一种矿井水的净化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种矿井水的净化系统及方法，涉及矿井水处理技术领域。不仅可以充分利用自然能源，还能提高矿井水蒸发速率，加快矿井水的处理。所述净化系统包括加热机构、矿井水箱、蒸发冷凝机构以及蒸发结晶机构，所述加热机构连接矿井水箱，通过加热机构给所述矿井水箱加热；所述蒸发冷凝机构包括蒸发室以及自然冷凝装置，所述蒸发室中设有热极、集水区以及冷极，所述集水区和热极之间设有疏水膜，所述冷极和集水区之间设有导热板，通过自然冷凝装置给冷极中的冷极水降温；所述热极还连接蒸发结晶机构。处理高盐矿井水工艺流程简单，成本低廉，充分利用自然能源。充分利用自然能源。充分利用自然能源。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井水的净化系统及方法


[0001]本专利技术涉及矿井水处理
，具体涉及一种矿井水净化装置及净化方法。

技术介绍

[0002]煤炭行业是典型的耗水量大、排水量大的行业，我国水资源与煤炭资源严重失衡。我国国有煤矿中71%缺水，严重缺水煤矿区域占40%，而我国的煤炭系统每年排水大约30多亿m3，硬度不符合要求的约占60%，其中新疆、宁夏、内蒙古等地区矿井水排放量高达14亿m3，煤矿区域能源开发与水资源匮乏的矛盾极大地制约了当地社会和经济的发展。
[0003]矿井水中的盐碱和重金属元素浓度严重超标，如未经妥善处理、随意排放会造成地面环境污染，从而引起土壤板结和盐碱化的现象，地表生态系统破坏，影响农业和渔业发展，污染地表水源，导致水资源的污染，造成水质恶化等系列后果。
[0004]我国国有重点煤矿矿井水利用率约22%，其中新疆等西部地区的地矿井水利用甚至低于20%。矿井水利用率低的重要原因之一是含盐量高，处理高盐矿井水一般通过反渗透/纳滤工艺，但具有处理速率低、反渗透膜易润湿和易污染、受矿井水盐浓度和设备压力限制等诸多问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对以上问题，提出了一种矿井水的净化系统及方法，不仅可以充分利用自然能源，还能提高矿井水蒸发速率，加快矿井水的处理。
[0006]本专利技术的技术方案为：所述净化系统包括加热机构、矿井水箱、蒸发冷凝机构以及蒸发结晶机构，所述加热机构连接矿井水箱，通过加热机构给所述矿井水箱加热；所述蒸发冷凝机构包括蒸发室以及自然冷凝装置，所述蒸发室中设有热极、集水区以及冷极，所述热极连接矿井水箱，所述集水区和热极之间设有疏水膜，并且在集水区中开设有纯净水出口，所述冷极和集水区之间设有导热板，并且所述冷极连接所述自然冷凝装置，通过自然冷凝装置给冷极中的冷极水降温；所述热极还连接蒸发结晶机构，所述蒸发结晶机构具有二次热源排出口以及固体废弃物排出口，其中二次热源排出口连接矿井水箱中的换热管。
[0007]进一步的，所述加热机构为太阳能集热机组或风能制热机组。
[0008]进一步的，所述蒸发室为封闭腔体，所述疏水膜4和导热板5固定连接在蒸发室内，通过疏水膜4和导热板5将蒸发室内部依次分隔为热极1、集水区2以及冷极3；在蒸发室上还开设有连通热极1的浓缩液进入口7、浓缩液流出口8，连通集水区2的纯净水流出口16，以及连通冷极3的冷极水进入口9、冷极水流出口10；所述蒸发室内还设有通风管道11，所述通风管道11处在冷极3中，通风管道11的一端设在导热板5的下部，另一端设在蒸发室顶板的通风口上，在通风口打开时，集水区2和蒸发室外部的空气保持流通。
[0009]进一步的，所述疏水膜4由聚四氟乙烯材料制成，所述导热板5为导热硅胶片或导
热石墨片。
[0010]进一步的，所述蒸发室中浓缩液进入口7连接矿井水箱，浓缩液流出口8连接蒸发结晶机构，冷极水进入口9、冷极水流出口10则连接自然冷凝装置。
[0011]进一步的，所述自然冷凝装置包括冷凝机箱和抽水机，所述冷凝机箱的出口连接蒸发室的冷级水进入口9，冷凝机箱的入口则经抽水机连接冷极水流出口10。
[0012]进一步的，所述蒸发结晶机构为MVR蒸发结晶器，所述MVR蒸发结晶器具有液体进入口、二次热源排出口以及固体废弃物排出口，其中，液体进入口连接蒸发室的浓缩液流出口8。
[0013]具体包括以下步骤：S1、通过加热机构给矿井水箱中供热；并将预处理后的高盐矿井水引入水箱进行加热，得到高温浓缩液；S2、将高温浓缩液引入蒸发冷凝机构，获得纯净水和残余浓缩液；S3、将残余浓缩液引入蒸发结晶机构，残余浓缩液通过蒸发结晶，产生二次热源辅助矿井水箱的加热，并产生固体废弃物。
[0014]预处理的高盐矿井水是通过去除矿井水悬浮物后产生的含盐量在3000mg/L以上的矿井水，通过加热机构加热到70
