煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统及方法与流程

本技术涉及水处理，特别是涉及一种煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统及方法。

背景技术：

1、传统技术对煤矿矿井水的综合利用率仅为40%左右，造成煤矿矿井水的浪费量高达50余亿吨/年，接近每年工业和民用缺水总量的50%。另外，矿井水中含有悬浮物、矿化物、氟化物和有机物等多种污染物，传统技术对矿井水处理工艺存在流程复杂、成本高、处理效果不佳的问题，不利于降本增效的理念，也制约了煤炭水资源保护与利用的可持续发展。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种处理效果好、成本低的煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统。

2、本技术实施方式提供了一种煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统。

3、一种煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统，包括沿着水流方向依次顺序连接的除硬装置、除硫酸盐装置以及除氟装置，其中，所述除硬装置的进水端能够与煤矿地下水库相通，所述除硬装置用于投加除硬试剂以对矿井水进行除硬处理，所述除硫酸盐装置用于投加除硫酸盐试剂以对矿井水进行除硫酸盐处理，所述除氟装置用于投加除氟剂以对矿井水进行除氟处理。

4、在其中一些实施方式中，所述除硬装置与所述除硫酸盐装置之间采用第一连接管道连通，所述第一连接管道连接在所述除硫酸盐装置的上部位置且该位置距离所述除硫酸盐装置的顶部10cm~20cm。

5、在其中一些实施方式中，所述除硫酸盐装置与所述除氟装置之间采用第二连接管道连通，所述第二连接管道连接在所述除氟装置的上部位置且该位置距离所述除氟装置的顶部10cm~20cm。

6、在其中一些实施方式中，所述煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统还包括过滤装置，所述过滤装置位于所述除硬装置的上游，所述过滤装置的出水端与所述除硬装置的进水端连接，所述过滤装置的进水端能够连通煤矿地下水库，所述过滤装置用于对来自煤矿地下水库的矿井水进行过滤处理以去除矿井水中的残留悬浮物。

7、在其中一些实施方式中，所述过滤装置包括砂滤池，所述砂滤池内填充有石英砂，所述石英砂的粒度为0.2mm~1mm，所述砂滤池能够在运行预定时间后进行反冲洗。

8、在其中一些实施方式中，所述过滤装置与所述除硬装置之间采用第三连接管道连通，所述第三连接管道连接在所述除硬装置的上部位置且该位置距离所述除硬装置的顶部10cm~20cm。

9、在其中一些实施方式中，所述煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统还包括消毒装置，所述消毒装置位于所述除氟装置的下游并与所述除氟装置连接，所述消毒装置用于对来自所述除氟装置的出水进行消毒处理。

10、在其中一些实施方式中，所述消毒装置包括紫外灯，所述紫外灯的uvc波段为200nm~280nm。

11、在其中一些实施方式中，所述煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统还包括底泥处置装置，所述底泥处置装置连接于所述除硬装置和/或所述除氟装置，所述底泥处置装置用于对来自所述除硬装置的沉淀物和/或所述除氟装置的除氟剂尾料进行底泥处理。

12、在其中一些实施方式中，所述底泥处置装置包括能够对来自所述除硬装置的沉淀物和/或所述除氟装置的除氟剂尾料进行脱水的脱水部件。

13、在其中一些实施方式中，所述底泥处置装置包括能够对来自所述除硬装置的沉淀物和/或所述除氟装置的除氟剂尾料进行烘干的烘干部件。

14、在其中一些实施方式中，所述底泥处置装置包括能够对来自所述除硬装置的沉淀物和/或所述除氟装置的除氟剂尾料进行压缩的压缩部件。

15、在其中一些实施方式中，所述煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统还包括加料装置，所述加料装置包括第一加料机构、第二加料机构以及第三加料机构，所述第一加料机构与所述除硬装置连接以用于投加除硬试剂，所述第二加料机构与所述除硫酸盐装置连接以用于投加除硫酸盐试剂，所述第三加料机构与所述除氟装置连接以用于投加除氟剂。

16、在其中一些实施方式中，所述煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统还包括控制装置，所述控制装置与所述除硬装置、所述除硫酸盐装置、所述除氟装置电性连接。

