，将酸化水通过压力水输送管道送入水射器中，同时将二氧化碳吸收器中多余的气体通过空气输送管道送入水射器中，然后将水射器中气
体和酸化水一并送入注水池中备用。
[0028]步骤三，注水和封存二氧化碳：
[0029]将步骤二所述的酸化水通过注水管道注入钻孔中，酸化水通过钻孔进入地层后，实现二氧化碳的封存。
[0030]具体的，步骤1.3中，所述的混凝剂由石灰和氯化钙组成，石灰和氯化钙质量之比为50:9。
[0031]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益的技术效果：
[0032](Ⅰ)本专利技术采用净水机构对高盐高氟矿井水进行脱盐除氟处理，再采用二氧化碳添加机构对脱盐除氟后的水进行酸化，最后采用深层回注机构将酸化水通入目标地层中。该酸化水与地层水混合后，能够降低文石(碳酸钙)地层以及方解石(碳酸钙)地层的堵塞风险，此外，由于该酸化水中的氟化物很低，因此还能够降低萤石(氟化钙)地层的堵塞风险。
[0033](Ⅱ)本专利技术的深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化工艺，通过添加混凝剂，能够去除水体中的绝大多数的碳酸氢根离子和氟离子，进而能够降低地层的堵塞风险。
附图说明
[0034]图1为深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化系统的整体结构示意图。
[0035]图2为净水机构的结构示意图。
[0036]图3为验证混凝剂效果的烧杯试验结果。
[0037]图4为25℃下不同压力对应的二氧化碳质量分数预测趋势线。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化系统，其特征在于，包括净水机构(1)，所述的净水机构(1)的进水端为高盐高氟矿井水进水端，净水机构(1)的出水端与二氧化碳添加机构(2)的第一进水端相连通，二氧化碳添加机构(2)的出水端与深层回注机构(3)的进水端相连通，深层回注机构(3)的排气排水端与二氧化碳添加机构(2)的第二进水端相连通；所述的净水机构(1)包括反渗透膜池(101)，所述的反渗透膜池(101)的进水端为高盐高氟矿井水进水端，反渗透膜池(101)的出水端与第一膜浓缩池(102)的进水端相连通，所述的第一膜浓缩池(102)的出水端与混凝池(103)的第一进水端相连通，所述的混凝池(103)的出水端与第二膜浓缩池(104)的进水端相连通，所述的第二膜浓缩池(104)的第一出水端与直滤膜装置(105)的进水端相连通，所述的直滤膜装置(105)的第一出水端与产水池(106)的进水端相连通，直滤膜装置(105)的第二出水端与第二膜浓缩池(104)的第二进水端相连通，所述的产水池(106)的出水端与二氧化碳添加机构(2)相连通；所述的第二膜浓缩池(104)的第二出水端与污泥池(107)的进水端相连通，污泥池(107)的出水端与压滤机(108)的进水端相连通，压滤机(108)的出水端与混凝池(103)的第二进水端相连通；所述的二氧化碳添加机构(2)包括二氧化碳吸收器(201)，二氧化碳吸收器(201)的第一进水端与产水池(106)相连通，二氧化碳吸收器(201)的第二进水端与深层回注机构(3)相连通，二氧化碳吸收器(201)的出水端与压力水输送管道(202)的进水端相连通，压力水输送管道(202)的出水端与水射器(203)的进水端相连通，水射器(203)的出水端与深层回注机构(3)的进水端相连通；还包括二氧化碳储存罐(204)，二氧化碳储存罐(204)的出气端与二氧化碳汽化器(205)的进气端相连通，二氧化碳汽化器(205)的出气端与二氧化碳输送管道(206)的进气端相连通，二氧化碳输送管道(206)的出气端与二氧化碳吸收器(201)的进气端相连通，二氧化碳吸收器(201)的出气端与空气输送管道(207)的进气端相连通，空气输送管道(207)的出气端与水射器(203)的进气端相连通；所述的深层回注机构(3)包括注水池(301)，注水池(301)的进水端与水射器(203)相连通，注水池(301)的排气排水端与注水管道(302)的进水端相连通，注水管道(302)的出水端与钻孔(303)的进水端相连通，钻孔(303)的排气排水端与回流管道(304)的进水进气端相连通，回流管道(304)的出水出气端与二氧化碳吸收器(201)的第二进水端相连通，钻孔(303)的排气端与泄压管道(305)的进气端相连通，泄压管道(305)的出气端与注水池(301)的进气端相连通。2.如权利要求1所述的深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化系统，其特征在于，所述的压力水输送管道(202)上设置有压力水输送泵(208)，压力水输送泵(208)位于二氧化碳吸收器(201)和水射器(203)之间。3.如权利要求1所述的深层回注协同封存二氧化碳的矿井水净化系统，其特征在于，所述的二氧化碳输送管道(206)上设置有气体流量控制阀(209)。4.如权利要求1所述的深层回注协同封存二氧化碳的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全，杨建，王海，王淑璇，刘基，葛光荣，张溪彧，冯龙飞，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：