‑
90℃。
[0015]相对于现有技术，本专利技术处理高盐矿井水的工艺具有以下有益效果：一、本专利技术利用太阳能集热机组和风力制热机组对高盐矿井水进行加热处理，再结合膜蒸馏和MVR（蒸汽机械再压缩技术）蒸发结晶从加热后的浓缩液获取纯净水、二次热源和固体废弃物，相对于以前的蒸发浓缩，本专利技术利用自然能源和二次热源降低了能耗。
[0016]二、本专利技术利用太阳能集热机组、风力制热机组、蒸发冷凝机构提高了蒸发速率，降低了处理周期，提高了处理效率，具有显著的利用价值。
[0017]三、本专利技术处理高盐矿井水工艺流程简单，成本低廉，充分利用自然能源。
附图说明
[0018]图1是本专利技术处理高盐矿井水的流程图；图2是本专利技术蒸发室的立体图；图3是图2的俯视图；图4是本专利技术蒸发室的结构图；图5是本专利技术蒸发室的内部结构示意图；图中：1
‑
热极，2
‑
集水区，3
‑
冷极，4
‑
疏水膜，5
‑
传热板，6
‑
盖板，7
‑
浓缩液进入口，8
‑
浓缩液流出口，9
‑
冷极水进入口，10
‑
冷极水流出口，11
‑
通风管道，12
‑
温度计，13
‑
围板，14
‑
纯净水管道、15
‑
水头开关，16
‑
纯净水流出口，17
‑
浓缩液，18
‑
纯净水，19
‑
冷极水。
实施方式
[0019]为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。
[0020]本实施例具体包括以下步骤：S1、通过加热机构，比如太阳能集热机组、风能制热机组将自然能源转化为热能，
给矿井水箱中供热；并将预处理后的高盐矿井水引入水箱进行加热，得到高温浓缩液；S2、将高温浓缩液引入蒸发冷凝机构，获得纯净水和浓缩液；S3、将浓缩液引入蒸发结晶机构，比如MVR蒸发结晶器，得到二次热源和固体废弃物；残余高温浓缩液通过蒸发结晶，为矿井水箱中的加热提供二次热源，并产生固体废弃物。
[0021]所述的预处理的高盐矿井水是通过去除矿井水悬浮物（SS）后产生的含盐量在3000mg/L以上的矿井水，不含悬浮物。
[0022]步骤S1中的太阳能集热机组和风力制热机组符合新疆等多风、日照充足等地的自然特点，为该工艺提供充足的热源，此外充分利用自然资源，节能减排的作用。通过步骤S1将高盐矿井水加热到70~90℃。
[0023]所述的太阳能集热机组表面为耐腐蚀光热转化材料材料，选自铝合金、铜或不锈钢；所述的风力制热机组为固体摩擦制热器。
[0024]步骤S2中的蒸发冷凝机构包括蒸发室和自然冷凝装置；所述蒸发室具有围板围成的侧壁和盖板形成的顶底盖；在蒸发室外壁上开设浓缩液进入口7、浓缩液流出口8、纯净水流出口9、冷级水进入口10和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井水的净化系统，其特征在于，所述净化系统包括加热机构、矿井水箱、蒸发冷凝机构以及蒸发结晶机构，所述加热机构连接矿井水箱，通过加热机构给所述矿井水箱加热；所述蒸发冷凝机构包括蒸发室以及自然冷凝装置，所述蒸发室中设有热极、集水区以及冷极，所述热极连接矿井水箱，所述集水区和热极之间设有疏水膜，并且在集水区中开设有纯净水出口，所述冷极和集水区之间设有导热板，并且所述冷极连接所述自然冷凝装置，通过自然冷凝装置给冷极中的冷极水降温；所述热极还连接蒸发结晶机构，所述蒸发结晶机构具有二次热源排出口以及固体废弃物排出口，其中二次热源排出口连接矿井水箱中的换热管。2.根据权利要求1所述的一种矿井水的净化系统，其特征在于，所述加热机构为太阳能集热机组或风能制热机组。3.根据权利要求1所述的一种矿井水的净化系统，其特征在于，所述蒸发室为封闭腔体，所述疏水膜（4）和导热板（5）固定连接在蒸发室内，通过疏水膜（4）和导热板（5）将蒸发室内部依次分隔为热极（1）、集水区（2）以及冷极（3）；在蒸发室上还开设有连通热极（1）的浓缩液进入口（7）、浓缩液流出口（8），连通集水区（2）的纯净水流出口（16），以及连通冷极（3）的冷极水进入口（9）、冷极水流出口（10）；所述蒸发室内还设有通风管道（11），所述通风管道（11）处在冷极（3）中，通风管道（11）的一端设在导热板（5）的下部，另一端设在蒸发室顶板的通风口上，在通风口打开时，集水区（2）和蒸发室外部的空气保持流通。4.根据权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢国良，黄艳利，严明林，李英顺，龙岩，高华东，赵军利，李俊孟，杨发军，齐文跃，
申请(专利权)人：中国矿业大学燕山大学新疆工程学院，
类型：发明
国别省市：