17、本技术一实施方式还提供了一种煤矿地下水库协同矿井水污染物去除方法。

18、一种煤矿地下水库协同矿井水污染物去除方法，包括如下步骤：

19、控制矿井水流经煤矿地下水库，以去除矿井水中包括煤粉、岩粉在内的悬浮物；

20、控制所述煤矿地下水库的出水进入除硬装置，向所述除硬装置内投加除硬试剂以对矿井水进行除硬处理；

21、控制所述除硬装置的出水进入除硫酸盐装置，向所述除硫酸盐装置内投加除硫酸盐试剂以对矿井水进行除硫酸盐处理；

22、以及，控制所述除硫酸盐装置的出水进入除氟装置，向所述除氟装置内投加除氟剂以对矿井水进行除氟处理。

23、在其中一些实施方式中，所述除硬试剂的投加方式为持续供给。

24、在其中一些实施方式中，所述除硬试剂包括草酸，所述草酸的浓度为10wt%~30wt%，所述草酸的投加流量与矿井水的流量比为（0.5ml/min~5ml/min）:500ml/min。

25、在其中一些实施方式中，所述除硫酸盐试剂的投加方式为持续供给。

26、在其中一些实施方式中，所述除硫酸盐试剂包括硫酸盐还原菌菌液，所述硫酸盐还原菌菌液的投加流量与矿井水的流量比为（0.5ml/min~5ml/min）:500ml/min。

27、在其中一些实施方式中，所述硫酸盐还原菌菌液的制备方法包括如下步骤：富集硫酸盐还原菌菌液，以1×108cfu/ml~5×108cfu/ml的初始菌液浓度在培养箱中于ph值为7~8、温度为25℃~30℃条件下培养3d~7d，直至达到对数生长期。

28、在其中一些实施方式中，所述除氟剂的投加方式为持续供给。

29、在其中一些实施方式中，所述除氟剂包括煤基固废除氟剂，所述除氟剂的投加速率与矿井水的流量比为（0.01g/min~0.1g/min）:100ml/min。

30、在其中一些实施方式中，所述除氟剂的制备方法包括如下步骤：

31、破碎煤矸石并筛分得到煤矸石粉；

32、按照比例混合煤矸石粉、粉煤灰粉以及聚合硫酸铝铁粉。

33、在其中一些实施方式中，采用球磨机破碎所述煤矸石，所述球磨机的转速为200r/min~250r/min，球磨时间为10min~30min。

34、在其中一些实施方式中，所述煤矸石粉的粒度小于1mm。

35、在其中一些实施方式中，所述煤矸石粉、所述粉煤灰粉以及所述聚合硫酸铝铁粉的质量比为（10~20）:（5~10）:1。

36、在其中一些实施方式中，控制所述煤矿地下水库的出水在进入所述除硬装置之前先进入过滤装置，通过所述过滤装置对矿井水进行过滤处理以去除矿井水中包括煤粉、岩粉在内的悬浮物。

37、在其中一些实施方式中，控制所述除氟装置的出水进入消毒装置，控制所述消毒装置对来自所述除氟装置的出水进行消毒处理。

38、在其中一些实施方式中，所述消毒装置的紫外灯的uvc波段控制为200nm~280nm，消毒装置的水力停留时间为10min~30min。

39、在其中一些实施方式中，控制所述除硬装置的沉淀物和/或所述除氟装置的除氟剂尾料进入底泥处置装置，控制所述底泥处置装置对来自所述除硬装置的沉淀物和/或所述除氟装置的除氟剂尾料进行底泥处理。

40、上述煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统，能够实现去除矿井水中存在的包括悬浮物、盐分、硫酸盐、氟化物、有机物等多种污染物，工艺流程简单、占用井下空间少、处理成本低，去除效果好，且去除效率高。本技术煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统核心在于包括除硬装置、除硫酸盐装置和除氟装置部分，上述三者相互协同配合，可实现矿井水中悬浮物、硬度、硫酸盐、氟化物和有机物的同步去除，工艺流程简单、处理效果好，节省矿井水处理成本。

41、相比于传统技术，本技术煤矿地下水库协同矿井水污染物去除系统及方法具有如下有益效果：

42、（1）可实现矿井水与煤矿地下水库协同处理，实现对矿井水中悬浮物、盐分、硫酸盐、氟化物和有机物的同步去除。

43、（2）本技术系统在去除工艺中，对除硬装投加除硬试剂例如草酸，对除硫酸盐装置中投加除硫酸盐试剂，对除氟装置中需投加具有较强吸附能力的除氟剂。除硬试剂主要作用是既可以沉淀钙、镁离子以去除矿井水中的硬度，也可为除硫酸盐装置中的除硫酸盐试剂包含的硫酸盐还原菌提供碳源，节省传统技术中需要膜反应器的建设费用以及微生物反应中的碳源投加费用，价格低廉、操作简便。

44、（3）本技术通过设置消毒装置既可去除前序工艺出水中的残留微生物，也可去除矿井水中的微量有机物。

45、（4）本技术通过设置底泥处置装置对来自除硬装置的沉淀物和/或除氟装置的除氟剂尾料进行底泥处理，例如对沉淀物、除氟剂尾料进行脱水、烘干和压缩，实现资源化。